SU859015A1 - Устройство дл суспензионной разливки металлов и сплавов - Google Patents

Description

54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУСПЕНЗИОННОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

1

Изобретение относитс  к металлургии и может, быть использовано при разливке мeтaлJ.a.

Известны устройства дл  отливки полых слитков, состо щие из кристаллизатора с вертикальными стенками и гладко :тенной оправки (дорна) Щ.

Недостатками указанной установки  вл ютс  малый наклон поверхности дорна и полное отсутствие угла наклона поверхности кристаллизатора к вертикали, что не позвол ет регулировать рассто ние между указанными поверхност ми , а гладка  поверхность дорна и позвол ет удерживатьс  на нем затвердевающей корке металла. В результате этого в устройстве невозможно получить переохлажденный твердо-жидкий металл.

Известно также устройство дл  отливки заготовок методом реокастинга, включающее две цилиндрические камеры, установленные одна под другой, причем верхн   камера снабжена индукционным нагревателем, а нижн   охлаждаетс . Верхн   камера служит питателем дл  нижней. Через обе камеры -проходит вращающийс  дорн, служащий дл  перемшмнвани  полузатвердевшего распла- ва 2.

Недостатком указанного устройства  вл етс  различие охлаждающих трубок на неподвижной поверхности емкости в области создани  твердой составл ющей в расплаве, что приводит к большому наращиванцю гариисажа и в конечном итоге, к полному промерзанию расплава в зазоре между дорном и стенкой емкости и, как следствие,

10 к прекращению процесса. Нар ду с этим коаксиально расположенные цилиндрические поверхности дорна и емкости исключают возможность регулировать величину зазора между ними, что необ15 ходимо делать при колебани х температуры подаваемого металла, поэтому процесс создани  полузатвердевшего жидкого расплава нарушаемс , в результате чего вьщаваемый слиток име20 ет структурную и химическую неоднородность . Это приводит к повышенному браку лить .

Цель изобретени  - повышение качества металла и увеличение произво25 дительности устройства.

Указанна  цель достигаетс  тем, что дорн и внутренн   полость емкое-, ти выполнены с конусностью 15-45 , 30 а рассто ние между дорном и стенкой

емкости составл ет 1,0-3,0 среднего диаметра дорна.

Уменьшение конусности дорна и емкости меньше 15° приводит к резкому снижению возможности регулировани  величины зазора между дорном и стенкой емкости. Увеличение указанной конусности свыше 45° приводит к периодическим обрывам гарнисажа с дорна и к нарушению или полному прекращению процесса разливки.

Уменьшение рассто ни  между дорном и стенкой емкости за нижний предел , равный 1,0 диаметра дорна,сопровождаетс  опасностью полного промерзани  металла в зазоре между дорном и стенкой емкости и нарушением процесса разлийки. Увеличение указанного рассто ни  сверх верхнего предела, составл ющего более 3,0 диаметра дорна, приводит к снижению охлаждающего действий дорна относительно большего количества металла, поступающего в пространство между дорном и стенкой емкости, что нарушает процесс получени  полутвердого расплава. Размеры указанного рассто ни  примен ют ближе к верхнему пределу в случае малых диаметров дорна (50-100 мм). При больших диаметрах дорнов (200-300 мм) размеры этого рассто ни  примен ют приближающиес  к нижнему пределу.

В процессе каждой конкрет юй разливки рассто ние между дорном и стенкой емкости корректируют путем вертикального перемещени  дорна в зависимости от различных факторов - температуры разливаемого металла, химического состава металла, скорости разливки и др.

На чертеже представлено устройство , общий вид.

Устройство состоит из емкости 1 с крышкой 2. С внешней стороны емкости на половине ее высоты установлены электромагниты 3, а ниже этих электрмагнитов - электрические нагреватели 4. В донной части емкости выполнен канал, в котором вставлена огнеупорна  трубка 5, выступающа  за пределы емкости, при этом выступающа  часть трубки выведена в электродозатор 6. В боковой части емкости выпол.нен заливочный лоток 7. В крышке емкости вмонтирован кожух 8, через который проходит верхний конец охлажд- аемого дорна 9 с трубками дл  подвода и отвода охладител . Нижний конец дорна выполнен конусообразным с рифленой внешней поверхностью дл  удержани  гарнисажа 10 из разливаемого металла 11. Верхний конец дорна закреплен в держателе 12, в котором смонтирован редуктор дл  вращени  дорна и распределитель подвода и отвода охлаждающей жидкости (не показаны ) . На колонне 13 подвижно установлена консоль 14 с двигателем 15.Дайгатель дл  перемещени  консоли не показан . Дл  создани  нейтральной ере-, ды в емкости предусмотрен соответствующий патрубок 16. Дл  случа  порционной вьодачи полузатвердевшего металла предусмотрены формы 17, подводимые в конвейерном пор дке. При непрерывной разливке заготовок вместо форм с конвейером устанавливают МНЛЗ (машину непрерывного лить  заготовок ). Поэтому полузатвердевший металл с помощью электродозатора б подаетс  непосредственно в кристаллизатор МНЛЗ .

Устройство работает следующим образом .;:

Жидкий металл 11, поступающий в емкость 1 по лотку 7, подвергаетс  электромагнитному перемешиванию с помощью индукторов 3. Через кожух 8 в крышке 2 в жидкий металл 11 вводитс  охлаждаемый дорн 9, который приводитс  во вращательное движение. На внешней рифленой поверхности дорна 9 образуетс  слой гарнисажа 10 из разли ваемого металла 11. За счет вращени  жидкого металла 11 и дорна 9 от сло  гарнисажа 10 отдел ютс  частицы затвердевшего металла в виде непрерывно растущих кристаллов, которые, приобрета  округлую форму (за счет движени  в турбулентном потоке), перемешиваютс  равномерно с жидким металлом 11, образу  твердо-жидкий расплав.Дл  предотвращени  полного замерзани  расплава в нижней части емкости 1 смонтированы электрические нагреватели 4 . В зависимости от температуры расплава к электрическим нагревател м 4 подводитс  больша  или меньша  мощность.

Регулирование количества образующейс  твердой фазы производитс  за счет опускани  или поднимани  охлаждаемого дорна: 9 или за счет увеличени  или уменьшени  скорости вращени  дорна 9 и жидкого металла 11 с помощью индукторов 3.

Скорость вращени  дорна 9 и глубину погружени  его в жидкий металл 11, а также скорость движени  последнего в процессе каждой разливки корректируют в зависимости от различных факторов - температуры разливаемого металла , химического состава металла, скорости разливки и др.

Дл  поддержани  посто нства параметров структуры непрерывного слитка при увеличении перегрева металла и скорости его подачи в емкость 1 дорн 9 опускают до требуемого уровн , в противном случае дорн 9 передвигаетс  вверх, при этом суммарный охлаждающий эффект от де стви  дерна 9 идет на сн тие перегрева металла и отбор части скрытой теплоты кЕ исталлизации.

Выпуск образовавшегос  твердо-жидкого расплава производ т через огнеупорную трубку 5, вставленную в отверстие донной части емкости 1, с помощью электромагнитного дозатора 6 в случае порционной выдачи в формы 17, устанавливаемые под огнеупорной трубкой 5. Вертикальное перемешивание дорна 9 производ т за счет вертикального перемешивани  консоли 14 вдоль коло ны 13, а вращение дорна 9 осуществл ют с помощью двигател  15 и редуктора (не указан). В случае необходимости производит разливку под защитной атмосферой инертный газ в емкость 1 подают чере патрубок 16. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение каче ства металла и увеличение производи тельности. Пример осуществлени  разливки с применением предлагаемого устройства . При получении непрерывных сортовых заготовок сечением 200x200 иол основные размеры устройства следующие: длина рабочей части дорна 450 мм;средний диаметр дорна 150 мм средний диаметр емкости 550 мм. На поверхность дорна наноситс  рифление с глубуной 5 мм и шагом 30 мм. Конус ность дорна и емкости 25°. Скорость вращени  дорна от 200 до 500 об/мин Мощность электромагнитного трехфазно го индуктора 3 дл  аращени  металла использованием пониженной частоты 1,5-5 Гц составл ет 100 кВт. Мощност электромагнитного- дозатора б составл ет 10 кВт, мощность электронагревател  4-20 кВт. Мощность указанных энергетических элементов 3,4 и 6 регулируетс  в широких пределах. Пере;, разл1:вкой сталь марки 38ХНЗМФА, имеющей температуру ликвидуса , нагревают в плавильном устройстве до . Перед разливкой в дорн 9 подают охлаждающую воду в количестве 20 м /ч. Емкость 1 прогревают газовой горелкой до .Через патрубок 16 подают аргон в емкость 1, которую устанавли вают над кристёшлизатором МНЛЗ таким образом, чтобы центр огнеупорной трубки 5 совпадал с центром кристаллизатора . Затем включают малую скорость вращени  дорна 9, а также включают электрические элементы 3, 4 и 6. Подачу металла из разливочного ковша в емкость 1 осуществл ют че реэ заливочный лоток 7. После заполнени  емкости 1 металлом до уровн , при котором дорн 9 погружаетс  на длину до 400 мм, с ,помощью дозатора 6 подают металл в кристаллизатор, при этом затвердевающую в кристаллизаторе заготовку непрерывно выт гивают при одновреме ной и непрерывной подаче металла в емкость 1. . Разливку стали осуществл ют со скоростью 0,25 т/ч, при этом среднюю скорость вращени  дорна поддерживают равной 300 об/мин, мощность на электромагнитном индукторе 3 составл ет 55 кВт, мощность нагревател  4 примерно 20 кВт, мощность дозатора 6 поддерживают в соответствии с заданной скоростью разливки. При заданных параметрах работы устройства и дл  данньк условий разливки , в металле к моменту выпуска его из емкости 1 создаетс  жидкотверда  смесь, состо ща  из 50% твердой фазы. При этом истинна  температура металла по крайней мере на выходе из емкости 1 находитс  на пределах между температурой ликвидуса и температурой солидуса. Благодар  быстрому потоку металла , создаваемому вращением дорна и электромагнитнь& перемешивателем,осуществл етс  отрыв с поверхности гарнисажа , намерзшем на дорне,преимущественно мелких кристаллов. Последующее турбулентное перемешивание придает им округлую форму и дополнительно уменьшает их размеры.Это об-, сто тельство обеспечивает металлу достаточную жидкоподвижность при большом количестве в нем твердой фазы , такой металл, поступающий в кристаллизатор , формируетс  в услови х, при которых подавлены сегрегаци  элементов и развитие структурной неоднородности . Температуру металла при его разливке контролируют косвенно с помощью термопар, устанавливаемых в футеровке на разных уровн х по высоте емкости 1 . Опытным путем устанавливают оптимальный температурный режим разливки металла, при котором получгиотс  заготовки наилучшего качества. При понижении температуры металла в.емкости 1 сверх оптимальной дорн 9 поднимают, при повышении температуры дорн 9 опускают и, таким образом, уменьшают размер между стенкой емкости 1 и дорна 9. При уменьшении перегрева стали, заливаемой в емкость 1, на каждые уменьшают погружение дорна 9 в металл в среднем на 50 . При увеличении перегрева стали, увеличивают погружение дорна 9 соотве гственно на 50 мм. Окончание разливки осуществл ют при включении на максимальную мощность энергетических элементов 3, 4 и 6 и при наибольшей скорости вращени  дорна 9 дл  того; чтобы наименьшее количество гарнисажа осталось на поверхности емкости 1 и дорна 9. Оставшийс  гарнисаж не удал ют перед началом следую14ей разливки. Пример изготовлени  отливок из алюминиевого сплава.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для суспензионной разливки металлов и сплавов, содержащее разливочную емкость с соосно установленным в ней дорном и индукторы, отличающееся тем, _v что, с целью повышения качества металла и увеличения производительности устройства, дорн и внутренняя полость емкости выполнены с конусностью 15-45°, а расстояние между дорном и стенкой емкости составляет 1,03,0 среднего диаметра дорна.