Кристаллизатор для непрерывно-циклического литья заготовок из чугуна

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов НАН Беларуси(72) Авторы Бевза Владимир Федорович Марукович Евгений Игнатьевич Попковский Виктор Александрович Груша Владимир Петрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов НАН Беларуси(57) Кристаллизатор для непрерывно-циклического литья заготовок из чугуна, содержащий кожух и гильзу, отличающийся тем, что гильза изготовлена из низкоуглеродистой стали с толщиной стенки в нижнем сечении ее активной части, определяемой выражением 0,5 где- толщина стенки гильзы в нижнем сечении активной части в мм 1,251,30 - коэффициент- внутренний диаметр гильзы в нижнем сечении активной части в мм,а внутренняя полость гильзы выполнена в виде двух сопряженных усеченных конусов,расширяющихся в направлении извлечения отливки, причем верхнее основание нижнего конуса является нижним основанием верхнего конуса, при этом конусность нижней части гильзы высотой 0,7-0,9 от ее активной высоты составляет (0,55,0) , а верхней части (0,45,0) .(56) 1. А.с. СССР 1632620 1, МПК 22 11/04, 1991 // Бюл.9. 2. А.с. СССР 441094, МПК 22 11/04 //Бюл.32, 1974. Полезная модель относится к металлургии, в частности к непрерывно-циклическому литью полых заготовок из чугуна мерной длины. Известен кристаллизатор для полу- и непрерывного литья медных сплавов, рабочая поверхность гильзы которого в верхней части выполнена с обратной конусностью, а нижняя - цилиндрической 1. Однако кристаллизатор описанной конструкции не может быть использован для непрерывно-циклического литья заготовок из чугуна, так как обратная конусность рабочей поверхности гильзы будет препятствовать извлечению отливки из кристаллизатора, что приведет к большим усилиям вытяжки, обрыву затравочной части отливки и прекращению процесса литья. Известен также кристаллизатор для полунепрерывного литья труб из чугуна с шаровидным графитом с конусной рабочей поверхностью, расширяющейся в направлении движения трубы 2. Конусность выполнена на участке, составляющем 30-70 высоты кристаллизатора, а нижняя часть (на выходе трубы из кристаллизатора) выполнена цилиндрической. Такой кристаллизатор также не может быть использован для непрерывно-циклического литья заготовок из чугуна, так как при этом способе литья в период затвердевания отливки его рабочая поверхность приобретает бочкообразный профиль и наличие цилиндрического участка будет затруднять извлечение отливки и может приводить к обрыву затравочной части и прекращению процесса литья. Кроме того, в описанном кристаллизаторе не регламентирована толщина стенки гильзы, что не позволяет выбрать ее оптимальную конструкцию с точки зрения минимизации термических напряжений. В результате не решается задача по обеспечению стабильности процесса литья и повышению ресурса работы кристаллизатора. Технической задачей заявляемого устройства является повышение стабильности процесса литья и ресурса работы кристаллизатора за счет выбора оптимальной толщины стенки гильзы и создания профиля ее рабочей поверхности, обеспечивающего свободное извлечение отливки из кристаллизатора, а технический результат заключается в увеличении работоспособности кристаллизатора в 2,02,5 раза и исключении обрывов затравочной части отливок по вине кристаллизатора. Поставленная задача достигается тем, что кристаллизатор содержит корпус и центрированную соосно с ним гильзу, причем гильза изготовлена из низкоуглеродистой стали с толщиной стенки в нижнем сечении ее активной части, определяемой выражением 0,5 где- толщина стенки гильзы в нижнем сечении ее активной части в мм 1,251,30 - коэффициент- внутренний диаметр гильзы кристаллизатора в нижнем сечении ее активной части в мм,а внутренняя полость гильзы выполнена в виде двух сопряженных усеченных конусов,расширяющихся в направлении извлечения отливки, при этом верхнее основание нижнего конуса является нижним основанием верхнего конуса, отношение высоты нижней конусной части гильзы к ее общей высоте составляет 0,70,9 при величине конусности(0,55,0) , а величина конусности верхней части составляет (0,45,0) . Приведенная формула справедлива для определения толщины стенкигильзы кристаллизатора диаметромот 50 до 230 мм и высотойот 100 до 300 мм. Она получена из условий, при которых остаточные напряжения в стенке гильзы минимальные в конце каждого цикла. 2 23432005.12.30 Установлено, что конусность внутренней поверхности гильзы кристаллизатора в пределах (0,55,0)в нижней части на высоте , составляющей 0,7-0,9 от ее активной высоты, и дополнительная конусность (0,45,0)в верхней части полностью компенсируют бочкообразность рабочей поверхности гильзы, возникающую в процессе разливки, и обеспечивают свободное извлечение отливки из кристаллизатора. При этом заданный профиль рабочей поверхности гильзы определяет минимальный припуск на механическую обработку по наружной поверхности отливки. Использование гильзы кристаллизатора с толщиной стенки, рассчитанной по предлагаемому выражению, сохраняет ее достаточную жесткость и минимизирует величину термических напряжений в ней. Выполнение гильзы кристаллизатора с конусностью меньше 0,4 не обеспечивает свободное извлечение отливки из кристаллизатора и может приводить к обрыву и прекращению процесса литья. Применение гильзы с конусностью больше 5 приводит к неоправданному увеличению припуска на механическую обработку и снижению выхода годного литья. На чертеже изображен кристаллизатор, вертикальный разрез. На чертеже приняты следующие обозначения- высота активной части гильзы кристаллизатора- высота нижнего усеченного конуса- диаметр нижнего основания нижнего усеченного конуса (диаметр гильзы в нижнем сечении ее активной части)- толщина стенки гильзы кристаллизатора в нижнем сечении активной части. Кристаллизатор содержит кожух 1 с патрубками для подвода 2 и отвода 3 охлаждающей воды. В верхней части гильза 4 содержит фланец 5, который обеспечивает сопряжение гильзы 4 с кожухом 1 при помощи прокладки 6. В нижней части гильзы 4 выполнена расточка 7 для исключения контакта рабочей поверхности гильзы 4 с расплавом в неохлаждаемой зоне. Кристаллизатор работает следующим образом. Перед началом литья к нижнему торцу кристаллизатора монтируют сифонную литниковую систему (не показано) и через патрубок 2 подают охлаждающую воду, которая омывает наружную поверхность гильзы 2 и удаляется через патрубок 3. Затем через сифонную литниковую систему кристаллизатор заполняют расплавом до верхнего торца и делают выдержку. Через заданное время затвердевшую на внутренней поверхности гильзы 4 корку металла при помощи специального устройства (не показано) извлекают вверх полностью из кристаллизатора и расплава. Одновременно с этим в кристаллизатор подают новую порцию расплава и цикл повторяется. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3