Способ получения непрерывнолитых деформированных биметаллических заготовок и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к непрерывной разливке металлов. Технический результат - повышение качества биметаллических заготовок, надежности работы устройства, расширение сортамента заготовок. Способ получения непрерывнолитых деформированных биметаллических заготовок включает заливку в кристаллизатор основного жидкого металла, формирование корочки на стенках кристаллизатора, выполненного с двумя парными вертикальными и двумя парными с наклонным верхним и вертикальным нижним участками стенками, первым из которых сообщают возвратно-поступательное движение, а вторым - вращательное движение, подачу в кристаллизатор двух лент из другого металла в твердом состоянии вдоль середины каждой из парных вертикальных стенок, обжатие металлов, калибрование поверхности биметаллической заготовки и ее выталкивание из кристаллизатора. Ленты изготовляются из различных материалов, имеющих более высокую температуру плавления, чем у основного заливаемого металла. Устройство для получения непрерывнолитых деформированных биметаллических заготовок содержит разливочную емкость со средством для дозирования металла, водоохлаждаемый кристаллизатор, конструкция которого описана выше, и две ленты с механизмами их подачи. На рабочей поверхности каждой ленты выполнены углубления с размером δ, связанные с толщиной а ленты соотношением δ= (0,1-0,2)а и расположенные перпендикулярно к оси ленты на расстоянии l друг от друга, связанном с шириной b ленты соотношением l= (0,05-0,1)b. На рабочую поверхность каждой ленты напылен слой материала из заливаемого в кристаллизатор основного металла. 2 с. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к непрерывной разливке металлов.

Известен способ получения непрерывнолитых биметаллических заготовок [Патент RU 2086346. Способ получения непрерывнолитых биметаллических заготовок и устройство для его осуществления /В.В. Стулов, В.И. Одиноков. Опубл. 10.08.97, БИ 22], включающий заливку в кристаллизатор основного жидкого металла, формирование корочки на стенках кристаллизатора, выполненного с двумя парными вертикальными и двумя парными с наклонным верхним и вертикальным нижним участками стенками, первым из которых сообщают возвратно-поступательное движение, а вторым - вращательное движение, подачу в кристаллизатор ленты из другого металла в твердом состоянии после разрушения корочки и предварительного обжатия основного металла в двухфазном состоянии, дополнительное обжатие двух слоев металлов в твердом состоянии, калибрование поверхности затвердевшей биметаллической заготовки и ее выталкивание из кристаллизатора.

Недостатком известного способа получения биметаллических заготовок является возможность растрескивания основного металла со стороны парных вертикальных стенок, совершающих возвратно-поступательное движение. Кроме этого, введение одной ленты после разрушения корочки и предварительного обжатия основного металла приводит к недостаточной прочности биметаллического соединения и ограничивает сортамент получаемых заготовок.

Предложенный способ направлен на создание высокоэффективного процесса получения деформированных биметаллических заготовок.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается: 1. в повышении качества биметаллических заготовок, 2. в расширении сортамента заготовок.

Заявляемый способ характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: заливка в кристаллизатор основного жидкого металла; формирование корочки на стенках кристаллизатора; кристаллизатор выполняют с двумя парными вертикальными и двумя парными с наклонным верхним и вертикальным нижним участками стенками, первым из которых сообщают возвратно-поступательное движение, а вторым - вращательное движение; подача в кристаллизатор ленты из другого металла в твердом состоянии; обжатие металлов; калибрование поверхности биметаллической заготовки и ее выталкивание из кристаллизатора.

Отличительные признаки: подача в кристаллизатор двух лент вдоль середины каждой из парных вертикальных стенок, совершающих возвратно-поступательное движение; ленты изготовлены из материала, имеющего более высокую температуру плавления, чем у основного заливаемого металла; вдоль середины каждой из вертикальных стенок подают ленты, изготовленные из различных металлов.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Подача в кристаллизатор двух лент вдоль середины каждой из парных вертикальных стенок, совершающих возвратно-поступательное движение, обеспечивает защиту формирующейся корочки из основного заливаемого металла от непосредственного контакта с поверхностью вертикальных стенок, совершающих возвратно-поступательное движение. В результате уменьшается трение корочки с поверхностью стенок и величины касательных напряжений, приводящие к разрыву корочки в процессе деформации. Кроме этого, уменьшается вероятность сварки заливаемого металла с поверхностью вертикальных стенок.

Изготовление лент из материала, имеющего более высокую температуру плавления, чем у основного заливаемого металла, исключает возможность расплавления лент и обеспечивает получение прочного биметаллического соединения в процессе сварки металлов. Кроме этого, может быть значительно уменьшена толщина лент.

Подача в кристаллизатор вдоль середины каждой из вертикальных стенок лент, изготовленных из различных материалов, обеспечивает возможность получения заготовок из сочетания трех металлов.

Для реализации заявляемого способа заявляется устройство, уровень техники которого известен [Патент RU 2086346]. Известное устройство для получения непрерывнолитых биметаллических заготовок содержит разливочную емкость со средством для дозирования металла, водоохлаждаемый кристаллизатор с двумя парными вертикальными стенками, выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения, и двумя парными стенками с наклонным верхним и вертикальным нижним участками, выполненными с возможностью вращательного движения, ленту с механизмом ее подачи.

Недостаток известного устройства заключается в том, что наличие одной ленты с механизмом ее подачи не обеспечивает возможности получения качественного биметаллического соединения. Кроме этого, отсутствие сведений о состоянии поверхности ленты ограничивает возможности реализации способа получения биметаллических заготовок.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается: 1. в повышении надежности работы устройства, 2. в расширении возможностей процесса получения биметаллических заготовок.

Заявляемое устройство характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: разливочная емкость со средством для дозирования металла; водоохлаждаемый кристаллизатор с двумя парными вертикальными стенками, выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения, и двумя парными стенками с наклонным верхним и вертикальным нижним участками, выполненными с возможностью вращательного движения; лента с механизмом ее подачи.

Отличительные признаки: две ленты с механизмами их подачи; на рабочей поверхности каждой ленты выполнены углубления с размером δ, связанные с толщиной ленты а соотношением δ=(0,1-0,2)а; углубления расположены перпендикулярно оси ленты на расстоянии l друг от друга, связанном с шириной ленты b, соотношением l=(0,05-0,1)b; на рабочую поверхность каждой ленты напылен слой материала из заливаемого в кристаллизатор основного жидкого металла.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достаточным техническим результатом заключается в следующем.

Наличие двух лент с механизмами их подачи увеличивает прочность биметаллического соединения и исключает растрескивание в процессе затвердевания основного металла.

Наличие на рабочей поверхности каждой ленты углублений увеличивает поверхность ее контакта с основным заливаемым металлом. В результате увеличивается величина силы сцепления поверхности ленты с основным металлом.

Уменьшение соотношения δ<0,1а (где δ - размер углубления, а - толщина ленты) приводит к недостаточному увеличению поверхности контакта ленты с основным металлом и возможности проскальзывания ленты относительно затвердевающего металла в процессе возвратно-поступательного движения вертикальных стенок.

Увеличение соотношения δ>0,2а ослабляет поперечное сечение ленты и приводит к концентрации напряжений в местах углублений, что уменьшает прочность лент и биметаллической заготовки в целом.

Расположение углублений перпендикулярно оси ленты обеспечивает достижение максимального сопротивления проскальзыванию ленты относительно основного заливаемого металла.

Уменьшение соотношения l<0,05в, (где l - расстояние между углублениями, в - ширина ленты) увеличивает трудоемкость изготовления углублений на поверхности ленты и незначительно отражается на прочность сцепления ленты с основным металлом.

Увеличение соотношения l >0,1в приводит к уменьшению прочности сцепления ленты с основным металлом.

Напыление на рабочую поверхность каждой ленты слоя материала из заливаемого в кристаллизатор основного жидкого металла уменьшает время формирования прочного соединения на границе двух металлов и обеспечивает возможность увеличения производительности процесса.

На фиг. 1 и 3 приведен внешний вид заявляемого устройства; на фиг.2 - сечение А-А фиг.1; на фиг.4 - внешний вид ленты.

Устройство на фиг.1-3 состоит из разливочной емкости 1 со средством для дозирования металла 2, водоохлаждаемого кристаллизатора 3 с двумя парными вертикальными стенками 4 и двумя парными стенками 5 с наклонным верхним 6 и вертикальным нижним участком 7, ленты 8 с механизмами их подачи 9. Охлаждение кристаллизатора осуществляется за счет подачи воды в каналы 10 и 11.

Лента на фиг. 4 имеет рабочую поверхность 12 с напыленным на нее слоем материала 13 из заливаемого в кристаллизатор основного жидкого металла, углубления 14 и нерабочую поверхность 15.

Перед заливкой основного жидкого металла в кристаллизатор 3 вдоль вертикальных стенок 4 заводятся ленты 8 с механизмов их подачи 9 и устанавливается затравка, предотвращающая выливание жидкого металла. Включается подача воды в каналы 10 и 11.

Способ реализуется заявляемым устройством следующим образом. Жидкий металл из разливочной емкости 1 через средство для дозирования металла 2 поступает в водоохлаждаемый кристаллизатор 3 и заполняет его. После достижения расплавом определенного уровня заливки включается привод стенок 4 и 5. В результате парные стенки 5 совершают вращательное движение с обжатием затвердевшего металла на наклонном верхнем участке 6 и калибрование поверхности биметаллической заготовки на вертикальном участке 7, а две парные вертикальные стенки 4 совершают возвратно-поступательное движение относительно нерабочей поверхности 15 лент 8 с выталкиванием биметаллической заготовки. Наличие углублений 14 на рабочей поверхности 12 лент 8 и слоя напыленного материала 13 обеспечивает получение надежного биметаллического соединения с основным металлом.

Формула изобретения

1. Способ получения непрерывнолитых деформированных биметаллических заготовок, включающий заливку в кристаллизатор основного жидкого металла, формирование корочки на стенках кристаллизатора, выполненного с двумя парными вертикальными и двумя парными с наклонным верхним и вертикальным нижним участками стенками, первым из которых сообщают возвратно-поступательное движение, а вторым - вращательное движение, подачу в кристаллизатор ленты из другого металла в твердом состоянии, обжатие металлов, калибрование поверхности биметаллической заготовки и ее выталкивание из кристаллизатора, отличающийся тем, что в кристаллизатор осуществляют подачу двух лент вдоль середины каждой из парных вертикальных стенок, совершающих возвратно-поступательное движение, причем ленты изготовлены из материала, имеющего более высокую температуру плавления, чем у основного заливаемого металла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вдоль середины каждой из вертикальных стенок подают ленты, изготовленные из различных металлов.

3. Устройство для получения непрерывнолитых деформированных биметаллических заготовок, содержащее разливочную емкость со средством для дозирования металла, водоохлаждаемый кристаллизатор с двумя парными вертикальными стенками, выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения, и двумя парными стенками с наклонным верхним и вертикальным нижним участками, выполненными с возможностью вращательного движения, ленту с механизмом ее подачи, отличающееся тем, что оно снабжено двумя лентами с механизмами их подачи, на рабочей поверхности каждой ленты выполнены углубления с размером δ, связанные с толщиной а ленты соотношением δ=(0,1-0,2)·а, и расположенные перпендикулярно оси ленты на расстоянии "l" друг от друга, связанном с шириной b ленты соотношением l=(0,05-0,1)·b.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на рабочую поверхность каждой ленты напылен слой материала из заливаемого в кристаллизатор основного жидкого металла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4