SU908493A1 - Установка непрерывного лить - Google Patents

Description

(54) УСТАНОВКА НЕПРЕРЬШНОГО ЖТЬЯ

I

Изобретение относитс  к металлургии , конкретнее к непрерьшному литью металлов и сплавов, а именно к конструкции литейной установки роторного типа

Известна конструкци  установки непрерывного лить  роторного типа, состо ща  из литейного колеса с горизонтальной осью и с желобом по ободу , формирунмцего устройства в виде кольцевого сегмента, охватываизщего желоб в зоне затвердевани  заготовки и заливочного стакана Cll

Недостатком известной уст:гновки  вл етс  то, что создаютс  услови , при которых часть слитка, затвердевша  на сегменте, плохо отдел етс  и забивает кристаллизатор, что снижает стабильность процесса.

Дл  т.ого, чтобы иск/почить эти  влени  в известной конструкции примен ют подогрев (в том числе индукционный ) зоны заливки металла вклюза  желоб и часть сегмента, верхнюю часть или весь сегмент выполн ют из графита самосмазывающийс  материал, сегменту придают колебательное движение вдоль направлени  желоба, а также сложное колеба- j тельное движение.

Однако верхнюю часть сегмента оченьсложно нагреть до температуры выше тe iпepaтypы ликвидуса, так как сегмент находитс  в посто нном контакте с водоохлаждаемым колесом, Сло сным и нецелесообразным  вл етс  также осуществление локального индукционного подогрева сегмента , и колеса, вьтолненного в виде кольца.

Кроме того, известна  установка характеризуетс  высокой пористостью получаемого слитка, недостаточно однородной и мелкозернистой структурой слитка, значительной объемной ликвидацией, особеннр дл  сложнолегированных сплавов, взаимодействием заливаемого металла с окружающей газовой средой в процессе ли3 ть 5 нестабильностью структуры и свойств по длине слитка в результате значительного колебани  уровн  х-сидкого металла в кристагшиааторе, а также значительным количеством и поверхностных дефектов сли ка. Цель изобретени  - возможность обеспечени  стабильности процесса - получени  слитка высокого качества; с малой пористостью, мелкозеристого , с однородной структурой и свойствами по сечению и длинеj незначительным содержанием окислов и высоким качеством поверхности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в установке непрерывного ли ть , содержащей кристаллизатор в ви де литейного колеса с горизонтально осью и с лселобом по ободу,, форм-1ру ющиз кольцевой сегмент с приводом его п эодольного колебательного перемещени  и заливочный стакан, пос . выполнен с зшлотн ющим шлицем HM ;jOUj,HM со стороны кольцевого сегмента прилегающий к его внутренней , поверхности зуб, цшииздрическа  псверхн,ость которого выполнена ради усом, соот15етству 01дим радиусу обода .питей,ного колеса, а его длина со таил ет 0, глубиш-i канавки жел ба, и вые расположенный на проTi- ,,iiojc)KHOM зубу конце шлица, выпо неимьи- :iO прогрилк) литейного желоба, причем заливочный стакан установлен с заглублением шлица в литейный желоб на высоту, равную 0,1-0,5 глуби литейной канавки, при этом опорна  поверхность зшшвочного стакана выполнена радиусом, равным радиусу об да литейного колеса, а в днище стакана предусмотре {ы каналы, в которы размещены подогревате.ли, Кольдевой сегмент дополнительно снабжен приводом колебательного пер мещени  его в поперечном по отношению к оси желоба направлении. Сегмент выполнен оборным из водо охла;зда,емого корпуса и сменной пластинь из жаропрочного теплопроводно го материала, котора  закреплена на корпусе через лшдкометаллический ко тактный слой, выполненный из легкоплавкого металла или сплава. Днище стакана и боковые поверхнести шлица снабжены теплоизолирующим , жаропрочным и износостойким покрытием или снабжены несколькими 34 опорными контактными площадками высотой 0,01.)3-0,иЗ от величины заглублени  шлица в литейный , суммарна  площадь которых составл ет 3-10% от площади днища, На фиг. 1 схематично изображена установка, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 -, разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг, 1, на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг. 4. Установка непрерывного лить  включает литейное колесо 1 с желобом по ободу, формирующий кольцевой сегмент 2 и заливочный стакан 3. В днище за.1 ивочного стакана 3 выполнены уплотн ющий шлиц 4, имеющий со стороны сегмента 2 зуб 5, ас противоположной стороны выступ 6, а также каналы, в которых размещены подогреватели 7 и заливочное отверстие 8. Заливочный стакан 3 установлен днищем на ободе литейного колеса 1 таким образом, что зуб ,5 уплотн ющего шлица 4, вход щего в лселоб колеса 1 прилегает к внутренней поверхности сегмента 2. Заливочный стакан 3 снабжен виброприводом 9, прижимным устройством 10, заливочным патрубком 11, датчиками 12 контрол  уровн , теплоизол цией 1 3. Длина зуба 5 выбираетс  исход  из требовани  исключени  просачивани  жидкого металла через стыковое соединение стакан - сегмент с учетом разной величины амплитуд их продольных колебаний и исключени  их соударений в процессе работы. +11 +3 где Д - длина зуба, А и А амплитуды продольных колебаний стакана и сегмента , П - величина перекрыти  зуба и сегмента, исключающее просасывание металла, а 3 - зазор, исключающий соударение, (обозначени  на фиг. не показаны) Эксперименты показали, что оптимальные- значени  этих величин составл ют, мм: А.0,01-2 ,5-10 II 5-10 3 2,5-3 Таким образом мм. Наиболее характерным размером, установки, определ ющим ее важнеГ оше параметры,  вл етс  глубина литейной какавкн, котора  колеблетс  дл  реальных установок в пределах мм. Тогда длина зуба определ етс , в диапазоне 0,1-2,5 глубины литейной канавки.

При превышении длины зуба более /V 5 глубины канавки желоба возникает опасность соударени  с образовевшейс  на сегменте корочкой металла , что ведет к ухудшению поверкности получаемого слитка. При длине зуба менее 0,1 глубины канавки жепсба по вл етс  опасность утечки нетал а через стык между зубом и сегментом из-за недостаточного переKpbii зубом сегмента.

Заглубление In шлица в литейную канавку определ етс  исход  из требовани  искл-ючени  возможчости просачивани  металла через стыковое соединение желоб-стакан.

При увеличении заглублени  упучv ,i.ajj г-;,л зв,сплуат дконные качества стакана, надежность уплотнени ,срок службы.

Но увеличение заглублени  более глубины канавки желоба ведет к нарутлению теплового режима затвердевани  и забиванию кристаллизатора при заглублении шлица в 1штейную канавку менее 0,1 глубины литейной ка нэБК:: по вл йтс  опасность просачи Бс,ни  , ar:.jia через стыковое соединение жел J стакан

Формирующий кольцевой сегмент 2 снабжен виброприводом 14, обеспечивающим колебательные движени  с заданной частотой и амплитудой в продольном5 по отношению к оси слитка , направлении, и приводом 15, обеспечивающим колебание сегмента с заданной частотой и амплитудой (1/2-2зО 5 где Ь ширина канавки желоба в поперечном направлении.

К корпусу сегмента 2, в котором выполнены каналы 16 вод ного охлаждени  ; через жидкометаллический контакт 17 прижата сменна  пластина 18 Сегмент прикат к ободу колеса прижимным устройством 19, Дл  охлаждени  желоба литейного колеса служат спрейеры 20. Дл  уменьшени  теплоотвода опорные поверхности днища стакана 3 и шлица 4 покрыты термои износостойким теплоизолирующим покрытием 21 (фиг. 2) или снабжены несколькими опорными контактными

площадками 22 (фиг. А и фиг. 5), высотой ,003-0,03 , где - высота заглублени  шлица в желоб, суммарной площадью 3-10% от площади

днища.

Высота контактных площадок К определ етс  из условий создани  малого воздушного зазора, который исключает непосредстьенный контакт

основной части днища стакана с ободом колеса, и в то же врем , не позвол ет просачиватьс  жидкому металлу. Величина такого зазора зависит от жидкотекучести металла, температуры

его перегрева, величины металлостатнческого давлени , материалов стакана и желоба, смазки.

Экспериментально получено, что зазор величиной 0,03-0,08 мм удовлетвор ет изложенным требовани м. Высота контактных площадок К, равна  величине зазора, составл ет при этом 0,003-0,03 от высоты заглублени  шница. Высота контактных площадок более 0,03 от высоты заглублени  шлица приводит к просачиванию металла через стык желоб-стакана. Высота контактных площадок менее 0,003 от высоты заглублени  шлица

приводит к увеличению теллоотвода из-за забивани  зазора нагаром от смазки, что снижает эффективность контактных площадок.

Площадь контактных площадок выбираетс  исход  из требовани  максимального снижени  площади непосредственного контакта днища стакана с ободом колеса без снижени  сроКЙ службы стакана из-за истирани  площадок.

зтом определ ющим фактором  вл етс  устойчивость материала днища стакана к истиранию.

Оптимальные результаты получены дл  графитовых стаканов с суммарной площадью контактных площадок 5-10% , а дл  стальных стаканов 3-5% , от общей площади днища.

Таким образом, дл  стаканов из разразличных материалов принимаем оптимальный размер площадок 3-10% от площади днища.

Claims (1)

1. При увеличении размера площадок боее 10% от площади днища существенно снижаетс  эффект от применени  площадок из-за увеличени  теплоотвода . При размере площадок менее 3% снижаетс  срок службы стакана из-за истирани  контактных площадок. Установка работает следующим оО , разоМо Жидкий металл непрерывно поступает через патрубок 1I в заливочный стакан 3, уровень металла в ко тором контролируетс  датчиками 12. Вибропривод 9 сообщает колебаК1   стакану 3 и соприкасающемус  с Hj-fM жидкому металлу. Частота и амплитуда этих колебаний задаетс  из услови  равномерного ,распреде,аени  фаз н получени  мелкозернистой стр туры cjHiTKa. Шлиц 4 в днище стакана 3 нагрет до температуры вьше температуры ликвидуса благодар  подогревател м 75 поэтому на начальном участке за вердевание происходит только в зонах , гфилегаюдих к стенкам желоба, к процесс напоминает npoiiecc наморачси .ванн  5 при котором затвердевший металл{ ческий сердечник дви;1сетс  а ванне расплавленного металла Осу ществление такого процесса позвол ет получить слиток с мелкозернистой структурой и без центральной усадочной пористое 1и, После затвердевани  20-70% сечени  слитка 23 он попадаетс  в зону нодосхчазкдаемого (JjoprvGipyramero csTMSHTa 2, где процесс затвердевани  закаичитзаетс , Прч этом . на сегменте 2 корка металла срастаетс  с зaтзapдeвiiJeй на колесе 1 массой металла к увлекаетс  ею, так что забипани  кристаллизатора не происх дит, Вибропривод 14 сообщает продольнь е колебани  сегменту 2 и соприкасаьэщемус  с ним гсидкому металлу, Частота и ;1ип.пйтуда этих колебаний задаютс  от.гшчньпч от Bejiii4HH этих параметров дл  стакана, так как; помимо обеспечени  равномерной и мелкозернистой структуры вибрационные колебани  сегмента должны обеспечить легкое отделение корки 1еталла от сегмента и высокое качество ее поверхности, Одновременно сегменту сообщаютс  от привода 15 поперечные колебани  уалой частоты (5-30 колебаний минуту) с амплитудой -±(1/2-2,0) в, где в - 1шрииа .желоба, что позвол ет осуществл ть равномерную смазку рабочей поверхности сегмента 2 за счет переноса смазки с обода колеса , облегчает тепловой режим работы сегмента и увеличивает срок его службы. Кыбор частоты поперечных колебаний (5-30 колебаний в минуту) зависит от рода металла, скорости лить , вида смазки, амплитуды поперечных и продольных колебаний. С целью уменьшени  пористости слитка и улучшени  качества его поверхности в стакане поддерживаетс  высокий уровень Н жидкого металла (фиг, 2), равный 0,3-0,0 от глубины стакана. Поскольку уплотн ющий Б1ЛИЦ 4 с зубом 5 и выступом 6 прилегают к сопр гаемым детал м (желобу колеса и сегменту 2) с расчетными зазорами , то утечки жидкого металла через подвиж1Ш е стыковые соединени  не происходит. Материал заливаемого стакана выбираетс  в зависимости от вида металла или схьлава. Дл  лить  меди и медных сплавов используют, например силицированный графит. Ввиду высокой теплопроводности этого материала возникает опасность захола))сивани  шлица стакана из-за контакта с колесом ниже температуры ликвид.уса, что может повести к образова шю корки металла на шлице и забиванию кристаллизатора . Дл  устранени  этого  влени  на днище и шлиц стакана 3 наноситс  слой тугоплавкого и износостойкого теплоизолирующего покрыти  22 (фиг. 4), например алунда, методом плазменного наньшени . Б случае затруднений с технологией покрыти , умеьгьшают теплоотвод, ограничв контактную поверхность дни1ца стакана 3 и шлица 4 несколькими опорными площадкамзи 22 (фиг. 4), высота которых составл ет ,003- 0,03 5 где - высота заглублени  шлица в желоб, а суммарна  площадь 3-10% от площади днища, При этом между днищем и шлицем 4 стакана 3 и колесом 1 образуетс  зазор величиной 0,003-0,03 , обеспечивающий резкое уменьшение теплопередачи в наиболее опасной зоне и, в то же врем , исключающий просачивание жидкого металла. После окончани  процесса затвердевани  непрерывно литой слиток 23с . помощью известных приемов и„устройств снимаетс  с колеса и подвергаетс  дальнейшей обработке: зачисте, про катке , волочению и намотке. Предлагаема  конструкци  установки наиболее полно удовлетвор ет современным требовани м к установкам непрерывного лить . Благодар  применению большего м таллостатического давлени  в процессе лить  достигаетс  меньша  по ристость и лучшее качество поверхности слитка. Благодар  вибрированию жидкого металла в процессе лить  и кристал лизации и применению принципа намораживани  получаетс  сл тоЬ с однородной мелкозернистой структурой без осевой пористости. Применение подвижного в попереч ном направлении сегмента со сменной пластиной на жидкометаллическом контакте повышает врем  непрерывной работы кристаллизатора и облегчает его ремонт. Внедрение предлагаемой установк в промышленность позволит получить значительный экономический эффект не менее 100000 руб в год по сравнению с известными установками за счет повышени  качества слитка и времени непрерывной работы, более низких капитальных затрат на изготовление и текущих затрат на эксплуатацию. Формула изобретени  1. Установка непрерьшного лить  содержаща  кристаллизатор в виде литейного колеса с горизонтальной осью и желобом по ободу, формирующий кольцевой сегмент с приводом его продольного колебательного перемещени  и заливочный стакан, о личающа с  тем, что, с целью обеспечени  стабильности пр цесса и получени  слитка высокого качества, заливочный стакан выпол нен с уплотн ющим шлицем, имеющим со стороны кольцевого сегмента пр легающий к его внутренней поверхн зуб, цилиндрическа  поверхность к торого выполнена радиусом, соотье ствующим радиусу обода литейного а его длина составл ет 0,1-2,5 глубины канавки жёлоба, и выступ, расположенный на противоположном зубу конце пшица, выполненный по профилю литейного желоба, причем заливочный стакан установлен с заглублением шлица в литейный желоб на высоту , равную 0,1-0,5 глубины литейной канавки, при этом опорна  поверхность заливочного стакана вьтолнена радиусом, равным радиусу обода литейного колеса, а в днище стгисана предусмотрены каналы, в которых размещены подогреватели, 2,Установка по п. 1, отличающа с  тем, что, с целью равномерного нанесени  и распределени  смазки по рабочей поверхности сегмента и повышени  его срока службы , кольцевой сегмент дополнительно снаб ен приводом колебательного перемещеш   его в поперечном по отношению к оси желоба направлении. 3,Установка по пп, и 2, о тличающа с  тем, что, с целью уменьшени  эксплуатационных расходов на периодическую замену сегмента вследствие разъедани  его поверхности расплавленным металлом, сегмент выполнен сборным из водоохлакдаемого корпуса и сменной пластины из жаропрочного теплопроводного маматериала , котора  закреплена на корпусе через жндкометаплический контактный слой5 выполненный из легкоплавкого металла или сплава. 4,Установка по nji, 1-3, о т личающа с  тем, что, с цепью уменьшени  теплоотдачи от днища стакана,к ободу колеса, днище стакана и боковые поверхности шлица спабжены теплойзохшрук цим жаропрочным и износостойким  окрытием, 5,Установка по пп, 1-4, отличающа с  тем, чтЪ днище стакана и .боковые поверхности шлица снабжены несколькими опорным контактными площадками, вьшолненнымн высотой, равной Оj003-0,03 величины заглублени  цшица в литейный желоб, суммарна  площадь которых составл ет 3-10% от площади днища. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1е Патент Великобритании № 1265299-, кл. В 3 Р, 1969.

   Я

   ю

   LI ь

   6/2

   Ы

   ff

   /7

   ///////J/

   го

   фиг.З

   (Pui.S

   8ид В повернуто

   АГ

   (pui.