Устройство для непрерывного литья полых слитков

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ПОЛЫХ СЛИТКОВ, содержащее кристаллизатор, неподвижную опору, оправку с подпружиненным полым штоком, расположенную на неподвижной опоре с возможностью возвратно-поступательного и колебательного перемещений, и систему охлаждения оправки, включающую полый цилиндр с подвижным гидрораспределительным элементом, разделяющим его на рабочую и вспомогательную полости, отлич. ающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, гидрораспределительный элемент выполнен в виде тарелки обратного клапана, седло которого жестко соединено с корпусом цилиндра. 2.Устройство по п. i, о т л и чающееся тем, что рабочая полость цилиндра соединена с полостью оправки посредством выполненных в стенке штока сливных отверстий, суммарная площадь поперечного сечения которых составляет 0,1-0,15 площади поперечного сечения входного канала клапана. 3.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что рабочая по (Л лость цилиндра соединена с полостью оправки посредством выполненных в тарелке обратного клапана сливных отверстий , суммарная площадь поперечного сечения которых составляет 0,1- . 0,15 площади поперечного сечения входного канала клапана. W эо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) 01) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3437060/22-02 (22 ) 12. 05. 82 (46) 30.08.83. Бюл. и 32 (72) М. Д. Коврешкин, Л..М. Кофман и А. П. Беляков (53) 621.746.27(088.8 ) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

N 538812, кл. В 22 0 11/04, 1976.

2. Германн Э. Непрерывное литье .

М., 1961, с. 310, рис. 884.

3. Авторское свидетельство СССР по,заявке N 2987547/22-02, кл. В 22 0 11/04, 1981. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ПОЛЫХ СЛИТКОВ, содержащее кристаллизатор, неподвижную опору, оправку с подпружиненным полым штоком,расположенную на неподвижной опоре с возможностью возвратно-поступательного и колебательного перемещений, и систему охлаждения оправки, включающую полый цилиндр с подвижным гидрораспределительным элементом, разделяющим его на рабочую и вспомогательную полости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, гидрораспределительный элемент выполнен в виде тарелки обратного клапана, седло которого жестко соединено с корпусом цилиндра.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что рабочая полость цилиндра соединена с полостью оправки посредством выполненнЫх в стенке штока сливных отверстий, суммарная площадь поперечного сечения которых составляет 0,1-0 15 площади поперечного сечения входного канала клапана. Ф

3. Устройство по и. 1, о т л и " Е ч а ю щ е е с я тем, что рабочая по- g лость цилиндра соединена с полостью оправки посредством выполненных в тарелке обратного клапана сливных отФ 1 верстий, суммарная площадь поперечного сечения которых составляет 0,10,15 площади поперечного сечения входного канала клапана.

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для непрерывного литья полых слитков в кристаллизаторы скольжения.

Известно устройство для крепления 5 оправки при непрерывном литье полых слитков, содержащее неподвижную опорную часть и держатель оправки с приводом возвратно-поступательного перемещения. Держатель подвешен на 10 опорной части устройства с помощью плоских пружин, что обеспечивает подвижность оправки вдоль ее продоль- ной оси с амплитудой до 1 мм {1J .

Недостатком данного устройства является его неприменимость для многоручьевого литья слитков, поскольку при этом неоправданно возросла бы потребная мощность вибратрра и трудно было бы обеспечить синхронность коле-. 20 баний всех оправок. Ненадежность рабо-. ты устройства гри одновременной отливке нескольких слитков не дает воэможности предотвратить зависание слитков и эффективно выводить послед- 25 ние из зацепления с оправками.

Известно также устройство для не-", прерывного литья полых слитков,содер-, жащее оправку со штоком, установленные с возможностью совместного возвратно-поступательного перемещения от системы гидроцилиндров, связанных с системой охлаждения оправки и механизмом подачи расплава и неподвижную опору f2).

Однако и это устройство обладает существенными недостатками, к числу которых относятся сложность конструкции и невозможность обеспечения стабильного процесса литья одновременно 4О нескольких слитков.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому по своим конструктивным признакам и достигаемому результату является устройство 45 для непрерывного литья полых заготовок, содержащее кристаллизатор, неподвижную опору, установленную на ней с возможностью возвратно-поступательного и колебательного перемещения on- 50 равку с подпружиненным полым штоком и систему охлаждения оправки, связанную с полостью последней через цилиндр, внутри которого соосно разме щен жестко укрепленный на штоке подвижный гидрораспределительный элемент,выполненный в виде золотника, взаимодействующего с ходовым винтом, раз1038061

2 деляющий цилиндр на рабочую и вспомогательную полость (3).

Это устройство позволяет за счет придания оправке нескольких видов перемещений выводить каждый слиток из зацепления с соответствующей оправкой при возникновении зависания.Тем не менее, широкое промышленное использование данного технического.решения сдерживается тем, что гидрораспределительный элемент трудоемок в изготовлении, сборке и сложен по конструкции, в результате чего эксплуатация устройства становится ненадежной, поскольку любые засорения, о перекосы, забоины и т. и. приводят к заклиниванию золотника и выводят механизм из строя.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение его на- дежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для непрерывного литья полых слитков, содержащем кристаллизатор, неподвижную опору, onравку с подпружиненным полым штоком, расположенную на неподвижной опоре с возможностью возвратно-поступательного и колебательного перемещений, и систему охлаждения оправки, включающую полый цилиндр с подвижным гидрораспределительным элементом, разделяющим его на рабочую и вспомогательную полости, гидрораспределительный элемент выполнен в виде тарелки обратного клапана, седло которого жестко соединено с корпусом цилиндра, При этом рабочая полость цилиндра соединена с полостью оправки посредством выполненных в стенке штока сливных отверстий, суммарная площадь поперечного сечения которых составляет 0,1-0,15 площади поперечного сечения входного канала клапана.

I

Кроме того, рабочая полость цилиндра соединена с полостью оправ- ки посредством выполненных в тарелке обратного клапана сливных отверстий, суммарная площадь поперечно, го сечения которых составляет 0,10,15.площади поперечного сечения входного канала клапана. . На фиг. 1 и 2 представлены в осевом разрезе две конструктивные модификации предлагаемого устройства.

1038061

На неподвижной опоре 1 (фиг.1) смонтирован наружный кристаллизатор 2, в полости которого концентрично расположена пустотелая оправка 3, жестко связанная со штоком 4, снабжен- 5 ным сквозным осевым каналом 5. Канал

5 сообщается с внутренней полостью оправки 3.. На опоре 1 фиксированно установлен цилиндр 6. Шток 4 уста- новлен в отверслии опоры с воэможностью возвратно-поступательного осевого перемещения и соосна входит в. полость цилиндра 6. На конце штока 4 фиксированно укреплена тарелка 7 обратного клапана. : 15

В тарелке 7 выполнен окаймленный кольцевым выступом входной канал 8, сообщающийся с каналом 5 штока, а также ряд сливных отверстий 9, связывающих полость оправки с рабочей поло- 20 стью 10 цилиндра 6. Суммарная площадь поперечных сече. ний отверстий 9 составляет . 0,10,15 поперечйого сечения входного канала 8 тарелки 7 обратного клапана. 25

Вток 4 подпружинен к неподвижной опоре 1 с. помощью цилиндрической пружины 11, размещенной между тарелкой

7 и неподвижной опорой.

На цилиндре 6 соосно оправке 3, зо штоку 4 и тарелке 7 установлен регулируемый упор 12, на взаимодействующей-с выступом тарелки 7 поверхности которого смонтирована прокладка 13 из эластичного материала, напри-15 мер резины, служащая седлом обратного клапана. В боковой стенке цилиндра 6 выполнено окно 14, через штуцер 15 связывающее рабочую полость цилиндра с источником охладите- 40 ля, например воды.

Другая конструктивная модификация предлагаемого устройства (фиг.2 ) отличается от описанной модификации (фиг.1) тем, что рабочая полость 10 45. цилиндра размещена в нижней его части (под .тарелкой 7), а,седло 16 клапана укреплено не на регулируемом упоре 12, а на боковой стенке цилинд" ра 2. Кроме того, в данной конст- 50 руктивной модификации шток 4 подпру-. жинен: не к неподвижной опоре 1,. а к регулируемому упору 12 посредством пружины 11, размещенной между ним и тарелкой 7. сливные отверстия 55 9 выполнены здесь непосредственно в стенке штока 4, а эластичная прокладка 13 выполнена в виде кольца и установлена на обращенной к седлу 16 сторонв тарелки 7.

Форма и расположение остальных конструктивных элементов в обеих модификациях устройства совпадают.

Выбор соотношения площади поперечного сечения входного канала клапана и суммарной площади поперечных сечений сливных отверстий 9 обусловлен тем, что если это соотношение будет меньше О,1, количество постоянно поступающей в полость оправки воды может оказаться недостаточным для предотвращения испарения последней и возможного прожога оправки, а превышение указанного соотношения сверх

0,15 может нарушить режим пульсации охлаждения оправки и ее колебательного движения.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

Перед началом цикла литья оправку.

3 коаксиально устанавливают в кристаллиэаторе 2, закрытом. снизу -поддоном (не показан ). В кольцевой зазор между, оправкой и кристаллизатором начинают заливать расплавленный металл, одновременно включив систему подачи охлаждающей жидкости. Подаваемая через штуцер 1.5 охлаждающая жидкость (например, вода ) проходит через боковое окно 14 и поступает в рабочую полость 10 цилиндра 6 при этом в полости оправки 3 постоянно находится некоторое количество воды, проходящей через отверстия 9.

После включения привода перемещения .поддонов последний начинает спус" каться вниз, вытягивая из кристаллизатора 2 формирующийся полый слиток.

Когда давление воды в рабочей полости 10 превысит усилие пружины

11, тарелка 7 вместе со штоком 4 и оправкой 3 начинает опускаться вниз, сжимая пружину, причем кольцевой выступ тарелки клапана отходит от. эластичного седла 13 и открывает воде доступ через центральное отверстие тарелки 7 и канал 5 в полость оправки 3 ° Давление воды в рабочей полости 10 при этом резко падает, и усилие пружины 11 воз4 вращает оправку со штоком и тарелку обратного клапана в исходное положение.Через несколько секунд дав" ление в рабочей полости 10 вновь достигает величины, превышающей

1038061 усилие пружины 11 и происходит очередное опускание системы оправка-шток-тарелка клапана с интенсивной подачей воды в оправку, а затем падение давления воды в рабочей полости 10 и возврат системы в исходное положение. Таким орразом, осуществляется колебательное движение оправки и штока с амплитудой, например, от 0,2 до 2,0 мм, причем чем большее 10 усилие сжатия пружины 11, тем выше частота колебаний и тем меньше мх амплитуда.

Амплитуда и частота колебаний оправки могут также регуЛироваться 15 непосредственно в процессе литья поворотом винта, несущего упор 12.

Аналогично описанному одновременно работают все устройства, исполь эуемые при групповой разливке слитков,20 причем охлаждающая жидкость (вода) подается из централизованного источника с разводом на каждое устройство.

Работа устройства конструктивной модификации (фиг.2) осуществляется 25 в основном так же, как и у описанной модификации, с той лишь разницей, что в данном случае, поскольку рабочая полость 10 расположена в нижней части цилиндра, отпирание клапана под у0 воздействием давления воды происходит путем перемещения системы оправка-шток-тарелка клапана снизу вверх.

При этом приходится преодолевать не только усилие пружины 11, но и общий,З вес указанных деталей. Вода, поАНММа4 ясь через проем седла 16, обтекает тарелку 7 через зазор между ней и боковой стенкой цилиндра, устремля. ется во входной канал клапана. При 40 резком падении давления в полости 10 возврат подвижной системы в исходное положение, когда эластичная прокладка 13 вновь прижимается к седлу

16, запирая клапан, происходит под 45 совместным воздействием веса системы и усилия пружины 11.

Как показали предварительные расчеты, использование предлагаемого устройства позволяет за счет устранения

14400 0,001=

=14,4

Цена l т годных полых слитков, руб 838

Цена 1 т отходов, руб 597

Итого экономия эа счет увеличения выхода годного:

14,4 (838 -597 ) = 3470 руб.;

Снижение трудоемкости, 3

Трудоемкость изготовления 1 т годных слитков, чел./ч 3,349

Стоимость 1 чел./ч., руб. 1,03

Снижение трудоемкости в человекочасах на 1 т выпуска 3,349

0,2=0,67

Снижение трудоемкости на годовой выпуск

= 9648

Итого экономия за счет доемкости:

9648 1,03 = 9937 руб.

Общая экономия:

3470+9937=13407 руб.

0,67

14400=** чел.!ч снижения трупричины возникновения надрывов корочки формирующегося слитка увеличить выход годной продукции примерно на

0,1>. В то же время ожидается снижение трудоемкости примерно на 20, за счет стабилизации и повышения надежности процесса литья одновременно нескольких слитков,,что позволит также на 203 повысить производительность процесса.

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого устройства складывается в соответствии со следующим расчетом:

Годовой выпуск полых слитков, т 14400

Увеличение выхода годного, 3 0,1

Увеличение выхода годного, т

1038061

1038061

ВНИИПИ Заказ 6102/11 Тираж 813 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4