Устройство для непрерывного литья и деформации металла

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке и одновременной деформации металла в заготовки заданного сортамента. Для повышения технологичности процесса кристаллизации и деформации металла предложен горизонтальный составной кристаллизатор, выполненный с отверстием в верхней части для подвода металла и парными боковыми и горизонтальными рабочими стенками. Горизонтальные рабочие стенки совершают смещенное по фазе к боковым рабочим стенкам возвратно-поступательное движение, позволяющее осуществлять кристаллизацию металла, его деформацию и выход заготовки заданного сортамента в обе стороны в горизонтальной плоскости. 2 з.п. ф-лы. 6 ил.

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке заготовок.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для непрерывного горизонтального литья с двухсторонним вытягиванием заготовок, описанное в авт.свид. СССР N 1398255, содержащее кристаллизатор с отверстием в верхней части для подвода металла и парными боковыми и горизонтальными рабочими стенками.

Недостатком данного устройства является возможность прорыва жидкого металла от действия растягивающих усилий со стороны тянущих роликов, плохое качество наружной поверхности и внутренней структуры.

Задачей данного изобретения является повышение надежности работы устройства, увеличение его производительности при самоподаче, широкий сортамент отливаемых заготовок, повышение качества изделий.

Поставленные цели достигаются тем, что кристаллизатор включает отверстие в верхней части и парные боковые и горизонтальные рабочие стенки. Парные боковые стенки имеют участки, составляющие наклон к горизонтальной оси кристаллизатора, и совершают в противофазах сложное движение по замкнутой траектории друг относительно друга, а две другие горизонтальные рабочие стенки совершают, смещенное по фазе к первым, возвратно-поступательное движение.

Дополнительный технический результат достигается, когда каждая боковая рабочая стенка закреплена на двух приводных эксцентриковых валах, эксцентрики которых повернуты друг относительно друга на 180^o с возможностью вращения в разные стороны, кроме того, эксцентриковые валы имеют по длине три участка, крайние из которых выполнены с поворотном эксцентрика относительно среднего участка на 90^o.

На фиг. 1 изображено устройство для непрерывного литья и деформации металла в сечении А-А на фиг. 2; на фиг. 2 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 4 узел I на фиг. 2; на фиг. 5 схема бокового бойка-кристаллизатора в работе; на фиг. 6 схема вращения эксцентрика, приводящего в движение верхнюю и нижнюю плиты.

Устройство для непрерывного литья и деформации металла включает водоохлаждаемый кристаллизатор, состоящий из четырех частей: двух боковых водоохлаждаемых бойков-кристаллизаторов (боковых стенок) 1, каждый из которых закреплен в суппорте 2 и приводится в движение двумя приводными эксцентриковыми валами 3, вращающимися навстречу друг другу в подшипниках, установленных в верхней и нижней водоохлаждаемых плитах 5, приводящихся в движение в горизонтальной плоскости от одной из пар приводных эксцентриковых валов 3 посредством устройства 6, и плотно прижимающихся к боковым частям нажимными устройствами 7, установленными в стенках 4 станины через устройство 8, представляющее собой плоский подшипник с шариками 9. Боковые стенки 1 имеют наклонные и прямые участки. Верхняя плита 5 имеет окно 10 для установки разливочного стакана. Такое же окно имеет и верхняя стенка 4 станины. Пара приводных эксцентриковых валов 3, расположенных в плоскости р-р (фиг. 2), имеет три участка: средний участок имеет эксцентриситет l₁ (эксцентрик 11) и приводит в движение боковые стенки 1, крайние участки имеют эксцентриситет l₂ (эксцентрик 12) и приводят в движение нижнюю и верхнюю плиты 5 через шарнирную систему 6 (l₂>>l₁). С правой стороны суппорты 2 крепятся на эксцентриковых валах 3, находящихся в обойме 13, с помощью устройства (фиг. 4), позволяющего перемещаться суппорту 2 относительно осей валов 3 по подшипникам скольжения 14. Эта схема довольно широко применяется в шарнирных эксцентриковых устройствах.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При установившейся работе жидкий металл через разливочный стакан, установленный в окнах 10 стенки 4 станины и верхней прижимной плиты 5, заливается в сборный кристаллизатор, образующий бункер, где происходит кристаллизация металла путем теплоотвода тепла подвижными стенками кристаллизатора и деформация затвердевшего металла (фиг. 5). При вращении приводных эксцентриковых валов боковые стенки кристаллизатора совершают навстречу друг другу сложное движение в горизонтальной плоскости по замкнутой траектории, характеризуемое величиной эксцентриков l₁, их ориентацией относительно друг друга и направлением вращения валов в каждой боковой стенке. Такое движение боковых стенок способствует деформации закристаллизовавшегося металла и попеременную выдачу заготовки в стороны А и В. Верхняя и нижняя стенки кристаллизатора (плиты 5 на фиг. 1), связанные только с эксцентриковыми валами 3 в плоскости р-р, совершают в процессе вращения валов 3 возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости, способствуя попеременному продвижению закристаллизовавшегося металла (самоподачу) в стороны А и В выхода заготовки. Движение верхней и нижней плит осуществляется через эксцентрики, расположенные на крайних участках валов 3 в плоскости р-р (фиг. 2,3) и повернутые относительно эксцентрика среднего участка, на котором крепится суппорт 1, на 90^o. Нижняя плита под окном 10 имеет вставку 15 из твердосплавного и слаботеплопроводного материала, например, TiC, предотвращающего размывание плиты.

На фиг. 5, 6 изображена кинематика одной части боковых бойков, приводящихся в движение средними участками валов 3 (пары I и II на фиг. 5) с эксцентриком l₁. и прижимных плит 5 (фиг. 1), приводящихся в движение крайними участками валов 3 с эксцентриком l₂ посредством устройства 6 (фиг. 3). Причем эксцентрики пар I и II (фиг. 5) повернуты друг относительно друга на 180^o. При повороте приводных эксцентриковых валов 3 на 90^o средние участки с эксцентриком l₁ повернутся из положения I в положение 2 (фиг. 5). При этом бойками будет совершаться обжатие закристаллизовавшегося металла на выходе А и его продвижение в сторону В на величину l₁. При повороте валов II из положения I в положение 2 правая часть бойка-кристаллизатора будет отходить от закристаллизовавшегося металла, давая возможность его продвижению в сторону В. При повороте валов 1 на 90^o эксцентрики крайних участков, находящиеся на валах 1, повернутся также из положения 1 в положение 2 (фиг. 6). При этом верхняя и нижняя прижимные плиты передвинутся в горизонтальной плоскости на величину l₂ в сторону В, что будет способствовать перемещению металла в сторону В и заполнению зева, возникшего при расхождении бойков правой стороны (фиг. 5). При следующем повороте эксцентриковых валов из положения 2 в положение 3 боковые бойки продолжают обжатие металла в левой стороне и продвигают его в сторону А на величину l₁ при условии τ₁S₁>τ₂S₂, где τ₁ и τ₂ соответственно касательные напряжения на гранях ρ₁ и ρ₂; S₁; S₂ соответственно поверхности контакта закристаллизовавшегося металла на боковых частях и прижимных плитах; в правой стороне боковые бойки продолжают отходить от металла, боковые плиты продвигают металл в правой стороне на величину ≅l₂ а в левой стороне происходит проскальзование плит относительно закристаллизовавшегося металла, т. к. τ₁ρ₁>τ₂ρ₂. При следующем повороте эксцентриковых валов из положения 3 в положение 4 и из 4 в 1 будет происходить обратный ход: левая часть боковых бойков расходится, правая сходится, обжимая продвинутый прижимными плитами металл за ход 1-2-3 (фиг. 6); прижимные плиты передвигаются вправо, заполняя металлом образующийся зев с левой стороны А.

При вращении приводных эксцентриковых валов расстояние между точками I пар I и II и точками 2 будет различным (фиг. 5), поэтому суппорт 2 (фиг.2) будет смещаться в ту или иную стороны относительно пары II, находящейся в обоймах 13 (фиг. 4).

Формула изобретения

1. Устройство для непрерывного литья и деформации металла, содержащее сборный кристаллизатор с отверстием в верхней части и парными боковыми и горизонтальными рабочими стенками, отличающееся тем, что каждая из боковых рабочих стенок кристаллизатора выполнена с наклонными к горизонтальной оси участками и закреплена на двух приводных эксцентриковых параллельных вертикальных валах, а каждая из горизонтальных рабочих стенок установлена на одном из указанных валов с возможностью смещенного по фазе к паре боковых рабочих стенок возвратно-поступательного движения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводные эксцентриковые валы имеют по длине три участка, крайние из которых выполнены с поворотом эксцентрика относительно среднего участка на 90^o.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводные эксцентриковые валы выполнены с поворотом эксцентриков друг относительно друга на 180^o с возможностью вращения в разные стороны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6