Кристаллизатор для непрерывной разливки металлов и сплавов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной Академии наук Беларуси(72) Авторы Марукович Евгений Игнатьевич Чудаков Сергей Романович Саченко Юрий Викторович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной Академии наук Беларуси(57) Кристаллизатор для непрерывной разливки металлов и сплавов, состоящий из металлического корпуса и графитовой формообразующей втулки с охлаждаемой и неохлаждаемой зонами, отличающийся тем, что наружный диаметр графитовой втулки составляет 1,03-1,05 внутреннего диаметра цилиндрической части металлического корпуса, в котором со стороны подвода расплава выполнена конусная расточка с диаметром основания конуса, равным 1,001-1,005 внутреннего диаметра цилиндрической части металлического корпуса, и протяженностью конуса, равной 0,05-0,2 длины металлического корпуса. 29512006.08.30 Полезная модель относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов и сплавов. Известен кристаллизатор для непрерывного литья металлов 1, содержащий графитовую формообразующую втулку, помещенную в разъемный водоохлаждаемый кожух,имеющий на контактной поверхности с графитовой втулкой сетчатую накатку и прижимное устройство. Равномерность теплоотвода по периметру заготовки достигается за счет выполнения на контактной поверхности разъемного кожуха по обе стороны от разъема на участках, равных сектору с центральным углом 30-45, режущей гребенки, гребни которой перпендикулярны образующей кожуха, а шаг и высота гребнев равны шагу и высоте сетчатой накатки. Недостатком указанного кристаллизатора является резкий переход от охлаждаемой к неохлаждаемой зоне графитовой втулки, что вызывает появление термических напряжений и возможность разрушения графитовой втулки, высокая трудоемкость изготовления, а также использование разъемного водоохлаждаемого кожуха не позволяет обеспечить постоянство внутреннего диаметра поверхности сопряжения. Известен кристаллизатор для непрерывного литья металлов и сплавов 2, содержащий графитовую гильзу с охлаждаемой и неохлаждаемой частями, где с целью повышения качества заготовок и стабильности литья внутренняя поверхность неохлаждаемой части гильзы выполнена конусной с углом наклона , определяемым по формуле. Недостатком указанного кристаллизатора является резкий переход от охлаждаемой к неохлаждаемой зоне графитовой гильзы, что вызывает появление термических напряжений и возможность разрушения графитовой гильзы, высокая сложность достижения равномерной чистоты обработки внутренней поверхности графитовой гильзы. Зона перехода от конусной части графитовой гильзы к цилиндрической может стать концентратором напряжений, которые могут привести к разрушению графитовой гильзы. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому кристаллизатору для непрерывной разливки металлов и сплавов (прототип) является устройство для непрерывной разливки металлов 3, содержащее металлический кожух с конусной зубчатой поверхностью и установленный в нем графитовый кристаллизатор с конусной наружной поверхностью. В указанном устройстве с целью увеличения износостойкости рабочей поверхности металлического кожуха и увеличения теплосъема на внутренней конусной поверхности кожуха выполнены зубцы в виде продольных выступов, имеющие в сечении форму равностороннего треугольника. В полость кожуха вставляется графитовая втулка,имеющая одинаковую конусность с кожухом, но наружный диаметр графитовой втулки больше внутреннего диаметра кожуха (по вершинам зубцов) на высоту одного зубца. Недостатком указанного устройства является резкий переход от охлаждаемой к неохлаждаемой зоне графитовой втулки, что вызывает появление термических напряжений и возможность разрушения графитовой втулки, высокая трудоемкость изготовления кристаллизатора, возможность неполного сопряжения в связи с конической посадкой и поэтому неравномерность контакта сопрягаемых поверхностей, и в связи с этим отсутствие ожидаемого увеличения теплосъема. Технической задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение плотного контакта графитовой втулки с металлическим корпусом по всей поверхности сопряжения и более плавного перехода от охлаждаемой к неохлаждаемой зоне графитовой втулки, что приводит к увеличению равномерности теплоотвода от затвердевшей отливки и повышению стабильности процесса литья за счет предотвращения разрушения графитовой втулки в переходной зоне кристаллизатора, тем самым увеличивая ресурс его работы. Задача решается следующим образом. В кристаллизаторе, состоящем из металлического корпуса и графитовой формообразующей втулки с охлаждаемой и неохлаждаемой зонами, наружный диаметр графитовой втулки составляет 1,03-1,05 внутреннего диаметра цилиндрической части металлического корпуса, в котором со стороны подвода расплава выполнена конусная расточка с диаметром основания конуса, равным 1,001-1,005 внут 2 29512006.08.30 реннего диаметра цилиндрической части металлического корпуса и протяженностью конуса, равной 0,05-0,2 длины металлического корпуса. Размеры графитовой втулки и конусной расточки определены экспериментально. При данных размерах графитовой втулки обеспечивается ее плотный контакт с металлическим корпусом по всей поверхности сопряжения, чем увеличивается равномерность теплоотвода от затвердевающей отливки, а конусная расточка металлического корпуса со стороны подвода расплава способствует плавному переходу от охлаждаемой к неохлаждаемой зоне графитовой втулки, предотвращая ее разрушение. На чертеже представлена схема кристаллизатора, где 1 - металлический корпус 2 - охлаждающая жидкость 3 - графитовая формообразующая втулка 4 - конусная расточка. Кристаллизатор работает следующим образом. Кристаллизатор, состоящий из металлического корпуса 1 и графитовой втулки 3, присоединяется к металлоприемнику со стороны неохлаждаемой части графитовой втулки. Металлический расплав из приемника поступает в кристаллизатор через неохлаждаемую зону графитовой втулки. После затвердевания металлического расплава в кристаллизаторе затвердевший слиток извлекается за его пределы. В пределах конусной расточки 4 начинается плавное остывание металлического слитка, что предотвращает его разрушение. Пример реализации устройства Был изготовлен кристаллизатор следующих размеров внутренний диаметр цилиндрической части металлического корпуса - 80 мм длина металлического корпуса - 180 мм наружный диаметр графитовой втулки - 80,04 мм диаметр основания конусной расточки - 80,3 мм протяженность конуса - 27 мм. Кристаллизатор был опробован при литье Бр. О 3 Ц 7 С 5 Н 1, диаметры отливаемых прутков 32, 34 мм. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3