SU1748925A1 - Кристаллизатор дл непрерывного лить слитков из меди и медных сплавов - Google Patents

Abstract

Использован/ие при непрерывном литье слитков из меди и медных сплавов Сущность изобретени  вкладыш установлен входа в кристаллизатор, высота его рабочей поверхности составл ет О 3 0,6 высоты кристаллизатора, а суммарна  площадь поперечного сечени  каналов 4 дл  подвода смазки - 0,1 0,5 площади наружной поверхности вкладыша, при этом материал вкладыша имеет общую пористость 35 55% со средним размером пор 9 150 мкм а сам вкладыш выполнен из смеси порошка и волокон с содержанием волокон 60 90 мае % 1 з п ф-лы 2 ил

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к конструкции кристаллизатора дл  непрерывного лить  слитков Из меди и медных сплавов

Известны технические решени  направленные на снижение либо полное иск- лючение трени  между слитком и кристаллизатором Дл  предотвращени  прилипани  отливаемого металла к кристаллизатору с металлическими рабочими стенкам примен етс  смазка, например мит ильными маслами, причем масло подаетс  на поверхность рабочей стенки над зеркало металла в кристаллизаторе

Однь т подобна  схема подачи смазки не обеспечивает равномерность распределени  смазки по высоте и периметру зоны контакта слитка с кристаллизатором что снижает скорость , ухудшает качество поверхности, увеличивает трение между слитком и кристаллизатором

Известен кристаллизатор дл Нмашйн непрерывной разливки состо щий из корпуса и рабочей полости, образуемой пористым графитовым цилиндром, через который подаетс  смазка. Объем пустот в пористом графите составл ет 17-20% Дл  фильтрации через такой материал масла нормальной в зкости при давлении 7 кг/смг требуетс  около 10 мин

Недостатком известного кристаллизатора  вл етс  его низка  теплопроводность, лимитирующа  интенсивность теплопередачи , а также повышенна  длительность прохождени  масла, что предопредел ет пониженную скорость его подачи, малый смазывающий эффект низкие показатели по качеству поверхностиГлитой заготовки и бЩЗости лить  КрЪмё тЪго, графитовые кристаллизаторы имеют высокую стоимость и низкую стойкость

Известен также кристаллизатор дл  непрерывной разливки содержащий корпус и рабочие стенки с вкладышем, состо щим из газопроницаемого листа, полученного путем спекани  медного порошка и медных

(А С

4 00 Ю

ю ел

брусков, а каналы дл  подвода смазки расположены с посто нным шагом в рабочей стенке со стороны наружной поверхности вкладыша по его длине. При этом пористые рабочие стенки через медные бруски соеди- нены со сплошными медными стенками. Во врем  разливки за,счет продувани  через пористый лист инертного газа между расплавленной сталью и пористым листом создают тонкий газовый слой, позвол ющий проводить непрерывную разливку с полным исключением трени  между слитком и кристаллизатором без применени  флюса и вибрации кристаллизатора

Недостатком указанного кристаллиза- тора  вл емс  то, что сплошной газовый слой между формирующимс  слитком и кристаллизатором по всей его высоте создает

термическое сопротивление, резко ограничивающее интенсивность теплоотво- да, а следовательно, и снижение скорости лить .

Этот кристаллизатор  вл етс  наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и прин т в качестве прото- типа.

Цель изобретени  - повышение производительности процесса за счет увеличени  скорости лить .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в кристаллизаторе дл  непрерывного лить  слитков, содержащем корпус и рабочие стенки с пористым медным вкладышем со стороны рабочей поверхности кристаллизатора и каналами дл  подвода смазки, распо- ложенными с посто нным шагом в рабочей стенке со стороны наружной поверхности вкладыша по его длине, вкладыш установлен со стороны входа в кристаллизатор, высота его рабочей поверхности составл ет 0,3.,.0,6 высоты кристаллизатора, а суммарна  площадь поперечного сечени  каналов дл  подвода смазки - 0,1...0,5 площади наружной поверхности вкладыша, при этом материал вкладыша имеет общую пори- стость 35...55% со средним размером пор 9...150 мкм.

Кроме того, материал пористого вкладыша содержит, мас.%: медный порошок 10...40 и медные волокна 60...90,

Согласно изобретению через пористую металлическую стенку в верхней части кристаллизатора в зону активного контакта слитка с рабочей стенкой подаетс  смазка . В отличие от прототипа, дл  которого характерно наличие сплошного газового зазора между слитком и рабочей стенкой, резко снижающего интенсивность теплопередачи и скорость лить , в предлагаемом кристаллизаторе обеспечиваетс  интенсивна  равномерна  теплопередача в зоне активного контакта слитка с рабочей стенкой, что обеспечивает высокую скорость лить  при сохранении качественной поверхности слитка. Зазор между слитком и кристаллизатором составл ет не более 0,1 мм.

Параметры пористой рабочей стенки подбираютс  таким образом, чтобы обеспечить равномерный теплосъем в зоне контакта корочки с рабочей стенкой, рациональный расход смазки, пониженное трение при гарантированном исключении затекани  расплава в поры стенки, что позвол ет повысить скорость лить  и получить высококачественную поверхность слитка (без трещин, надрывов и пор).

Верхний размер пор прин т из услови , по которому при превышении размера пор более 150 мкм происходит затекание расплава в поры, привод щее к сцеплению металла с рабочей стенкой и разрыву корки, а также снижаетс  теплопроводность стенки и интенсивность теплопередачи, что уменьшает скорость лить .

Нижний предел размера пор выбран с учетом того, что при диаметре пор менее 9 мкм, по опытным данным, требуетс  слишком большое (10атм) давление дл  подачи смазки, услови  подачи смазки ухудшаютс , снижаетс  теплосъем и скорость лить .

Пористость выбрана при прин том диапазоне размера пор (от 9 до 150 мкм) из услови  обеспечени  проницаемости в определенных пределах, а именно: верхний предел проницаемости должен быть не более 120 10 см , т.к. при превышении этого предела слишком велик расход смазки (более 1,1 г/с мм2), что сопровождаетс  интенсивным образованием летучих продуктов сгорани  смазки, снижающих теплопередачу , способствующих по влению в периферийном слое слитка пористости, свищей , заворотов и других поверхностных дефектов .

Поскольку проницаемость определ етс  выражением

П

Пс

10

где Пр - обща  пористость; d - средний размер пор;

то отсюда следует пористость Пр

П Х10

Прин тому верхнему пределу проницаемости (120 см2) и минимальному размеру пор (9 мкм) соответствует максимальный размер пористости 55%. Превышение верхнего предела пористости нежелательно, т.к. снижаетс  теплопроводность стенки и интенсивность теплопередачи , что снижает скорость лить .

Нижний предел проницаемости принимаетс  равным 24 1и см , т.к. при меньшей проницаемости слишком мал расход смазки (менее 1,1 10 г/с мм ) и не обеспечиваетс  требуема  равномерность теплосъема между слитком и кристаллизатором , необходимость дл  исключени  поперечных трещин и надрыва корки при литье на повышенной скорости. Нижний предел пористости выбираем соответственно нижнему пределу проницаемости (24 см2) и максимальному размеру пор (150 мкм).

Отсюда следует, что нижний предел пористости должен составл ть 35%.

Нижний предел высоты участка дл  подачи смазки (0,3 высоты кристаллизатора) прин т с учетом того, что при меньшей высоте этого участка не обеспечиваютс  эффективна  теплопередача и смазка на всей длине зоны активного контакта с поверхности слитка с кристаллизатором, что снижает скорость лить .

Верхний предел высоты участка дл  подачи смазки (0,6 от высоты кристаллизатора ) выбран с учетом того, что подача смазки в зоне сформировавшегос  зазора не дает эффекта повышени  интенсивности теплопередачи, скорости лить  и снижени  трени , но сопровождаетс  нерациональным увеличением расхода смэзки.

Нижний предел суммарной площади поперечного сечени  каналов дл  подачи смазки прин т равным 0,1 площади поверхности пористой стенки кристаллизатора, т.к. при меньшей суммарной ширине каналов велика неравномерность теплопередачи и распределени  смазки по периметру рабочей полости, что снижает скорость лить  и смазывающий эффект.

Верхний предел суммарной площади поперечного сечени  каналов дл  подачи смазки прин т равным 0 5 площади поверхности пористой стенки кристаллизатора, т.к. при большей суммарной ширине каналов оказываетс  пониженной площадь поверхности стыковки сплошной и пористой стенок, что уменьшает интенсивность теплопередачи и скорости лить .

Дополнительно к варианту изготовлени  пористой стенки из медного порошка предусматриваетс  вариант изготовлени  пористой стенки из смеси медного порошка и волокна с содержанием медного волокна и смеси 60-80%.

Применение указанной смеси способствует улучшению качестчч спекани 

сплошной стенки, исключает усадку при спекании, повышает прочность и проницаемость пористой стенки.

Нижний предел содержани  волокна в

смеси (60 мас.%) прин т из услови , согласно которому при меньшем содержании волокна не обеспечиваетс  высокое качество спекани  со сплошной стенкой и снижаетс  теплосъем.

0Верхний предел содержани  волокна

(90 мас.%) принимаетс  с учетом того, что при его превышении размер пор становитс  выше допустимого уровн  (более 150 мкм) и снижаютс  теплопроводность пористой

5 стенки и интенсивность теплопередачи.

На фиг.1 представлена конструкци  кристаллизатора дл  непрерывного лить  слитков из меди и медных сплавов; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

0Кристаллизатор содержит корпус 1 и рабочие стенки 2 с пористым медным вкладышем 3 со стороны рабочей поверхности кристаллизатора и каналами 4 дл  подвода смазки, расположенными с посто нным ша5 гом в рабочей стенки 2 со стороны наружной поверхности вкладыша на его длине. Корпус 1 и рабочие стенки 2 образуют камеру дл  охлаждени  водой, разделенную перегородкой 5. Распределительный канал дл 

0 масла 6 выполнен в зерхнем фланце 7. Между рабочей сденкой 2 и нижним фланцем 8 образован канал 9 дл  выхода воды на слиток .

Примеры выполнени  устройства.

5- Спеканием изготавливают вкладыш рабочих стенок кристаллизатора и устанавливают их в корпусе. Пористость материала и размеры пор регулируют давлением прессовани , размерами частиц порошка и диамет0 ром волокна. Результаты испытаний кристаллизатора представлены в таблице.

Кристаллизатор устанавливают на опорной плите литейной машины, ввод т в него поддон, подают охлаждающую воду и

5 смазку (касторовое масло). Отливают слитки кремнистой латуни ЛК75-0.5 сечением 30 250 мм. Скорость лить  составл ет 15-20 м/ч. При этом получены качественные литые заготовки с хорошей поверхностью (без

0 трещин, надрывов и пористости).

Кристаллизатор предлагаемой конструкции обеспечивает увеличение скорости лить  и увеличение производительности в 2 раза.

Claims (2)

1. Кристаллизатор дл  непрерывного лить  слитков из меди и медных плавов, содержащий корпус и рабочие стенки с пористым медным вкладышем со стороны рабочей поверхности кристаллизатора и

каналами дл  подвода смазки, расположенными с посто нным шагом в рабочей стенке со стороны наружной поверхности вкладыша на его длине, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности процесса за счет увеличени  скорости лить , вкладыш установлен со стороны входа в кристаллизатор, высота его рабочей поверхности составл ет 0,3.,.0,6 высоты кристаллизатора, а суммарна  площадь поперечного сечени  каналов дл  подвода смазки - 0,1...0,5 площади наружной поверхности вкладыша, при этом материал вкладыша имеет общую пористость 35..,55% со средним размером пор 9,..150 мкм.

2. Кристаллизатор по п.1, о т л и ч а ю - щ и и с   тем, что материал пористого вкладыша содержит, мас.%: медный порошок 10,,,40, медные волокна 60...90.

Результаты испытаний известного и предлагаемого кристаллизаторов (литье слитков сечением 30x250 ммиз латуни ЛК-75-0,5)

9

8

Фиг.1

Фце.2