SU1740119A1

SU1740119A1 - Apparatus for casting cone-shaped ingot molds

Info

Publication number: SU1740119A1
Application number: SU904797225A
Authority: SU
Inventors: Валентин Иванович Коваленко; Александр Андреевич Селютин
Original assignee: Краматорский Завод "Энергомашспецсталь"
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1992-06-15

Abstract

Сущность изобретени : форма содержит поддон 2 с отверсти ми 10 дл прохож- дени газов, установленные на нем наружную форму 1 и внутренний стержень в виде пустотелой металлической оправки 4 с размещенными в ней. металлическими шарами 7, разделительными конусами 6 и опорными элементами 8 дл закреплени конусов на заданном уровне. Пустотела оправка 4 выполнена расшир ющейс кверху, разделительные конуса 6 выполнены с увеличением диаметра от нижнего к верхнему пропорционально диаметру пусSUMMARY OF THE INVENTION: The mold comprises a pallet 2 with openings 10 for the passage of gases, mounted thereon an outer mold 1 and an inner core in the form of a hollow metal mandrel 4 placed in it. metal balls 7, dividing cones 6 and supporting elements 8 for fixing the cones at a given level. The hollow mandrel 4 is made expanding upward, the separating cones 6 are made with an increase in diameter from lower to upper proportionally proportional to the diameter of empty

Description

Изобретение относитс к литейному производству, в частности к конструктивным особенност м форм дл изготовлени изложницы.The invention relates to foundry, in particular, to design features of molds for the manufacture of a mold.

Известно устройство дл получени полого слитка, содержащее поддон с отверсти ми , наружную форму, полую обечайку с гранулированным материалом и сердечник с конусообразным основанием.A device for producing a hollow ingot is known, comprising a pan with holes, an outer shape, a hollow shell with a granular material and a core with a conical base.

Описанное устройство может быть также применено дл отливки биметаллических изложниц цилиндрического профил высотой до одного метра.The described device can also be used for casting bimetallic molds of a cylindrical profile with a height of up to one meter.

Получение высоких изложниц св зано с недостатком, заключающимс в том, что более высокий столб гранулированного материала оказывает на расположенные ниже слои такое большое давление, что возникает заклинивание, преп тствующее перемещению материала вверх при усадке затвердевающего металла изложницы. Поэтому в отливаемой изложнице образуютс трещины, ухудшающие ее качество,The production of high molds is associated with the disadvantage that a higher column of granulated material exerts so much pressure on the underlying layers that a wedge prevents the material from moving upwards when the hardening metal of the mold shrinks. Therefore, cracks form in the molded mold, deteriorating its quality,

Наиболее близкой к предлагаемой вл етс форма, содержаща поддон с отверсти ми дл прохождени газа, установленные на нем наружную форму и внутренний стержень е виде пустотелой металлической оправки с размещенными в ней сердечником, металлическими шарами, разделительными конусами и опорными элементами в виде трубок дл закреплени конусов на заданном уровне.Closest to the present invention is a form comprising a pallet with openings for the passage of gas, an outer form and an inner core mounted thereon, in the form of a hollow metal mandrel with cores, metal balls, dividing cones and supporting elements in the form of tubes arranged therein. at a given level.

Данна форма может быть использована дл отливки высоких конусообразных изложниц и полых слитков, однако нар ду с достоинством оно обладает и недостатками, заключающимис в низкой эксплуатационной надежности и сложности конструкции.This form can be used for casting high cone-shaped molds and hollow ingots, however, along with its dignity, it also has the disadvantages of low operational reliability and design complexity.

Низка эксплуатационна надежность объ сн етс термической деформацией сердечника. Происход щее при этом изменение пр молинейности профил сердечника затрудн ет, а в отдельных случа х делает невозможным извлечение из пустотелой оправки этого сердечника с трубками и коническими шайбами, тем более что в результате усадки затвердевающего металла пустотела оправка уменьшаетс в диаметре .Low operational reliability due to thermal deformation of the core. The resulting change in the straightness of the core profile makes it difficult, and in some cases makes it impossible to remove this core with tubes and conical washers from the hollow mandrel, especially as a result of shrinkage of the solidifying metal of the core, the mandrel decreases in diameter.

Низка эксплуатационна надежность объ сн етс также возможностью выпучивани пустотелой оправки внутрь под верхними коническими шайбами, поскольку здесь нет шаров дл создани противодавлени металлическому давлению расплавленного металла.The low operational reliability is also due to the possibility of the hollow mandrel bulging inward under the upper conical washers, since there are no balls here to create a counterpressure to the metal pressure of the molten metal.

Сложность конструкции св зана с наличием в устройстве разнотипных деталей типа сердечника, трубок и стержн , удерживающего сердечник,The complexity of the design is due to the presence in the device of different types of parts such as core, tubes and core, holding the core,

Цель изобретени - повышениеThe purpose of the invention is to increase

эксплуатационной надежности и упрощение конструкции при отливке конусообразных изложниц.operational reliability and simplification of the design for casting cone-shaped molds.

Данна цель достигаетс тем, что в форме д отлиеки конусообразных изложниц.This goal is achieved by the fact that in the form of d there are tapering molds.

содержащей поддон с отверсти ми дл прохождени газа, установленные на нем наружную форму и внутренний стержень в виде пустотелой металлической оправки с размещенными в ней металлическими шарами , разделительными конусами и опорными элементами д закреплени конусов на заданном уровне, согласно изобретению пустотела оправка выполнена расшир ющейс кверху, разделительныеcontaining a pallet with openings for the passage of gas, an outer form and an inner core in the form of a hollow metal mandrel with metal balls, dividing cones and supporting elements for fixing the cones at a predetermined level, mounted on it, according to the invention the hollow mandrel is expanding upwards, dividing

конуса выпо/шемы с увеличением диаметра от нижнего к верхнему пропорционально диаметру пустотелой оправки, а опорные элементы выполнены в виде отрезков дуг и закреплены под разделительными конусами на внутренней поверхности пустотелой оправки с промежутками по окружности дл прохождени газаthe cone of the vent / neck with increasing diameter from the bottom to the top is proportional to the diameter of the hollow mandrel, and the supporting elements are made in the form of segments of arcs and fixed under the dividing cones on the inner surface of the hollow mandrel with intervals around the circumference for gas

Отсутствие в данной конструкции сердечника и трубок не только упрощает конструкцию , но и повышает ее эксплуатационную надежность, так как исключены элементы, подвергающиес существенному изменению пр молинейности формы при нагреве и последующем охлаждении .The absence of a core and tubes in this design not only simplifies the design, but also increases its operational reliability, since elements that undergo a substantial change in the straightness of the shape during heating and subsequent cooling are excluded.

Выполнение опорных элементов в виде отрезков дуг позвол ет повысить эксплуатационную надежность формы, так как они закрепл ютс под разделительными конусами и предупреждают выпучивание пустотелой оправки внутрь, несмотр на то, что в этой горизонтальной плоскости нет шаров.The provision of the supporting elements in the form of arcs allows to increase the operational reliability of the form, since they are fixed under the dividing cones and prevent the hollow mandrel from bulging inwards, despite the fact that there are no balls in this horizontal plane.

Важно учесть, что масса исключаемых деталей в несколько раз превышает массу новых дугообразных элементов, а использование разделительных конусов вместо конусообразных шайб говорит об упрощенииIt is important to note that the mass of parts to be excluded is several times larger than the mass of new arcuate elements, and the use of separation cones instead of conical washers speaks of simplification

изготовлени , ведь не требуетс выполн ть сквозные центральные отверсти .manufacturing, because it is not necessary to make through central holes.

На чертеже изображена форма дл отливки конусообразных изложниц, общий вид.The drawing shows a mold for casting cone-shaped molds, a general view.

Устройство содержит наружную форму 1, установленную на поддоне 2, выполненном с сифонным каналом 3, и внутренний стержень в виде пустотелой металлической оправки 4, котора выполнена расшир ющейс кверху.The device comprises an outer mold 1, mounted on a pallet 2, provided with a siphon channel 3, and an inner core in the form of a hollow metal mandrel 4, which is made expanding upwards.

Относительно внутренней поверхности пустотелой механической оправки 4 с радиальными зазорами 5 установлены разделительные конуса 6, а на них распределены металлические шары 7, при этом разделительные конуса 6 выполнены с увеличением диаметра от нижнего к верхнему пропорционально диаметру пустотелой оправки 4.Regarding the inner surface of the hollow mechanical mandrel 4 with radial clearances 5, dividing cones 6 are installed, and metal balls 7 are distributed on them, while dividing cones 6 are made with increasing diameter from lower to upper proportionally proportional to diameter of hollow mandrel 4.

Нижний из разделительных конусов 6 установлен на поддоне 2, а остальные (количество которых в зависимости от высоты формы может быть от одного до п ти) св заны с опорными элементами дл закреплени конусов б на заданном уровне. Опорные элементы выполнены в виде отрезков дуг 8 и закреплены под разделительными конусами б на внутренней поверхности пустотелой оправки 4 с промежутками по окружности дл прохождени газов Количество дуг 8 принимаетс равным четырем-п ти. Промежутки между ними в 1,2-1 5 раза превышают длину одной из дуг 8.The lower part of the separation cones 6 is installed on the pallet 2, and the rest (the number of which, depending on the height of the form, can be from one to five) are connected with supporting elements for fixing the cones b at a given level. The supporting elements are made in the form of segments of arcs 8 and are fixed under dividing cones b on the inner surface of the hollow mandrel 4 at intervals around the circumference for the passage of gases. The number of arcs 8 is assumed to be four to five. The gaps between them are 1.2–1.5 times the length of one of the arcs 8.

Между каждым из вышерасположенных разделительных конусов 6 и нижерасположенными металлическими шарами 7 по высоте предусмотрен зазор 9 дл самоустановки шаров 7 в процессе работы.Between each of the upstream dividing cones 6 and the downstream metal balls 7 in height there is a gap 9 for self-aligning the balls 7 during operation.

Поддон 2 выполнен с отверсти ми 10 дл прохождени охлаждающего газа, в качестве которого используетс азот или аргон .The pallet 2 is formed with openings 10 for the passage of a cooling gas, in which nitrogen or argon is used.

Между наружной формой 1 и пустотелой оправкой 4 залит расплавленный металл 11. которым может быть чугун или стальBetween the outer mold 1 and the hollow mandrel 4 molten metal 11 is poured. Which can be cast iron or steel

Столб металлических шаров 7 на нижнем конусе 6 рекомендуетс принимать не более 0,8 м, а на каждом из вышерасположенных конусов 6 столб шаров 7 целесообразно уменьшаетс на 0,1-0,3 м Шары 7 принимают диаметром 10-30 ммThe column of metal balls 7 on the lower cone 6 is recommended to take no more than 0.8 m, and on each of the upstream cones 6 the column of balls 7 is expediently reduced by 0.1-0.3 m. Balls 7 are 10-30 mm in diameter

Стрелками показано направление движени охлаждающего газаThe arrows indicate the direction of movement of the cooling gas.

Форма работает следующим образомThe form works as follows

Через сифонный канал 3 в промежуток между наружной формой 1 и пустотелой оправкой 4 подают расплавленный металл 11. Одновременно С этим через отверсти 10 начинают подачу охлаждающего газа в непрерывном или пульсирующем режиме.Through the siphon channel 3, molten metal 11 is fed into the gap between the outer mold 1 and the hollow mandrel 4. At the same time, cooling gas is started through the holes 10 in a continuous or pulsating mode.

От взаимодействи с расплавленным металлом 11 пустотела оправка 4 нагреваетс , тер в некоторой степени механическую прочность. С увеличением уровн расплавленного металла 11 увеличиваетс металлостатическое давление на пустотелую оправку 4, однако она не выпучиваетс внутрь, поскольку опираетс на шары 7, которые своим весом создают противодавле0 ние металлостатическому давлению и вл ютс при этом холодильниками, воспринимающими тепло от нагретой пустотелой оправки 4. В промежутках между ниже- и вышерасположенными столбами шаров 7.By interacting with the molten hollow metal 11, the mandrel 4 is heated, to the extent of some degree of mechanical strength. As the level of the molten metal 11 increases, the metalostatic pressure on the hollow mandrel 4 increases, but it does not bulge inward because it relies on the balls 7, which with their weight create a counter-pressure to the metalostatic pressure and are thus refrigerators that perceive heat from the heated hollow mandrel 4. In the intervals between the lower and upstream pillars of balls 7.

5 где предусмотрен зазор 9, выпучивание пустотелой оправки 4 предупреждают дуги 8, которые придают ей дополнительную прочность5 where a gap 9 is provided, the bulging of the hollow mandrel 4 prevents the arcs 8, which give it additional strength

Проход щий в промежутках между ша0 рами 7 и дугами 8 охлаждающий газ создает внутри пустотелой оправки 4 охлаждающий эффект, охлажда как шары 7, так и пустотелую оправку 4 с дугами 8.The cooling gas flowing in between the holes 7 and the arches 8 creates a cooling effect inside the hollow mandrel 4, cooling both the balls 7 and the hollow mandrel 4 with arcs 8.

За счет охлаждени пустотелой оправкиBy cooling the hollow mandrel

5 изнутри на ее наружной поверхности образуетс корка затвердевающего металла, с ростом которой увеличиваетс механическа прочность пустотелой оправки 4 и начинают про вл тьс силы усадки Под5, from the inside, a crust of solidifying metal forms on its outer surface, with the growth of which the mechanical strength of the hollow mandrel 4 increases and shrink forces begin to appear.

0 вли нием этих сил пустотела оправка 4 уменьшаетс в диаметре, воздейству в радиальном направлении на шары 7. и они начинают самоустанавливатьс за счет того, что имеют возможность перемещатьс 0 by the influence of these hollow forces, the mandrel 4 decreases in diameter, acting radially on the balls 7, and they begin to self-adjust by being able to move

5 вверх по наклонным поверхност м разделительных конусов 6, уменьша при этом предусмотренный дл этого зазор 9. Таким образом обеспечиваетс свободна усадка затвердевающего металла и в отлитой из0 ложнице предотвращаетс по вление внутренних трещин.5 upward along the sloping surfaces of the separation cones 6, thus reducing the gap 9 provided for this. Thus, the shrinkage of the hardening metal is ensured, and the appearance of internal cracks is prevented in the cast from the hollow.

При температуре отлитой изложницы 1000-1100° С подачу охлаждающего газа прекращают. Дальнейшее охлаждение от5 литой изложницы осуществл етс на воздухе . Пустотела оправка 4 становитс неотъемлемой частью ее внутренней поверхности . Конуса 6 и шары 7 извлекают из отлитой изложницы электромагнитной шай0 бойWhen the temperature of the casting mold 1000-1100 ° C, the flow of cooling gas is stopped. Further cooling from the molded mold is carried out in air. The hollow mandrel 4 becomes an integral part of its inner surface. Cone 6 and balls 7 are removed from the cast mold of electromagnetic shay0 battle

По сравнению с прототипом технико- экономическими преимуществами предлагаемого устройства вл ютс :Compared to the prototype, the technical and economic advantages of the proposed device are:

повышение эксплуатационной надеж5 ности, так как из устройства исключены детали , измен ющие при нагреве свою форму, а нова форма опорных элементов (дуг) предупреждает выпучивание пустотелой оправки внутрь в промежутках между столбами шаров;increased operational reliability, since parts that change their shape when heated are removed from the device, and the new shape of the supporting elements (arcs) prevents the hollow mandrel from bulging inwards between the ball pillars;

упрощение конструкции благодар тому , что стало возможным исключить из формы несколько разнотипных деталей.simplified design due to the fact that it became possible to exclude from the form of several different types of parts.

Claims

The invention The device for casting cone-shaped molds, containing a pallet with holes for the passage of gases, a mold installed on it and a core in the form of a hollow metal mandrel with metal balls placed in it, dividing cones and supporting elements for fixing

0

cones at a given level, characterized in that, in order to increase reliability and simplify the design, the hollow mandrel is made extended upwards; under the separation cones on the inner surface of the hollow mandrel with gaps around the circumference for the passage of gases.