Устройство для непрерывного литья и деформации металла

 

Изобретение относится к области металлургии. Технический результат – увеличение производительности получаемых заготовок и стабилизации температурного режима работы кристаллизатора. Устройство содержит горизонтальный составной кристаллизатор с отверстием в верхней части, пару боковых стенок, каждая из которых выполнена с наклонными к горизонтальной оси участками и закреплена на суппорте, установленном на двух приводных эксцентриковых параллельных вертикальных валах. Нижняя и верхняя стенки кристаллизатора установлены на одном из указанных валов с возможностью смещенного по фазе к боковым стенкам возвратно-поступательного движения. В рабочее пространство кристаллизатора для поддержания заливаемого металла в твердожидком состоянии помещена изготовленная из жаропрочного сплава пространственная конструкция. 2 ил.

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке с одновременной деформацией металла.

Прототипом по технической сущности к предлагаемому является устройство для непрерывного литья и деформации металла (Патент №2073586 RU). Оно включает в себя горизонтальный составной кристаллизатор, выполненный с отверстием в верхней части, пару боковых стенок, каждая их которых выполнена с наклонными к горизонтальной оси участками и закреплена на двух приводных эксцентриковых параллельных вертикальных валах, верхнюю и нижнюю стенки, каждая их которых установлена на одном из указанных валов с возможностью смещенного по фазе к паре боковых рабочих стенок возвратно-поступательного движения.

Недостатком данного устройства является образование зон, неподверженных деформации, возникающих при деформировании металла, находящегося в горизонтальном составном кристаллизаторе в твердожидком состоянии. Образование этих зон обусловлено кинематикой движения боковых стенок при деформации металла в направлении выхода заготовки. Этот эффект снижает производительность устройства, уменьшая зону активной деформации кристаллизатора, что затрудняет управление расхода заливаемого в него металла и как следствие изменяет расчетный стационарный температурный режим его работы. Изменение температурного режима кристаллизатора приводит к образованию слоя затвердевшего металла на рабочих поверхностях боковых стенок, снижая надежность устройства в целом.

Задачей заявляемого устройства является получение заготовок заданного сортамента при непрерывной разливке с одновременной деформацией металла.

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в увеличении производительности получаемых заготовок и стабилизации температурного режима работы горизонтального составного кристаллизатора.

Заявляемое устройство характеризуется существенными признаками.

Ограничительные:

Горизонтальный составной кристаллизатор, выполненный с отверстием в верхней части, пара боковых горизонтальных стенок, каждая их которых выполнена с наклонными к горизонтальной оси участками и закреплена на двух приводных эксцентриковых параллельных вертикальных валах, верхняя и нижняя стенки, каждая их которых установлена на одном из указанных валов с возможностью смещенного по фазе к паре боковых стенок возвратно-поступательного движения.

Отличительные:

В рабочее пространство горизонтального составного кристаллизатора помещена пространственная конструкция, изготовленная из жаропрочного сплава, предназначенная для поддержания заливаемого металла в твердожидком состоянии.

На фиг.1 приведен общий вид устройства, на фиг.2 - внешний вид пространственной конструкции, где номерами обозначены следующие позиции:

1 - боковые стенки;

2 - суппорт;

3 - приводные эксцентриковые валы;

4 - стенки станины;

5, 5’ - верхняя и нижняя стенки;

6 - шарнирная система;

7 - прижимное устройство;

8 - плоский шарикоподшипник;

9 - эксцентрик;

10-эксцентрик;

11 - вставка из низкотеплопроводного материала;

12 - правая стенка;

13 - левая стенка;

14 - шарнирная распорка.

Устройство для непрерывного литья и деформации металла включает водоохлаждаемый кристаллизатор, состоящий из четырех частей: двух боковых стенок 1, каждая из которых закреплена в суппорте 2 и приводится в движение двумя приводными эксцентриковыми валами 3, вращающимися навстречу друг другу в подшипниках, установленных в верхней и нижней стенках 5, 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. Боковые стенки 1 имеют наклонные и прямые участки. Верхняя плита имеет окно для установки разливочного стакана. Такое же окно имеет и верхняя стенка 4 станины. Пара приводных эксцентриковых валов 3 приводит в движение стенки верхнюю и нижнюю стенки 5 через шарнирную систему 6. С правой стороны суппорты 2 крепятся на эксцентриковых валах 3 с помощью устройства, позволяющего перемещаться суппорту 2 относительно осей валов 3 по подшипникам скольжения. Эта схема довольно широко применяется в шарнирных эксцентриковых устройствах.

В рабочее пространство горизонтального составного кристаллизатора, образованного парными боковыми и парными горизонтальными рабочими стенками, с натягом помещается пространственная конструкция, опирающаяся своими стенками 12 и 13 на рабочие поверхности боковых стенок при помощи шарнирной распорки 14.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При установившейся работе жидкий металл через разливочный стакан, установленный в окнах стенки 4 станины и верхней стенки 5, заливается в сборный кристаллизатор, образующий бункер, где происходит кристаллизация металла путем теплоотвода тепла подвижными стенками кристаллизатора и деформация затвердевшего металла. При вращении приводных эксцентриковых валов боковые стенки кристаллизатора совершают навстречу друг другу сложное движение в горизонтальной плоскости по замкнутой траектории, характеризуемое величиной эксцентриков, 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. Верхняя и нижняя стенки кристаллизатора, связанные только с эксцентриковыми валами, совершают в процессе вращения валов 3 возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости, способствуя попеременному продвижению закристаллизовавшегося металла (самоподачу) выхода заготовки. Движение верхней и нижней стенок осуществляется через эксцентрики, расположенные на крайних участках валов 3 и повернутые относительно эксцентрика среднего участка, на котором крепится суппорт 1, на 90°. Нижняя плита под окном имеет вставку и из твердосплавного материала, например TiC, предотвращающего размывание плиты.

В процессе работы пространственная конструкция, находящаяся в кристаллизаторе, совершает колебательные перемещения относительно шарнирной распорки 14 и перемешивает заливаемый металл, препятствуя образованию затвердевших его корочек на боковых рабочих стенках.

Формула изобретения

Устройство для непрерывного литья и деформации металла, содержащее горизонтальный составной кристаллизатор с отверстием в верхней части, пару боковых стенок, каждая из которых выполнена с наклонными к горизонтальной оси участками и закреплена на суппорте, установленном на двух приводных эксцентриковых параллельных вертикальных валах, нижнюю и верхнюю стенки, каждая из которых установлена на одном из указанных валов с возможностью смещенного по фазе к паре боковых стенок возвратно-поступательного движения, отличающееся тем, что в рабочее пространство горизонтального составного кристаллизатора помещена пространственная конструкция, изготовленная из жаропрочного сплава, предназначенная для поддерживания заливаемого металла в твердожидком состоянии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2