SU1602879A1

SU1602879A1 - Installation for making billets by layer-wise crystallization of metal on seed

Info

Publication number: SU1602879A1
Application number: SU884499552A
Authority: SU
Inventors: Борис Алексеевич Мовчан; Николай Романович Музыка; Наум Александрович Горба; Владимир Алексеевич Панна
Original assignee: Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-10-30

Abstract

Изобретение относитс к специальной электрометаллургии, в частности к электронно-лучевым установкам дл получени плоских длинномерных заготовок методом послойной кристаллизации жидкого металла на поверхность движущейс затравки. Целью изобретени вл етс получение плоских заготовок. Установка содержит вакуумную камеру 1, тигель 2 дл жидкого металла, механизмы вертикального перемещени и подпитки тигл жидким металлом с приводами 6 и 8, механизм горизонтального перемещени затравки относительно тигл 2, систему электронно-лучевого нагрева с электронными пушками 41 и 42. Плоские заготовки получают за счет того, что тигель 2 выполнен со сквозными диаметральными пазами 4 и 5, выполненными в его верхней торцовой части дл размещени в них затравки. Кроме того, механизм перемещени затравки выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещени затравки в пазах 4 и 5 относительно тигл 2 за счет снабжени установки гидроцилиндрами 12 и 13, св занными с затравкой. Кроме того, установка снабжена водоохлаждаемыми профильными валками, закрепленными в вакуумной камере 1 с возможностью взаимодействи с закристаллизовавшимис на затравке сло ми 29 металла и с возможностью перемещени совместно с тиглем 2, а также охлаждаемыми пластинами, прикрепленными к боковым поверхност м затравки. 4 ил.The invention relates to special electrometallurgy, in particular, to electron-beam installations for the production of flat, long blanks by the method of layer-by-layer crystallization of liquid metal on the surface of a moving seed. The aim of the invention is to obtain flat blanks. The installation contains a vacuum chamber 1, a crucible 2 for liquid metal, mechanisms for vertical movement and feeding of crucibles with liquid metal with drives 6 and 8, a mechanism for horizontal movement of a seed relative to crucible 2, an electron beam heating system with electron guns 41 and 42. Flat billets are made in due to the fact that the crucible 2 is made with through-diametral grooves 4 and 5, made in its upper end part for placing a seed therein. In addition, the mechanism for moving the seed is made with the possibility of reciprocating movement of the seed in the grooves 4 and 5 relative to the crucibles 2 by supplying the installation with hydraulic cylinders 12 and 13 connected with the seed. In addition, the installation is equipped with water-cooled profile rolls fixed in a vacuum chamber 1 with the ability to interact with metal layers 29 crystallized on the seed and movable with crucible 2, as well as cooled plates attached to the lateral surfaces of the seed. 4 il.

Description

вратно-поступательного перемещени затравки в пазах 4 и 5 относительно тигл 2 за счет снабжени установки гидроцилиндрами 12 и 13, св занными с затравкой. Кроме того, установка снабжена водоохлаждаемыми профильными валками, закрепленными в вакуум-ной камере 1 с возможностью взаимодействи с закристаллизовавпшмис на затравке сло ми 29 металла и с возможностью перемещени совместно с тиглем 2, а также охлаждаемыми пластинами , прикрепленными к боковым поверхност м затравки. А ил.gate forward movement of the seed in the slots 4 and 5 relative to the crucible 2 by supplying the installation with hydraulic cylinders 12 and 13 connected with the seed. In addition, the installation is equipped with water-cooled profile rolls fixed in the vacuum chamber 1 with the ability to interact with the metal layers 29 crystallized on the seed and movable with the crucible 2, as well as cooled plates attached to the side surfaces of the seed. And il.

Изобретение относитс к специальной электрометаллургии, в частности к электронно-лучевым установкам дп получени плоских длинномерных заготовок методом послойной кристаллизации жидкого металла на движущуюс затравку.The invention relates to special electrometallurgy, in particular to electron beam installations dp for producing flat long billets by the method of layer-by-layer crystallization of a liquid metal on a moving seed.

Цель изобретени - получение плоких заготовок.The purpose of the invention is to obtain flat blanks.

.На Фиг. 1 показана схема установки дл изготовлени заготовок методом послойной кристаллизации, вертикальное сечение; на фиг. 2 - тс .же, горизонтальна проекци ; на фиг. 3 - узел тигл с затравкой и охлаждающими пластинами, продольное сечение; на фиг. 4 - то же, поперечное сечение..In FIG. 1 shows a setup diagram for the manufacture of blanks by layer-by-layer crystallization, vertical section; in fig. 2 - mc., Horizontal projection; in fig. 3 - crucible assembly with seed and cooling plates, longitudinal section; in fig. 4 - the same cross section.

Установка содержит вакуумную камеру 1, тигель 2 с водоохлаждаемыми стенками 3,.в которых вьтолнены два диаметрально противоположных паза 4 и 5, механизм вертикального перемещени тигл , включающий привод 6 и передачу 7 винт - гайка, механизм подпитки тигл , содержащий привод 8 и передачу 9 винт - гайка, подвижный элемент которой перемещает материал 10 подпитки, механизм возвратно- поступательного перемещени затравки 5, выполненный в виде двух гидроцилиндров 12 и 13, поршни 14 и 15 которых посредством штоков 16 и 17 и захватов 18 и 19 соединены с затравкой 11. Рабочие полости 20 и 2 гидроцилиндров соединены двум параллельными магистрал ми с блоком 22 давлени , причем в одной магистрали установлены обратные клапаны 23 и 24, а в другом - электромагнитные клапаны 25 и 26 и дроссели регулирующие 27 и 28.The installation contains a vacuum chamber 1, a crucible 2 with water-cooled walls 3, in which two diametrically opposite grooves 4 and 5 are made, a mechanism for vertical movement of the crucible, including a drive 6 and a gear 7 screw-nut, a mechanism for feeding the crucible containing drive 8 and gear 9 screw-nut, the movable element of which moves the feed material 10, the mechanism of reciprocating movement of the seed 5, made in the form of two hydraulic cylinders 12 and 13, the pistons 14 and 15 of which are connected to the seed by means of rods 16 and 17 11. The working cavities 20 and 2 of the hydraulic cylinders are connected by two parallel lines to the pressure block 22, with check valves 23 and 24 installed in one line and solenoid valves 25 and 26 and regulating throttles 27 and 28 in the other.

Затравка 11 представл ет собой плоскую пластину, изготовленную из листового материала. По обе стороны от тигл 2 установлены с возможностью контактировани с кристаллизую5Seed 11 is a flat plate made of sheet material. On both sides of the crucible 2 are installed with the possibility of contact with crystallized5

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

сло ми 29 на затравке 1 1 во- доохлаждаемые валки 30-35, размещенные с двух сторон затравки 11 и с ее торцов и св занные с тиглем 2. Установка снабжена также охлаждаемыми пластинами 36 и 37, расположеннь ми над тиглем и служа дами дл затемле- ни между ними затравки 11 по всей длине, причем внутренние полости пластин 36 и 37 соединены гибкими шлангами 38 с регул тором 39 расхода охлаждающей среды, поступающей из блока 40 давлени . Система электронно-лучевого нагрева установки включает в себ электронные пушки 41 и 42. the layers 29 on the seed 1 1 are water-cooled rolls 30-35, placed on both sides of the seed 11 and at its ends, and are associated with the crucible 2. The installation is also equipped with cooled plates 36 and 37, located above the crucible and then served - between them, the seed 11 along the entire length, and the internal cavities of the plates 36 and 37 are connected by flexible hoses 38 to the coolant flow controller 39 supplied from the pressure unit 40. The electron beam heating system of the installation includes electron guns 41 and 42.

Установка работает следующим образом .The installation works as follows.

Исходный материал 10 (слиток) размещаетс на подвижном элементе механизма подпитки тигл 2. Затравка 11 защемл етс между двум охлаждаемыми пластинами 36 и 37, размещаетс между охлаждаемыми валками 30-35, устанавливаетс в радиальных пазах 4 и 5 тигл 2 и закрепл етс в захватах 18 |и 19 штоков 16 и 17 гидроцилиндров 12 и 13. С помощью электронных лучей 41 и 42 исходный материал 10 в тигле подвергаетс плавке. Одновременно во внутренние полости валков 30-35, стенки 3 тигл 2 и пластины 36 и 37 подаетс охлаждающа вода. Путем регулировани прото ка воды через пластины 36 и 37 устанавливаетс температура торцовой поверхности затравки 1 1 , соответств тоща режиму послойной кристаллизации. Кроме того, пластины 36 и 37 преп тствуют депланации затравки от действи температурных напр жений. Включением блока 22 давлени осуществл етс периодическа подача рабочей среды под давлением в полости 20 и 21 гидроцилиндров 12 и 13, осуществл ющих возвратно-поступательное перемещение затравки: при подаче рабочей среды в полость 20 гидроцилиндра 12 поршень 14 смещаетс The raw material 10 (ingot) is placed on the movable element of the crucible 2 feed mechanism. | and 19 rods 16 and 17 cylinders 12 and 13. Using electron beams 41 and 42, the raw material 10 in the crucible is melted. At the same time, cooling water is fed into the internal cavities of the rolls 30-35, the walls 3 of the crucibles 2 and the plates 36 and 37. By adjusting the flow of water through the plates 36 and 37, the temperature of the end surface of the seed 1 1 is established, corresponding to a thin layer crystallization mode. In addition, the plates 36 and 37 prevent the seeding from the action of temperature stresses. By activating the pressure unit 22, the working medium is periodically supplied under pressure in the cavities 20 and 21 of the hydraulic cylinders 12 and 13, which reciprocate the seed: when the working medium is fed into the cavity 20 of the hydraulic cylinder 12, the piston 14 is displaced

10ten

1515

влево, увлека за собой затравку 1j, одновременно с этим перемещаетс в ту же сторону поршень 15 второго гидроцилиндра 13, сброс рабочей среды из полости 21 которого в блок 22 д ав- лени осуществл етс через электромагнитный клапан 26 и дроссель 28, регулирующий проток рабочей среды, поскольку обратный клапан 24 закрыт. При подаче рабочей среды в гидроцилиндр 13 через-обратный клапан 24 электромагнитный клапан 26 закрыт, а электромагнитный клапан 25 открыт, вследствие чего происходит сброс рабочей среды из полости 20 гидроцилиндра 12. Дроссели 27 и 28 отрегулированы на такой расход рабочей среды , когда осуществл етс некоторое торможение перемещени затравки П в результате чего затравка находитс . в нат нутом состо нии, что особенно важно при изготовлении заготовок из затравок, имеющих малую жесткость.to the left, the seed 1j is carried away, simultaneously the piston 15 of the second hydraulic cylinder 13 moves in the same direction, the discharge of the working medium from the cavity 21 of which into the control unit 22 of the pump is carried out through the electromagnetic valve 26 and the throttle 28, the regulating flow of the working medium since the check valve 24 is closed. When the working medium is supplied to the hydraulic cylinder 13 through the non-return valve 24, the solenoid valve 26 is closed and the electromagnetic valve 25 is open, as a result of which the working medium is discharged from the cavity 20 of the hydraulic cylinder 12. The throttles 27 and 28 are adjusted to the flow rate of the working medium when some deceleration of the movement of the seed P as a result of which the seed is located. in the tensioned state, which is especially important in the manufacture of blanks from seeds with low rigidity.

Перемещением тигл 2 в направлении затравки 11 последн вводитс в соприкосновение с жидким металлом 43 уровень 44 которого вследствие уменьшени величины сил поверхностного нат жени под действием электронных лучей пушек 41 и 42 в зоне их воздействи на расплав металла повышаетс и становитс расположени пазов 4 и 5, чем обеспечиваетс контактироваT-TLT О О О TIT л Т-, Tf-r-, Т 1 1602879By moving the crucible 2 in the direction of the seed 11, the level 44 is brought into contact with the liquid metal 43, which due to the decrease in the surface tension force under the action of the electron rays of the guns 41 and 42 in the zone of their effect on the metal melt increases the position of the slots 4 and 5 than T-TLT О О О О TIT l T-, Tf-r-, T 1 1602879 is provided

2020

заготовки и повышение скорости про- цесса кристаллизации. Кроме того, обеспечиваетс гарантированное прохождение затравки сквозь пазы 4 и 5 в тигле 2, вьшолн ющие роль своеобра ных филь ер.billet and increase the speed of the crystallization process. In addition, a guaranteed passage of seed through slots 4 and 5 in crucible 2, which play the role of original filters, is provided.

Таким образом, установка позвол ет получать плоские заготовки с закрис таллизованным слоевым соединением требуемого материала, что особенно важно дл инструментальной промышленности , в частности дл получени Thus, the installation makes it possible to obtain flat blanks with a crystallized layer connection of the required material, which is especially important for the tool industry, in particular for

износостойких НИЛ.-wearproof NIL.-

Claims

Formula invented shadows

1. Installation for the manufacture of blanks by the method of layer crystalline 30

metal on a seed containing a vacuum chamber with a crucible placed in it for a liquid metal, mechanisms for the vertical movement and feeding of the crucible with a liquid metal, a mechanism for horizontal movement of the seed relative to the crucible, for the purpose of obtaining flat billets , in the upper-end part of the crucible, through diametral grooves are made to accommodate the seed, and the mechanism for moving the seed

Seed 1 with metal T n esvZ is activated; the possibility of reciprocating which begins - - the movement of the seed metal 29 at the end, the grooves relative to the ™ ch.

reciprocating post-G, h and shchT ° ° ° motion. As layer-by-layer crystalline - - - with. In order to metal on the seed, the crucible 2 is moved in the direction from the seed 11, which maintains the constant contact of the already crystallized metal layers 29 on the seed with the surface of the liquid metal in the crucible. 45 At the same time, the level of the metal in the crucible is maintained by feeding the material 10 with a smelting feed mechanism. By contacting

.r / °; l: - ;. .e - ;; - ".

is, "o" y, e? e of given,. °

- ,, i. V J-CJiJDJ obtaining a given profile of the layers and their cooling, it is equipped with water-cooled profile rolls fixed in a vacuum chamber with the ability to interact with the lower end part of the seed movement together with the crucible.

3. Installation on PP. 1 and 2, that is, in order to prevent deformation of the seed and control its temperature

1602879

0

five

0

billet and increase the speed of the crystallization process. In addition, a guaranteed passage of seed through slots 4 and 5 in crucible 2, which play the role of original filters, is ensured.

Thus, the installation makes it possible to obtain flat blanks with crystallized layer compound of the required material, which is especially important for the tool industry, in particular for

wearproof NIL.-

Formula invented shadows

1. An apparatus for producing blanks by the method of layer-by-layer crystallization of a metal on a seed containing a vacuum chamber with a crucible placed in it for a liquid metal, mechanisms for vertical movement and feeding of the crucible with liquid metal, a mechanism for horizontal movement of the seed relative to the crucible, an electron beam heating system that, in order to obtain flat blanks, in the upper-end part of the crucible, through diametral grooves were made to accommodate the seed, and the movement mechanism avki

h and schT T ° ° «- - with. with the aim of

- ;. .e - ;; - "