способ получения непрерывнолитых заготовок из деформируемого металла и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения непрерывнолитых заготовок из деформируемого металла, включающий введение затравки в вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар противоположно расположенных стенок, образующих расширяющуюся в верхней части рабочую полость и выполненных подвижными путем сообщения одной паре стенок вращательного движения, а второй возвратно-поступательного движения, причем подачу расплава в кристаллизатор - по достижении его стенками рабочей скорости, позволяющей деформировать затравку и проталкивать ее через весь кристаллизатор, формирование затвердевшей корочки заготовки, деформирование с проталкиванием затравки и заготовки из кристаллизатора, отличающийся тем, что при увеличении или уменьшении уровня заливки расплава скорости вращательного движения стенок первой пары и возвратно-поступательного движения стенок второй пары соответственно увеличивают или уменьшают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первоначально ведут разливку при минимальном зафиксированном уровне заливки расплава до получения заготовок требуемой длины с последующим увеличением уровня заливки.

3. Устройство для получения непрерывнолитых заготовок из деформируемого металла. содержащее разливочную емкость с погружным разливочным стаканом, вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар противоположно расположенных стенок с продольными водоохлаждаемыми каналами в них, стенки одной пары кристаллизатора выполнены в верхней части расширяющимися под углом наклона к вертикали 10^o с возможностью совершения вращательного движения, а вторая пара стенок - с возможностью возвратно-поступательного движения, механизм перемещения стенок и затравку, отличающееся тем, что механизм перемещения стенок выполнен в виде двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов с синхронным приводом их перемещения, на каждом валу установлена одна из стенок первой пары и каждый вал соединен с второй парой рабочих стенок, а под кристаллизатором установлен датчик скорости движения заготовки с системой автоматического регулирования числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке с деформацией металла.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения непрерывнолитых заготовок из деформируемого металла является способ получения заготовок [1. Патент N 2112622 RU. Способ получения непрерывнолитых заготовок и устройство для его осуществления/ В.В.Стулов, В.И.Одиноков, опубл.10.06.98, Бюл. N 16], включающий введение затравки в вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар противоположно расположенных стенок с расширяющейся в верхней части рабочей полостью, подачу в него расплава, формирование затвердевшей корочки заготовки и деформирование с проталкиванием затравки и заготовки из кристаллизатора, стенки которого приводят в движение, сообщая первой паре стенок вращательное движение, а второй - возвратно-поступательное, подачу расплава начинают по достижении стенками кристаллизатора рабочей скорости, позволяющей деформировать затравку и проталкивать ее через кристаллизатор.

Недостатком известного способа получения непрерывнолитых заготовок является невозможность разливки металла с постоянной скоростью при уменьшении или увеличении уровня заливки расплава с целью получения заданной степени обжатия металла. Необходимость уменьшения или увеличения уровня заливки расплава в кристаллизатор определяется в ряде случаев необходимостью получения заготовок определенной длины в процессе разливки с различной степенью обжатия, а также возможностью изменения начальной температуры расплава в разливочной емкости или нарушением режима охлаждения кристаллизатора. Увеличение уровня заливки расплава приводит к увеличению толщины деформируемой корочки, а соответственно к увеличению степени обжатия заготовки и ее твердости. В результате увеличения уровня заливки расплава подача заготовки за один оборот приводных валов стенок уменьшается по причине увеличения сопротивления проталкивания корочек, соответственно уменьшается и скорость разливки.

Заявляемый способ направлен на создание высокопроизводительного процесса получения непрерывнолитых заготовок из деформируемого металла.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается в получении деформируемых заготовок с заданной структурой при постоянной скорости разливки, повышении производительности процесса получения непрерывнолитых заготовок.

Технический результат достигается следующим образом. Затравку вводят в вертикальный кристаллизатор. Кристаллизатор состоит из двух пар противоположно расположенных стенок, образующих расширяющуюся в верней части рабочую полость. Стенки выполнены подвижным путем сообщения одной паре стенок вращательного движения, второй - возвратно-поступательного движения. Расплав подают в кристаллизатор по достижении его стенками рабочей скорости, позволяющей деформировать затравку и проталкивать ее через весь кристаллизатор. Формируют затвердевшую корочку заготовки. Деформируют и проталкивают затравку и заготовку из кристаллизатора. С увеличением или уменьшением уровня заливки расплава скорости вращательного движения стенок первой пары и возвратно-поступательного движения стенок второй пары соответственно увеличивают или уменьшают. Первоначально можно вести разливку при минимальном зафиксированном уровне заливки расплава до получения заготовок требуемой длины с последующим увеличением уровня заливки.

Увеличение скоростей вращательного движения стенок первой пары и возвратно-поступательного движения стенок второй пары при увеличении уровня заливки расплава обеспечивает достижение постоянства скорости движения (разливки) заготовки при увеличении сопротивления проталкивания деформируемого металла в результате увеличения поверхности контакта корочки со стенками кристаллизатора.

Уменьшение скоростей вращательного движения стенок первой пары и возвратно-поступательного движения стенок второй пары при уменьшении уровня заливки расплава обеспечивает достижение постоянства скорости движения (разливки) заготовки при уменьшении сопротивления проталкивания деформируемого металла в результате уменьшения поверхности контакта корочки со стенками кристаллизатора.

Первоначальное выполнение разливки при минимальном зафиксированном уровне заливки расплава до получения заготовок требуемой длины обеспечивает равномерный разогрев стенок кристаллизатора при незначительных переохлаждениях расплава и уменьшает нагрузку на приводные валы стенок первой пары.

Увеличение уровня заливки расплава с его фиксированием обеспечивает получение заготовок требуемой длины с большей твердостью поверхности. Кроме этого, увеличение уровня заливки расплава необходимо для обработки технологии получения деформированных заготовок без растрескивания поверхности.

Для реализации заявляемого способа заявляется устройство, уровень техники которого известен [1,2].

Известное устройство для получения непрерывнолитых заготовок [1] содержит погружной разливочный стакан, вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар стенок с продольными водоохлаждаемыми каналами в них, стенки первой пары которого выполнены в верхней части расширяющимися под углом наклона к вертикали 10^o с возможностью совершать вращательные движения, а стенки второй пары - возвратно-поступательные движения и затравку.

Недостаток устройства [1] заключается в отсутствии сведений о приводных валах стенок и системе автоматического управления числом оборотов приводных валов. Кроме этого, отсутствие датчиков скорости движения заготовки, установленного под кристаллизатором, не позволяет вести процесс разливки на постоянной скорости при увеличении или уменьшении уровня заливки расплава в кристаллизатор.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для получения непрерывнолитых заготовок [2. Патент N 2116158 RU]. Устройство для получения непрерывнолитых деформированных заготовок /В.В.Суслов, В.И.Одиноков, опубл. 27.07.98, Бюл. N 21], содержащее сборный вертикальный кристаллизатор, состоящий из четырех расположенных попарно продольных рабочих стенок, каждая из рабочих стенок первой пары выполнена с наклонным под углом верхним и вертикальным нижним участками рабочей поверхности, два эксцентриковых параллельных горизонтальных вала с синхронным приводом их перемещения, на каждом валу установлена одна из стенок первой рабочей пары и каждый вал соединен со второй парой рабочих стенок, совершающих возвратно-поступательные движения, смещенные к первой паре рабочих стенок.

Недостатком известного устройства [2] также является отсутствие датчика скорости движения заготовки, включенного в систему автоматического управления числом оборотов приводных валов стенок.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается в повышении надежности его работы.

Заявляемое устройство обеспечивает получение технического результата за счет того, что устройство содержит разливочную емкость с погружным разливочным стаканом, вертикальный кристаллизатор, механизм перемещения его стенок и затравку. Она пара стенок кристаллизатора выполнена в верхней части расширяющейся с углом наклона к вертикали 10^o с возможностью совершения вращательного движения, а вторая пара стенок - с возможностью возвратно-поступательного движения. Механизм перемещения стенок выполнен в виде двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов с синхронным приводом их перемещения. На каждом валу установлена одна из стенок первой пары и каждый вал соединен со второй парой рабочих стенок. Под кристаллизатором установлен датчик скорости движения заготовки с системой автоматического регулирования числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных вала.

Установка под кристаллизатором датчика скорости движения заготовки позволяет получать сигнал с его обработкой в системе автоматического регулирования числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов. Уменьшение скорости движения заготовки на выходе из кристаллизатора по отношению к первоначальной скорости по причине увеличения уровня заливки расплава в кристаллизатор приводит к увеличению числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов до выравнивания скорости с первоначальной системой автоматического регулирования оборотов валов.

На фиг. 1 приведен внешний вид заявляемого устройства, на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.

Заявляемое устройство на фиг. 1 и 2 состоит из разливочной емкости 1 с погружным разливочным стаканом 2, вертикального кристаллизатора 3 с первой парой расширяющихся в верхней части стенок 4 с продольными водоохлаждаемыми каналами 5, двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов 6, стенок 7 второй пары кристаллизатора с продольными водоохлаждаемыми каналами 8, затравки 9 и датчика 10 скорости движения заготовки.

Пример осуществления способа.

В кристаллизатор 3 устанавливается затравка 9 и включается подача охлаждающей воды в каналы 5 первой пары расширяющихся в верхней части стенок 4 и в каналы 8 стенок 7 второй пары кристаллизатора. Включается привод двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов 6, в результате чего стенки 4 первой пары совершают вращательные движения с обжатием и захватыванием затравки 9, а стенки 7 второй пары совершают возвратно-поступательные движения с проталкиванием затравки 9 через весь кристаллизатор. После достижения стенками 4 и 7 рабочей скорости в кристаллизатор 3 вослед затравке 9 подают расплав из разливочной емкости 1 через погружной разливочный стакан 2. Скорость выходящей из кристаллизатора заготовки регистрируется датчиком 10 с системой автоматического регулирования числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов 6. После получения заготовки определенной длины при первоначальном зафиксированном уровне заливки расплава приступают к получению заготовок при более высоком уровне заливки. В результате уменьшения скорости разливки заготовок изменяется сигнал, поступающий в систему автоматического регулирования числа оборотов валов 6, с последующим увеличением скорости вращательного движения стенок 4 первой пары и скорости возвратно-поступательного движения стенок 7 второй пары кристаллизатора до выравнивания скорости разливки заготовок с первоначальной. Уменьшение уровня расплава в кристаллизаторе по причине нарушения технологии разливки и соответствующее увеличение скорости выходящей заготовки приводит к отклонению числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов 6 и скорости вращательного движения стенок 4 первой пары в сторону уменьшения до выравнивания скорости разливки заготовок с первоначальной.