SU980937A1 - Установка непрерывного лить - Google Patents

Description

(54)УСТАНОВКА НЕПРЕИЛВНОГО ЛИТЬЯ

Изобретение относитс  к непрерывному литью металлов и сплавов, конкретнее к конструкции литейной установки роторного типа, и может найти широкое применение на предпри ти х цветной и черной металлургии. Известны конструкции установок непрерывного лить  роторного типа, состо щие из литейного колеса с горизонтальной осью и желобом по ободу и формирующего устройства в виде кольцевого сегмента, охватывающего в зоне затвердевани  слитка желоб, выполненный из немагнитного материала. Наиболее близким к изобретению по техническому существу  вл етс  установка с кольцевым сегментом, соверша ющим продольные колебательные движени , в теле которхэго-выполнена заливочна  полуворЬнка, куда металл падает свободной струей из неподвижной заливочной чаши 1. Недостатком данной установки  вл етс  ее низка  надежность, так как часть слитка, затвердевша  на сегмен те, плохо отдел етс  и забивает крис таллизатор. Кроме того дл  известной установки также характерны высока  пористость получаемого слитка; недостаточно однородна  и мелкозерниста  структура слитка; значительна  объемна  ликваци , особенно дл  сложнолегированных сплавов; значительное количество и глубина поверхностных дефектов слитка. Цель изобретени  - ловышение надежности установки и качества отливаемого слитка. Поставленна  цель достигаетс  тем, что установка непре жгоного лить , содержаща  кристаллизатор, выполненный в виде литейного колеса с желоб 1 из немагнитного материа ла, кольцевой сегмент, охватывакший колесо, привод колебательного перемещени  сегмента, заливочную коробку с лотке, снабжена электромагнитами, а кольцевой сегмент и лоток заливочной коробки установлены с промежутком, превышающим в2-40 раз глубину желоба, при зтом полюса электромагнитов расположены по обе стороны желоба в районе промежутка, а внутри заливочной коробки и в кольцевом сегменте вмонтированы электрические контакты, соединенные с полюсами источника посто нного тока, кроме того, желоб литейного колеса снабжён пластиной из токопровод щего , жаропрочного, износоустойчивого материала, на которой ус тановлен кольцевой сегмент. С целью снижени  токовой нагрузки на источник питани  желоб литейного колеса может быть выполнен из немагнитного неэлектропроводного материала , может быть также выполнен из немагнитного материала с высокой электропроводностью, при этом наружна  поверхность и поверхность канавки желоба покрыты жаропрочным электроизолирующим материалом слоем толщиной, равной 0,001-0,100 глубины желоба, из немагнитного материа ла с низкой электропроводностью, при этом толщина стенок желоба составл е 0,02-0,20 его глубины, а сам желоб закреплен на ободе литейного колеса через прокладку из электроизолирующего теплостойкого водонепроницаемого материала. С целью исключени  специальных многоамперных источников посто нного тока низкого напр жени  электромагнит может быть выполнен в виде серде ника, на который навиты первична  06 мотка высокого напр жени , соединенна  с источником переменного тока, и вторична  обмотка низкого напр жени , соединенна  с электрическими контактами, вмонтированными внутри заливочной коробки и в кольцевом сег менте. На фиг. 1 представлена установка с одной парой полюсов магнитов с посто нным магнитным полем и с желобом из немагнитного неэлектропроводного материала, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - ус тановка с несколькими парами полюсов магнитов с постойнными, но возрастающими магнитными пол ми с желобом из немагнитного электропроводного материала , общий вид; на фиг. 4 - разрез Б-Б. на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 1 при использовании элек тромагнита с переменным магнитным полем. Установка непрерывного лить  вклю чает литейное колесо 1 с желобом 2 из немагнитного материала, кольцевой сегмент 3 с приводом 4 его колебател ного перемещени  и заливочную коробку 5 с лотком 6, посто нные магниты (или электромагниты с посто нным маг нитным полем) 7, 8, 9 и 10, электрические контакты 11 и 12, соединенные с полюсами источника посто нного тока (не показан). Желоб 2 литейного колеса 1 охлаждаетс  с помощью спрейеров 13 и смазываетс  из форсунки 14. Желоб 2 может быть выполнен как из немагнитного неэлектропроводного материала, например шамота, так и из немагнитно го материала с высокой электропровод ностью, например из бронзы (фиг. 4). При этом наружна  поверхность и поверхность канавки желоба 2 покрыты жаропрочным электроизолирующим материалом 15, например алундом, слоем толщиной, равной 0,001-0,100 глубины желоба h. Желоб 2 может быть выполнен из немагнитного материала с относительно низкой электропроводностью, например из нержавеющей стали. В этом случае желоб может быть выполнен без покрыти  (материала) 15, но со стенками толщиной 5 (фиг. 4), равной 0,02-0,20 глубины желоба, при этом желоб закреплен на ободе колеса 1 через прокладку 16, выполненную из электроизолирующего теплостойкого водонепроницаемого материала, например паронита. Кольцевой сегмент 3 прижат к желобу 2 литейного колеса 1 через пластину 17, выполненную из токопровод щего жаропрочного износоустойчивого материала , например гафита, с помощью прижимного механизма 18. В кольцевом сегменте 3 выполнены каналы 19 дл  охлаждени  его водой. Кольцевой сегмент 3 и лоток 6 заливочной коробки 5 установлены друг от друга на рассто нии Р, превышающем в 2-40 раз глубину желоба. По обе стороны желоба могут быть установлены полюса электромагнита 20 с первичной обмоткой 21 высокого напр жени , питаемой внешним источником переменного тока (не показан) и вторичной обмоткой 22 низкого напр жени , соединенной с контактами 11 и 12. Работа установки происходит следующим образом. Жидкий металл 23 из зали-вочной коробки 5 через лоток 6 непрерывно поступает в желоб 2 литейного колеса 1. Затвердевание метешла начинаетс  в открытой части желоба в зонах, прилегаклцих к его стенкам. После затвердевани  20-70% сечени  слитка он попадает в зону водоохлаждаемого кольцевого сегмента 3, где процесс затвердевани  заканчиваетс . При этом затвердевающа  на пластине 17 сегмента 3 корка металла срастаетс  с затвердевшей в желобе 2 массой металла и увлекаетс  ею, так что забивани  кристаллизатора не происходит . Привод 4 сообщает сегменту 3 и соприкасающемус  с ним жидкому металлу колебани , что обеспечивает легкое отделение корки металла от пластины 17 и высокое.качество поверхности слитка. В процессе лить  через жидкий металл между контактами 11 и 12 пропускаетс  посто нный ток. При его прохождении в магнитном поле посто нного магнита (или электромагнита) 7(фиг.1) возникают электромагнитные силы,

действующие на частицы жидкого металла и направленные к оси колеса.

Эти силы удерживают жидкий металл в желобе, преп тствуют переполнению желоба и регулируют подачу жидкого металла из заливочной коробки 5.

При этом процесс лить  протекает при повышенном металлостатическом давлении, что способствует уменьшению пористости слитка и улучшению его поверхности .

Электромагнитные силы резко снижают турбулентность в жидком металле, что также улучшает поверхность слитка и исключает неслитины.

Прохождение электрического тока через расплавленный металл способствует его обезгаживанию. Если ус (Тановка одной пары полюсов не обеспечивае .т получение промежутка В , до .статочного дл  затвердевани  20-70% сечени  слитка, например, при переходе на повышенные скорости лить , то устанавливаютс  дополнительные магниты 8, 9 и 10 (фиг. 3) с возрастакхцими величинами индукции магнитного пол . Это вызвано тем, что при возрастании промежутка Е создаетс  более высокое металлостатическое давление, а следовательно, должны возрастать и удерживающие электромагнитные силы. Таким образом, величине метёшлостатического давлени  - у или величине превышени  верхней точки желоба m над его точкой к в зоне нижнего кра  полюса каждого магнита - у соответствует определенна  величина индукции магнитного пол  и соответственно величина удерживающей электрсмагнитной силы.

Точка к выбрана исход  из хого, что в этой точке пол  каждого магни- . та электромагнитным силам противостоит наибольшее металлостатическое давление .

Если возникает затруднение с питанием установки от специальных много- . aNDiepHbix источников посто нного тока , то в ней используетс  электромагнит 20 (фиг. 5) с первичной обмоткой 21 высокого напр жени , соединенной с источником переменного тока (не показам ) , и с вторичной обмоткой 22 низкого напр жени , соединенной с электрическими контактами 11 и 12, вмонтированными внутри заливочной коробки 5 и кольцевого сегмента 3.

В этом варианте установки через жидкий металл в желобе пропускаетс  переменный многоамперный ток, а сам желоб находитс  в переменном магнитном поле. Поскольку изменение направлени  тока в жидком металле и пол рность электромагнита измен ютс  синхронно , электромагнитные силы, действук|цие на частицы жидкого металла, не мен ют своего направлени , удерживают жидкий металл в желобе и преп тствуют его переполнению.

После окончани  процесса затверде- вани  непрерывнолитый слиток 24 с помощью известных приемов и устройств

снимаетс  с литейного колеса и передаетс  на последующие операции: зачистку , прокатку и намотку.

Величина промежутка в между лотком 6 заливочной коробки и кольцевым сегментом 3 выбираетс  исход  из оптимальной дл  данного металла и сечени  слитка скорости лить .

Однако из конструктивных и тех1 Ико-экономических соображений она

должна находитьс  в пределах . Если выполнить г 2h, то дл  затвердевани  20-70% площади сечени  слитка, что позвол ет исключить забивание кристаллизатора, скорость лить  должнз быть очень низкой и использование установки данного типа становитс  . неэффективным.

Если выполнить f 7 40h, то ввиду значительного повышени  металлостатического давлени  в желобе дл  удержани  металла в нем необходимо значительно увеличить индукцию магнитного пол  и силу тока, пропускаемого через расплав, что усложн ет, установ У увеличивает расход электроэнергии .

С целью исключени  магнитного торможени  колеса желоб выполн етс  из немагнитного материала. С целью

5 исключени  паразитного тока материал желоба должен быть также и неэлектропроводным . Однако неэлектропроводные материалы обладают также низкой теплопроводностью , . что значительно снижает

0 скорость лить . Применение слоистых композиций металл-изол тор технологически сложно. Кроме того, такие материалы непрочны. Поэтому дл  увеличени  производительности и механичес5 кой прочности установки желоб литейного колеса может быть выполнен из немагнитного материала с высокой электро- и теплопроводностью и прочностью , например из бронзы, при этом

0 наружна  поверхность и поверхность канавки желоба должны быть покрыты жаропрочными электроизолирующими материалами , например алундом, слоем толщиной 0,001-0,100 глубины желоба. 5 Слой толщиной менее 0,00lh недостаточно прочен, а слой свыше 0,100h обладает высоким тепловым сопротивлением, что существенно снижает производительность установки.

Такой слой может быть нанесен ме .тодом плазменного напылени .

Поскольку в процессе эксплуатации желоб подвергаетс  значительным тепловым напр жени м, огнеупорный изолирующий слой может-получить локальные

повреждени , что ведет к снижению времени непрерывной работы устанойки

Кроме того, нанесение огнеупорного материала на желоб весьма дорогосто щий процесс.

Поэтому дл  достижени  высокой производительности и длительного времени непрерывной работы желоб может быть выполнен без огнеупорного изолирующего покрыти , но в этом случае он, с целью уменьшени  величины паразитного тока, должен быть выполнен из немагнитного материала с относительно высоким электрическим сопротивлением , например из нержавеющей стали, и с минимальной толщиной стенок , составл ющей 0,.02-0,20h.

При толщине стенок менее 0,02h недопустимо снижаетс  прочность и жесткость желоба, а при толщине более 0,20h сильно возрастают паразитные токи через стенки желоба.

Такой желоб должен закрепл тьс  на колесе через прокладку, вьшолненную из электроизолирукадего теплостойкого водонепроницаемого материала, например из паронита.

В этом варианте ввиду прохождени  электрического тока не только по жидкому металлу, но и по стенкам желоба токова  нагрузка на источники питани  возрастает на 10-20%, но зат достигаетс  высока  производительность , снижаютс  эксплуатационные расходы и увеличиваетс  врем  непрерывной работы установки.

Предлагаема  конструкци  установки в значительной степени удовлетвор ет современным требовани м к установкам непрерывного лить . Она обладает высокой производительностью и позвол ет получать слитки высокого качества благодар  использованию повышенного металлостатического давле- НИН, обработке жидкого металла вибрацией и электрическим током.

В ней решена проблема регулировани  уровн  жидкого металла в литейном желобе при больших скорост х лить  (до 30 м/мин). Установка позвол ет также производить литье металлов с температурой плавлени  выше 800-900°С.

Claims (5)

1. Внедрение данной,установки в промышленности позвол ет получить значительный экономический эффект - не менее 70000 р. в год по сравнению ка с установкой прототипом, так и с известными установками непрерывного лить  за счет повышени  качества слитка; увеличени  выхода годного; упрощени  системы контрол  и регулировани  уровн  жидкого металла; увеличени  времени непрерывной работы. Формула изобретени .

   1, Установка непрерывного лить , содержаща  кристаллизатор, выполненныА в виде литейного колеса с желобом из немагнитного материала, кольцевой сегмент, охватыв акадий колесо, привод колебательного перемещени  сегмента, заливочную коробку с лотком, о т личающа с  тем, что, с целью повышени  надежности установки и качества отливаемого слитка, она снабжена электромагнитами, а кольцевой сегмент и лоток заливочной коробки установлены с промежутком, превышанвдим в 2-40 раз глубину желоба, при этом полюса электромагнитов.расположены по Обе стороны желоба в районе промежутка, а внутри заливочной

   коробки и в кольцевом сегменте вмонтированы электрические -контакты, соединенные с полюсами источника посто нного тока, кроме того, желоб литейного колеса снабжен пластиной

   из токопровод щего, жаропрочного, износоустойчивого материала, на кото-рой установлен кольцевой сегмент.
2. 2; Установка по п. 1 о т л и ч аю щ а   с   тем, что,- с целью снижени  .токовой нагрузки на источник питани  желоб литейного колеса выполнен из немагнитного, неэлектропроводного материала.
3. 3.Установка по п.1, о .т л и ч аю щ а   с   тем, что, с целью сниже .ни  токовой нагрузки на источник пи- тани , желоб литейного колеса выполнен из немагнитного материала с вы- сокой электропроводностью, при этом наружна  поверхность и поверхность канавки желоба покрыты жаропрочным электроизолирующим материалом толщиной 0,001-0,100 глубины желоба.
4. 4.Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а   с   тем, что, с целью снижени  токовой нагрузки на источник питани , желоб выполнен из немагнитного материала с низкой электропроводностью , при этом толщина стенок желоба составл ет 0,02-0,20 его глубины, а

   сам желоб закреплен на ободе литейного колёса через прокладку из электроизолирующего , теплостойкого, водонепроницаемого материала.
5. 5.Установка по пп. 1-4,, о т л ич а ю щ а   с   тем, что, с целью

   исключени  специальных многосьмперных источников посто нного тока низкого напр жени , каждый электромагнит выполнен в виде сердечника на который

   навиты первична  обмотка высокого напр жени , соединенна  с источником переменного тока, и вторична  обмотка низкого напр жени , соединенна  с электрическими контактами, вмонтированными внутри заливочной коробки и в кольцевом сегменте.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   .1. Патент Великобритании 1265299, кл. В 3 F, опублик. 1972.

   П 5

   О НФиг .1 JLL