Устройство для соединения кристаллизатора с литниковой системой

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА С ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМОЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Бевза Владимир Федорович Марукович Евгений Игнатьевич Мазько Василий Сергеевич Груша Владимир Петрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для соединения кристаллизатора с литниковой системой, содержащее графитовую втулку с наружным цилиндрическим выступом и рабочим буртом в верхней части, вставляемым в полость кристаллизатора, стальную обечайку и теплоизоляционную прослойку из огнеупорного материала, отличающееся тем, что в верхней части стальной обечайки выполнены упоры, входящие в сквозные вертикальные пазы, выполненные в наружном цилиндрическом выступе графитовой втулки, причем торцы упоров стальной обечайки расположены выше верхней горизонтальной поверхности наружного цилиндрического выступа графитовой втулки на величину, составляющую 0,010,6 высоты рабочего бурта, и сопряженны с нижним торцом стенки кристаллизатора.(56) 1. Устройство для подачи металла в кристаллизатор. А.с. СССР 816678, МПК В 2211/10 // Бюл.12. - 1979. 2. Марукович Е.И., Бодяко , Бевза В.Ф., Галагаев С.В. Опыт эксплуатации соединительных стаканов при непрерывно-циклическом литье высокохромистых чугунов // Литейное производство. - 1999. -9. - С. 37, рис. 1.г. 29432006.08.30 Полезная модель относится к металлургии, в частности к непрерывно-циклическому литью полых заготовок без применения стержня из черных и цветных сплавов. Известно устройство для подачи металла в кристаллизатор машин непрерывного литья, выполненное в виде сборного ступенчатого стакана из огнеупорных материалов 1. Наиболее близким по технической сущности является устройство в виде стакана,обеспечивающего соединение металлопровода сифонной литниковой системы с кристаллизатором при получении полых заготовок непрерывно-циклическим литьем намораживанием. Устройство выполнено с использованием графитовой втулки с наружным цилиндрическим выступом и стальной обечайки, пространство между которыми заполнено огнеупорным материалом, выполняющим роль теплоизолятора 2. Основным недостатком при использовании известных устройств является возможное повреждение и разрушение графитовой втулки как во время монтажа литниковой системы при поджиме ее к кристаллизатору, так и в процессе разливки под действием осевых нагрузок, что может приводить к прекращению процесса литья. Кроме того, графитовая втулка имеет сопряжение с водоохлаждаемой стенкой кристаллизатора по горизонтальной поверхности цилиндрического выступа и наружной цилиндрической поверхности рабочего бурта. Это определяет интенсивный теплоотвод от графитовой втулки и вызывает рост твердой корки на ее поверхности, что способствует увеличению осевой разнотолщинности отливок и может приводить к перемерзанию канала литниковой системы и прекращению процесса литья. Технической задачей устройства является исключение силовой нагрузки на графитовую втулку при монтаже литниковой системы и в процессе разливки, уменьшение поверхности ее сопряжения с охлаждаемой стенкой кристаллизатора, а технический результат заключается в снижении осевого разностена отливок на 5-25 , увеличении надежности узла сочленения кристаллизатора с литниковой системой и повышении стабильности процесса литья. Задача решается следующим образом. Устройство для соединения кристаллизатора с литниковой системой содержит графитовую втулку с наружным цилиндрическим выступом и рабочим буртом в верхней части, вставляемым в полость кристаллизатора, стальную обечайку и теплоизоляционную прослойку из огнеупорного материала, причем в верхней части стальной обечайки выполнены упоры, входящие в сквозные вертикальные пазы, выполненные в наружном цилиндрическом выступе графитовой втулки. Торцы упоров стальной обечайки расположены выше верхней горизонтальной поверхности наружного цилиндрического выступа графитовой втулки на величину, составляющую 0,010,6 высоты рабочего бурта, и сопряжены с нижним торцом стенки кристаллизатора. В предлагаемом устройстве взаимное расположение торцов упоров стальной обечайки и наружного цилиндрического выступа графитовой втулки определяют создание между ее верхней горизонтальной поверхностью и нижним торцом водоохлаждаемой стенки кристаллизатора воздушного зазора. Использование устройства с зазором менее 0,01 высоты рабочего бурта неэффективно с точки зрения снижения теплоотвода от графитовой втулки. Создание зазора более 0,6 также не обеспечивает выполнения поставленной задачи в связи с тем, что в нем могут развиваться конвективные потоки. Кроме того, это приводит к неоправданному увеличению расхода материала втулки. На чертеже изображен фронтальный вид, совмещенный с вертикальным разрезом устройства для соединения кристаллизатора с литниковой системой. Устройство содержит графитовую втулку 1, имеющую рабочий бурт 2, часть которого сопрягается с рабочей поверхностью 3 водоохлаждаемой стенки кристаллизатора. В верхней части втулки выполнен наружный цилиндрический выступ 4 со сквозными вертикальными пазами, в которые входят выступы 5 металлической обечайки 6. Торцы 7 этих выступов упираются в нижний торец 8 стенки кристаллизатора, что создает между ним и верхней горизонтальной поверхностью наружного цилиндрического выступа 4 графито 2 29432006.08.30 вой втулки 1 воздушный зазор 9. Пространство между наружной поверхностью графитовой втулки 1 и стальной обечайкой 6 заполнено теплоизоляционным огнеупорным материалом 10 (например жидкостекольной смесью). При использовании предлагаемого устройства усилия, возникающие при монтаже литниковой системы в результате поджима ее к кристаллизатору, воспринимаются не графитовой втулкой, а опорными поверхностями стальной обечайки, что исключает возможность повреждения и разрушения графитовой втулки. Это обеспечивает надежность сочленения и стабильность процесса литья. При этом за счет создания воздушного зазора уменьшается поверхность сопряжения графитовой втулки с нижним торцом водоохлаждаемой стенки кристаллизатора. Это способствует уменьшению интенсивности теплоотвода от графитовой втулки, снижению осевого разностена отливок и предотвращению перемерзания литникового канала. Пример Отливали заготовки 105 мм со средней толщиной стенки 12 мм и высотой 210 мм. При этом использовали устройство, содержащее графитовую втулку с рабочим буртом высотой 6 мм, воздушный зазор между нижним торцом стенки кристаллизатора и цилиндрическим выступом составил 3 мм, т.е. 0,5 высоты рабочего бурта. Процесс литья проходил стабильно. После демонтажа литниковой системы по окончании разливки следов повреждения и разрушения графитовой втулки не обнаружено. При этом осевой разностен в отливках в среднем составил 1,7 мм, что на 10 меньше чем при литье с использованием устройства, описанного в прототипе. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3