Способ непрерывного горизонтального литья полых заготовок и устройство для его осуществления

 

Способ непрерывного горизонтального литья полых заготовок включает подачу металла и формирование заготовки на охлаждаемом цилиндрическом дорне с последующим вытягиванием заготовки. Подачу металла ведут на коническую часть дорна с одновременным воздействием на дорн колебаний, направленных вдоль его оси. Вытягивание заготовки ведут со скоростью, не превышающей произведения амплитуды и частоты колебаний, воздействующих на дорн. Устройство для непрерывного горизонтального литья полых заготовок содержит кристаллизатор с металлоприемником, дорн с внутренним охлаждением и вытягивающий механизм. Наружная поверхность дорна имеет коническую и цилиндрическую части, металлоприемник расположен над конической частью дорна, на торце дорна со стороны металоприемника дополнительно установлен вибратор. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 тадл. , 1ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для непрерывного литья полых заготовок на установках горизонтального типа.

Известен способ непрерывного вертикального литья полых мерных заготовок и устройство для его осуществления (см. авторское свидетельство СССР N 1533824, кл. В 22 D 11/00, B 22 D 11/04, 1990).

Способ включает введение затравки и кристаллизатор, подачу металла в зазор между дорном и формирование заготовки с одновременным воздействием на заготовку колебаний и вертикальное вытягивание заготовки, причем до выхода затравки из кристаллизатора колебания накладывают перпендикулярно оси заготовки, а после выхода затравки продольно оси. Воздействие колебаний на заготовку обеспечивает снижение трения заготовки с формобразующей поверхностью кристаллизатора, уменьшение усилия вытягивания и исключение задиров наружной поверхности заготовок.

Недостатком данного способа непрерывного литья полых мерных заготовок является необходимость периодического снижения скорости вытягивания или его остановки для формирования корочки металла на дорне на начальной стадии литья. Периодическое снижение скорости вытягивания полых заготовок или его остановка является причиной образования на поверхности заготовок дефектов в виде кольцевых спаев.

Устройство для осуществления данного способа содержит кристаллизатор с формообразующей поверхностью, дорн и вибратор, установленный с возможностью поворота на 90^o.

Недостатком данного устройства для непрерывного литья полых мерных заготовок является необходимость периодического снижения скорости вытягивания или его остановки для формирования корочки металла на дорне на начальной стадии литья. Периодическое снижение скорости вытягивания полых заготовок или его остановка является причиной образования на поверхности заготовок дефектов в виде кольцевых спаев.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ непрерывного горизонтального литья полых заготовок, включающий подачу металла и формирование заготовки (см. авторское свидетельство СССР N 869941, В 22 D 11/04, 1981).

Недостатком данного способа непрерывного горизонтального литья полых заготовок является необходимость периодического снижения скорости вытягивания или его остановки для формирования корочки металла на дорне на начальной стадии литья. Периодическое снижение скорости вытягивания полых заготовок или его остановка является причиной образования на поверхности заготовки дефектов в виде кольцевых спаев.

Устройство для непрерывного горизонтального литья полых заготовок по данному способу содержит кристаллизатор с металлоприемником, дорн с внутренним охлаждением и вытягивающий механизм.

Недостатком данного устройства для непрерывного горизонтального литья полых заготовок является необходимость периодического снижения скорости вытягивания или его остановки для формирования корочки металла на дорне на начальной стадии литья.

Периодическое снижение скорости вытягивания полых заготовок или его остановка является причиной образования на поверхности заготовки дефектов в виде кольцевых спаев.

Технической задачей, решаемой заявляемым способом непрерывного горизонтального литья полых заготовок и устройством для его осуществления, является обеспечение постоянной скорости вытягивания заготовки, что исключает образование на ее поверхности дефектов в виде кольцевых спаев.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе непрерывного горизонтального литья полых заготовок, включающем подачу металла и формирование заготовки на охлаждаемом цилиндрическом дорне с последующим вытягиванием заготовки, согласно изобретению, подачу ведут на коническую часть дорна с одновременным воздействием на дорн колебаний, направленных вдоль его оси, а вытягивание заготовки ведут со скоростью, не превышающей произведения амплитуды и частоты колебаний, воздействующих на дорн.

В заявляемом способе непрерывного горизонтального литья полых заготовок подача металла на коническую часть дорна обеспечивает постоянную скорость вытягивания заготовки за счет разложения на конической части дорна колебания, воздействующих на дорн вдоль его оси, на вертикальную и горизонтальную составляющие силы. Вертикальная составляющая устраняет на начальной стадии литья прилипание жидкого металла к стенкам дорна и к формообразующей поверхности кристаллизатора, а горизонтальная составляющая облегчает стекание кристаллизующегося металла с конической части дорна. Воздействие на дорн колебаний, направленных вдоль его оси, обеспечивает постоянную скорость вытягивания заготовки за счет создания на начальной стадии литья толкающего эффекта, благодаря которому затвердевающая корочка металла скользит без усилий к цилиндрической части дорна, по достижении которой уже имеет достаточную толщину и прочность для вытягивания. При скорости вытягивания заготовки, не превышающей произведения амплитуды и частоты колебаний, достигается максимальная эффективность воздействия колебаний на процесс литья.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в устройстве для непрерывного горизонтального литья полых заготовок, содержащем кристаллизатор с металлоприемником, дорн с внутренним охлаждением и вытягивающий механизм, согласно изобретению, наружная поверхность дорна имеет коническую и цилиндрическую части, металлоприемник расположен над конической частью дорна, а на торце дорна дополнительно установлен вибратор, при этом коническая часть наружной поверхности дорна имеет конусность 0,5-10,0^o к его продольной оси и длину 1,5-6,0 диаметра дорна.

В заявляемом устройстве для непрерывного горизонтального литья полых заготовок наличие у дорна конической части обеспечивает постоянную скорость вытягивания за счет разложения на ней колебаний, подаваемых на дорн, на вертикальную и горизонтальную составляющие силы. Вертикальная составляющая устраняет на начальной стадии литья прилипание жидкого металла к стенкам дорна и к формообразующей поверхности кристаллизатора, а горизонтальная составляющая облегчает стекание кристаллизующегося металла с конической части дорна. При этом конусность конической части дорна 1,5 6,0 диаметра дорна обеспечивает достижение максимальной эффективности разложения колебаний. Дополнительно установленный на торце дорна вибратор обеспечивает постоянную скорость вытягивания заготовок за счет создания толкающего эффекта, благодаря которому затвердевающая корочка металла скользит без усилий к цилиндрической части дорна, по достижении которой уже имеет достаточную толщину и прочность для вытягивания.

Для осуществления заявляемого способа вели непрерывное литье полых заготовок с толщиной стенки 5 мм и диаметром 30 мм из чугуна марки ВЧ-50. Жидкий чугун из металлоприемника подавался на коническую часть дорна с внутренним водяным охлаждением. В зазор между кристаллизатором и дорном вводилась затравка. Жидкий кристаллизующийся металл, стекая с конической части дорна, поступал в зазор между наружной формообразующей поверхностью и цилиндрической частью дорна и попадал на затравку. После заполнения металлоприемника одновременно подавались колебания от источника ультразвуковых колебаний типа УЗК-10 и включался вытягивающий механизм. Непрерывное литье полых заготовок вели при различных скоростях, частоте и амплитуде колебаний, сообщаемых вибратором (УЗГ-10) дорну. По каждому из примеров осуществления способа получено 100 п/м полых заготовок. Все полученные полые заготовки подвергались визуальному контролю в течение всего процесса через каждые 20 п/м вытягивания. На всех полученных заготовках отсутствовали дефекты в виде наружных кольцевых спаев.

Параметры способа непрерывного горизонтального литья полых заготовок (табл.1).

На чертеже изображено устройство для непрерывного горизонтального литья полых заготовок.

Устройство содержит корпус 1 с огнеупорной футеровкой 2, кристаллизатор 3 с металлоприемником 4. К корпусу крепится дорн 5 с внутренним охлаждением, включающий коническую часть 6 и цилиндрическую часть 7. К торцу дорна 5 крепится вибратор 8. Заготовка 9 располагается между кристаллизатором 3 и дорном 5. Вытягивающий механизм 10 располагается вне корпуса 1.

Устройство работает следующим образом.

Жидкий металл из металлоприемника 4 попадает на коническую часть 6 дорна 5. После заполнения металлоприемника одновременно включаются вибратор 8 и привод вытягивающего механизма 10. Жидкий кристаллизующийся металл с конической части 6 дорна 5 стекает на цилиндрическую часть 7. Заготовка 9 формируется между кристаллизатором 3 и цилиндрической частью 7 дорна 5. Заготовка вытягивается вытягивающим механизмом 10.

Использование заявляемого устройства для непрерывного горизонтального литья полых заготовок обеспечивает следующие технико-экономические преимущества: постоянную скорость вытягивания заготовки, что исключает образование на поверхности заготовки дефектов в виде кольцевых спаев, высокую скорость литья полых заготовок при высоком качестве поверхности заготовок, возможность непрерывного литья тонкостенных труб.

Формула изобретения

1. Способ непрерывного горизонтального литья полых заготовок, включающий подачу металла, формование заготовки на охлаждаемом дорне с цилиндрической частью и последующее вытягивание заготовки, отличающийся тем, что подачу металла осуществляют на коническую часть дорна с одновременным воздействием на дорн колебаний, направленных вдоль его оси, а заготовку вытягивают со скоростью, не превышающей произведения амплитуды и частоты колебаний, воздействующих на дорн.

2. Устройство для непрерывного горизонтального литья полых заготовок, содержащее кристаллизатор с металлоприемником, частично расположенный внутри металлоприемника дорн с внутренним охлаждением и вытягивающий механизм, при этом дорн имеет цилиндрическую часть наружной поверхности и наружный торец, отличающееся тем, что расположенная в металлоприемнике часть дорна выполнена с конической наружной поверхностью, а на наружном торце дорна установлен вибратор.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что коническая часть наружной поверхности дорна выполнена с конусностью 0,5 10,0^o к его продольной оси и имеет длину 1,5 6,0 диаметра дорна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2