SU806238A1 - Установка непрерывного или полу-НЕпРЕРыВНОгО лиТь СлиТКОВ B элЕКТРО-МАгНиТНОМ КРиСТАллизАТОРЕ - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к металлургии , в частности, к непрерывной и полунепрерывной разливке металлов и сплавов с формированием слитка электромагнитным полем индуктора и может быть использовано при литье слитков из тугоплавких, легкоокисл ющихс  металлов и сплавов, а такж сплавов, содержащих легирующие компоненты с высокой упругостью пара, к качеству и химическому составу которых предъ вл ютс - повышенные требовани .

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату, вл етс  установка, включающа  индуктор, формирующий в электромагнитном поле слиток, электромагнитный экран, охладитель и защитно-экранирующее устройство из огнеупорного химически инертного к расплаву и немагнитного материала, шлполненное в виде внешней обечайки опирающейс  на электромагнитный экран, внутри которой на ее опорноцeнтpиpyющe f фланце установлена крышка со съемными фланц-экранами и смотровыми окнами, которые выполнены также и во фланце крышки. Крьшка выполнена из огнеупорного, химически инертного к. расплаву и немагнитного материала. Обечайка и крышка установлены с возможностью перемещени  вдоль технологической оси установки 1 .

Недостатками данного способа  вл  етс  высока  чувствительность Б процессе формировани  жидкой зоны слитка к кpйткoвpeмeнны i колебани м рас0 хода металла, металлодинамическому и конвективному воздействию расплава на боковую поверхность жидкой зоны слитка, не позвол ет получат.ь слитки с достаточно гладкой боковой по5 верхностью, а также с заданным профилем и посто нным по длине слитка сечением. Кроме того, данна  установка не позвол ет использовать покровно-рафинирующий флюс в качестве бу0 ферной среды (прослойки) между боковой поверхностью жидкой зоны слитка и стенкой обечайки, воспринимающей физико-химические и тепловые воздействи , особенно при литье слит5 ков из тугоплавких и химически актив ных мета.плов. и сплавов. Концентрированный подвод расплава в центральную часть жидкой зоны значительно увеличивает глубину лунки слитка,

0 вызыва  в нем большие термические

напр жени , а также имеет место потер  расплавом-относительно легкоплавких легирующих компонентов с высокой упругостью пара через незащищенную часть боковой поверхности жидкой зоны и через поверхность раздела фаз.

Цель изобретени  - повышение качества и точности геометрических размеров слитка при литье с использованием посто нного превьпиени  силы металлостатического давлени  жидкой зоны слитка над силой электромагнитного пол  индуктора.

Поставленна  цель достигаетс  тем что обечайка в ее нижней части снабжена внутренним калибрующим выстуnot i BiJCOTa которого составл ет 1/2 2/3 высоты индуктора и внутренн   рарабоча  поверхность которого спрофи лирована соответственно проЛилю и размерам готового слитка, а внутренние размеры обечайки на всем участке Bbttje калибрующего выступа составл ют 0,85-1,15 от внутренних размеров обечайки на калибрующем участке, при этом обечайка своим нижним основанием установлена ниже оси индуктора на рассто нии, равном 1/4-2/3 его высоты, а крышка выполнена в виде распределительной чаши с перфорированной перегородкой, причем в стенках обечайки и крышки выполнены сквозные отверсти  дл  подачи Флюса или газа.

С .целью снижени  тепловых потерь обечайка и крышка выполнены из материала с низкой теплопроводностью.

На чертеже схематически изображена установка с вариантом выполнени  обечайки дл  плавки металлов, про,дольный разрез.

Установка вктпочает индуктор 1, формирующий слиток в электромагнитном поле, электромагнитный экран 2, на котором установлены обечайка 3 с внутренним калибрующим выступом в ее нижней части, крыи1ка, выполненна  в виде распределительно-демпфирующей чаши 4 с перфорированной перегородкой 5, установленную концентрично внутри обечайки 3 на ее опорно-центрирующем ФланцеJ Фланц-экран б, камеру 7, охлаждени , создающую по с охлаждени , коллектор подачи расплава с регул тором 8 расхода металла и регулчтор 9 величины напр жени  на индукто1)е.

Во фланце распрелелительно-демпЛи рук цей чаши 4 и флапц-экране 6 выполнены смотровые окна 10. R опорноцентрирующем фланце и стенке обечайки 3, в стенке и перегородке распределительно-демпЛирующей чаши 4 выполнены сквозные отверсти  11.

В случае необходимости установка содержит кожух с датчиком 12 контрол  высоты уровн  расплава, которьтй размещают в специально выполненном

этого во чаши 4 отверстии .

Больша  эфЛективно сть предлагае мой установки при получении слиткоь с заданным профилем и посто нным по их длине сечением достигаетс  при условии посто нного обжати  кристаллизирующейс  боковой поверхности слитка калибрующим выступом обечайки . Необходимое обжатие еще пластично-податливой зоны боковой поверхности слитка гор чим калибрующим выступом обечайки обеспечиваетс  выполнением соответствующих внутренних размеров обечайки и наличием посточнного превышени  величины силы металлостатического давлени  над силой давлени  электромагнитного по л  индуктора на величину 5-20% от номинальной.

Учитыва , что величина объемной усадки дл  всех сплавов при их кристаллизации неодинакова, следовательно , неодинаковое и воздействие калибрующего выступа обечайки на кристал.лиэующуюс  боковую поверхность слитк если при изготовлении устройства не учтены особенности объемной усадк металла слитка при его кристаллизации .

Дл  обеспечени  необходимого обжати  кристаллизующейс  твердо-жидкой зоны боковой поверхности слитка по всей ее высоте внутренние размеры обечайки 3 на калибрующем участке соответствуют размерам готового слитка , а на некалибрующем - составл ют 0,85-1,15 от внутренних размеров обечайки иа калибрующем участке.

Обечайка 3 своим калибрующим выступом , высота которого равна 1/22/3 высоты индуктора 1, установлена в пределах высоты индуктора таким образом, что ее нижнее основание удалено вниз от оси индуктора 1 на величину, равную 1/4-2/3 его высоты .

Возможность перемещени  обечайки вдоль технологической оси установки позвол ет измен ть положение калибру юпего выступа обечайки 3 относительно начала твердой зоны на боковой поверхности слитка что позвол ет положительно вли ть на качество поверхности и точность поперечных размеров слитка.

Обечайка устанавливаетс  таким образом, чтобы верхн   часть ее :. калибрующего выступа находилась несколько ниже начала фронта кристаллизации на боковой поверхности слитка, что позвол ет устранить нежелательный контакт расплава с материалом калибрующего выступа обечайки 3 с одновременным улучшением формировани  твердо-жидкой зоны слитка с оптимальными размерами его боковой поверхности.

Наблюдение за процессом лить  осуществл етс  через смотровые окна во фланце чаши и (или) по показанию датчика контрол  высоты жидкой зонл слитка.

Количественный контроль за величиной превышени  силы металлостатического давлени  над силой электромагнитного давлени  пол  индуктора (при соблюдении услови  незначительного отклонени  величины подводимой к индуктору мощности) осуществл етс  по изменению высоты жидкой зоны слитка, фиксируемое датчиком высоты уровн  расплава, который устанавливаетс  в кожухе на свободный от окислов и спокойной от колебаний части жидкой зоны слитка.

С целью повышени  срока эксплуатации предлагаемой установки, сниже ни  ее температурного и физико-химического воздействи  на расплав, обечайка и крышка выполнены из огнеупорного , химически инертного (по возможности) к расплаву, немагнитного и с низкой теплопроводностью материала .

Защитно-экранирующа  роль устаноки заключаетс  в организации защиты поверхности жидкой зоны слитка от окислени  газом или слоем покровно-рафинируюмего Ллюса.

Дл  защиты боковой поверхности жидкой зоны слитка газом или тонким слоем покровно-раЛинирующего Флюса между некалибрующей частью стенки обечайки и боковой поверхности жидкой зоны имеетс  необходимый дл  этой цели зазор.

При производстве слитков из металлов и сплавов, Лизико-химические особенности которых допускают процесс лить  осуществл ть без защиты жидкой.зоны слитка покровно-раЛинирующим флюсом, устройство позвол ет осуществл ть защиту поверхности расплава и кристаллизующейс  части жидкой зоны защитно-восстановительным газом при помощи систем сквозных отверстий во (Ъланце, стенках обечайки и распределительно-демпЛирующей чеиии.

При литье слитков из металлов и сплавов, физико-химические особенности природы которых требуют отличных условий теплопередачи боковой поверхностью жидкой зоны слитка,ее защиты от газовой атмосферы окружающей среды,а также снижени  потерь расплавом относительно легкоплавких легирующих компонентов с высокой упругостью пара, примен ют жидкостно-буферной слой из защитнорафинирующих флюсов, питание которого обеспечиваетс  через сквозные отверсти  в стенке распределительно-демпфирующей чаши.

Защитна  и распределительно-демпфирующа  роль ча1чи 4 злк.ггочаетс 

в том, что металл, проход  через слой за1Д1тно-рафинир5ющего флюса в чаше, облагораживаетс  и рассредоточеино поступает в зону срмообразовани  его электромагнитным полем индуктора. Перфорированна  перегородка 5 и заглубленна  в расплав часть стенки чагчи 4 не позвол ют попадать крупным окисным, Ушаковым и им подобным включени м на боковую поверхность

IQ жидкой зоны формирующегос  слитка и значительно снижают (гас т) отрицательное вли ние металлодинамического и конвективного воздействи  расплава на процесс Лормообразовани  слитка при кратковременном из15 менении величины подачи расплава в зону действи  индуктора 1.

Вертиксшьное перемещение распределительно-демпфирующей чаши 4 позвол ет измен ть глубину погружени 

0 ее перфорированной перегородки 5 в слой флюсовой ванны, а нижнюю часть стенки чаши - в глубь расплава.

Комплексна  защита жидкой зоны слитка газом и слоем расплавленного

5 Фдюса позвол ет получать слитки с качественной боковой- поверхностью, ПЛОТНОЙ кристаллической структурой и равномерным химическим составом по сечению слитка практически из всех

0 металлов и сплавов, а тонкий слой флюса, выт гиваелый закристаллизовавшийс  боковой поверхностью слитка, застыва  на слитке, образует корочку, защищающую от окислени  его боковую

5 поверхность.

В случае лить  слитков с флюсом, распределительно-демпфирующа  чаша 4 устанавливаетс  в обечайку 3 таким образом, чтобы ее перфорированn на  перегородка 5 бы полностью .заглублена во флюсовую ванну, а при литье без защиты жидкой зоны слитка флюсом перегородка может заглубл тьс  под зеркало расплава. Величина заглублени  в расплав стенок чаши

определ етс  необходимостью в большей мере задерживать неметаллические твердые включени  от попадани  их на боковую поверхность жидкой зоны слитка и снижени  металлодина0 мического и конвективного воздействи  расплава на стабильность формообразовани  и кристаллизации его в слиток.

Установка работает следующим образом.

Перед началом подачи металла в зону электромагнитного пол  индуктора 1 ввод т поддон (затравку) 13 и на его боковую поверхность подают охладитель, например волу. Установив необходимую дл  начала процесса лить  величину напр жени  на индукторе 1 и расход охладител , на электромагнитный экран 2 устанавли5 вают предварительно настроен ую на

величину погружени  в расплав и подогретую обечайку с KpbmJKoft таким с образом, чтобы нижн   часть калибрующего выступа обечайки 3 накопилась бы несколько выше (5-10 мм) QT кра  поддона 13. Затем в центральное Ътверстие во фланц-экране вводитс  коллектор подачи металла с регул тором расхода металла 8, Через систему сквозных Отверстий в устройстве создаетс  газова  защитна  атмосфера . После этого, на поддон подаетс  расплав с установившимс  расходом, обеспечивающим номинальную высоту жидкой зоны в поле индуктора 1. После подъема расплава на заданную высоту жидкой зоны слитка начинаетс  опускание поддона. Обечайка 3 перемещаетс  вниз с таким расчетом, чтобы нижнее основание ее было опущено ниже оси индуктора на рассто ние, равное 1/4-2/3 его высоты, а верхн   часть калибрующего выступа при этом займет положение несколько ниже границы закристаллизовавшейс  боковой поверхности слитка, котора  (граница ) находитс  в области максимальног давлени  пол  индуктора 1. Момент начала опускани  поддона определ ют по высоте жидкой зоны слитка, изменение высоты которой контролируетс  визуально через смотровые окна 10 или по показаниюдатчика 12 уровн . После того как закристггллизовавша с  часть слитка выйдет из зоны по са Охлаждени , производитс  коррекци  величины силы металлостатического давлени  при помощи регул тора 8 расхода расплава до тех пор, пока не будет обеспечено необходимого превышени  силы металлостатического давлени  над силой давлени  электромагнитного пол  индуктора 1. Величина превышени  металлостатического давлени  определ етс  величиной превышени  высоты жидкой зоны относительно ее номинальной высоты.

Подача Флюса в распределительнодемпфирующую чашу 4 осуществл етс  периодически в течение всего процесса лить  по мере ето расхода через сквозные отверсти  в стенке чаши.

Предлагаема  установка позвол ет осуществл ть процесс лить  качественных слитков с заданным профилем и посто нным по их длине сечением и плотной кристаллической структурой из тугоплавких, легкоокисл ющихс  металлов и сплавов, а также из сплавов , содержащих относительно легкоплавкие легирующие компоненты с выской упругостью пара за счет решени  следующих условий при бесконтактном формообразовании слитка в электромагнитном поле индуктора. Позвол ет процесс лить  вести с полной зап то от окислени  поверхности жидкой зоны слитка газом или слоем Флюса.

А жидкостно-буферный слой флюса на поверхности жидкой зоны слитка позвол ет снизить температуру подаваемого в кристаллизатор расплава, организовать более плавный теплоотвод в поперечно-продольном направлении жидкой зоны слитка, защищать закристаллизовавшуюс  боковую поверхность слитка (в области повышенной температуры ) от окислени , рафинировать расплав в слое флюса в распределительно-демпфирующей чаше, значительно снизить потерю расплавом легкоплавких легирующих компонентов с высокой упругостью пара за счет организации повышенного парциального

5 давлени  этих компонентов на границе раздела Флюса и жидкой зоны слитка .

Наличие распределительно-демпфирующей чаши с перфорированной пере0 городкой позвол ет значительно снизить отрицательное металлодинauviHческое и конвективное воздействие расплава на стабильность процесса лить , глубину и геометрию лунки.

5Калибрующий выступ обечайки позвол ет получать слитки с минимальными отклонени ми размеров в их поперечном сечении.

Укрупленные лабораторные исследоQ вани  по разработке, технологии и оснастке лить  медных слитков в электромагнитном кристаллизаторе, проведенные в Мценском филиале НИИ Гипроцветмеуобработка, показали e что применение предлагаемого уст

ройства при литье слитков из сплавов БрОФ 4,5-0,05; ЛбЗ и 1ГК80-0,5 позволит получать слитки с качественной неокисленной боковой поверхностью, с плотной и химически однородной 0 структурой.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   I Установка непрерывного или полунепрерывного лить  слитков в электромагнитном кристаллизаторе, включающа  индуктор, формируюрщй слиток, кольцевой охладитель и электромагнитный экран с установленной на нем обечайкой, в которой размещена крышка с фпанц экранами из огнеупорного , химически инертного к расплаву и немагнитного материала, при этом обечайка и крьЕПка установлены с возможностью перемещени  вдоль технологической оси установки, о тличающа с  тем, что, с целью повышени  качества и точности геометрических размеров слитка при

   литье, обечайка в ее нижней части снабжена внутренним калибрующим выступом , высота которого составл ет 1/2-2/3 высоты индуктора и внутренн   рабоча  поверхность которого

   спрофилирована соответственно проЛи1Ю и размерам готового слитка, а внутренние размеры обечайки на всем /частке выше калибрующего выступа составл ют 0,85-1,15 от внутренних размеров обечайки на калибрующем участке, при этом обечайка своим нижним основанием установлена ниже оси индуктора на рассто нии, равном 1/4 - 2/3 его высоты, а кры1ика выполнена в виде распределительной чаши с перфорированной перегородкой.

   причем в стенках обечайки и крьапки выполнены сквозные отверсти .
2. 2. Установка поп.1, отличающа с  тем, что обечайка и крышка выполнены из материала с низкой теплопроводностью.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1. Авторское свидетельство СССР ло за вке 2503913/02, кл. В 22 D 11/14, 1977.