Кристаллизатор для непрерывного и непрерывно-циклического литья слитков

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО И НЕПРЕРЫВНОЦИКЛИЧЕСКОГО ЛИТЬЯ СЛИТКОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Стеценко Владимир Юзефович Марукович Евгений Игнатьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Кристаллизатор для непрерывного и непрерывно-циклического литья, включающий гильзу, экран, кожух с подводящим и отводящим патрубками, верхним и нижним фланцами, отличающийся тем, что ширина щелевого канала охлаждения между гильзой и экраном линейно убывает по высоте гильзы снизу вверх с 59 мм до 2,55 мм. Полезная модель относится к литейному производству и предназначена для непрерывного и непрерывно-циклического литья слитков из металлов и сплавов. Известен кристаллизатор, содержащий кожух с подводящим и отводящим патрубками, верхним и нижним фланцами, гильзу и экран 1. Охлаждение гильзы происходит при вынужденном движении охладителя в кольцевом канале между гильзой и экраном. Ос 35402007.04.30 новным недостатком данной конструкции является постоянная ширина кольцевого канала между гильзой и экраном. Для относительно невысоких кристаллизаторов (высотой менее 150 мм) это приводит к постоянству теплоотвода по высоте гильзы. Поскольку теплосъем кристаллизатором в нижней и верхней его части значительно отличаются друг от друга, то в гильзе будут возникать значительные напряжения, которые приводят к его короблению и нарушению стабильности процесса литья. Известен кристаллизатор, содержащий кожух с подводящим и отводящим патрубками, верхним и нижним фланцами, экран и гильзу. В данной конструкции экран соединен с нижним фланцем, а ширина кольцевого канала между гильзой и экраном является переменной величиной 310 мм - в верхней части и 10100 мм - в нижней части кристаллизатора 2. Главным его недостатком является то, что размеры и конфигурация кольцевого канала между экраном и гильзой по высоте выбраны таким образом, чтобы обеспечить постоянство теплоотвода по всей высоте кристаллизатора. При непрерывном литье теплосъем в его верхней части, со стороны подачи металла, значительно превосходит величину теплового потока в нижней части гильзы вследствие усадки отливки. Поэтому в гильзе будут возникать значительные напряжения, которые приводят к ее короблению и нарушению стабильности процесса литья. При непрерывно-циклическом литье постоянство теплоотвода со стороны кольцевого канала охлаждения дополнительно приводит к повышению разностенности по высоте полой отливки и уменьшению выхода годного литья. Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель,является уменьшения величины термических напряжений и разностенности по высоте гильзы и отливки. Технический результат заключается в повышении стабильности процесса литья и увеличении выхода годной продукции. Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом кристаллизаторе для непрерывного и непрерывно-циклического литья, включающем гильзу, экран, кожух с подводящим и отводящим патрубками, верхним и нижним фланцами, ширина щелевого канала между гильзой и экраном линейно убывает по высоте гильзы снизу вверх с 59 мм до 2,55 мм. На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого кристаллизатора. Он состоит из гильзы 1, экрана 2, кожуха 3 с подводящим 4 и отводящим 5 патрубками, верхнего 6 и нижнего 7 фланцами и перегородки 8. Экран установлен наклонно относительно гильзы таким образом, что ширина кольцевого канала 9 между гильзой и экраном линейно убывает по высоте гильзы снизу вверх с 59 мм до 2,55 мм. При ширине щелевого канала охлаждения в нижней части кристаллизатора менее 5 мм увеличивается теплоотвод в нижней части гильзы, что повышает в ней величину термических напряжений, ведущих к нарушению стабильности процесса литья. Если ширина щелевого канала охлаждения в нижней части кристаллизатора более 9 мм, то значительно уменьшается теплоотвод в нижней части гильзы, что существенно замедляет рост корки. Это приводит к ее проплавлению и нарушению стабильности процесса литья. Если ширина щелевого канала охлаждения в верхней части кристаллизатора менее 2,5 мм, то значительно увеличивается гидравлическое сопротивление потоку охладителя. Если ширина щелевого канала охлаждения в верхней части кристаллизатора более 5 мм, то уменьшается теплоотвод в верхней части гильзы, что снижает производительность процесса непрерывного литья и увеличивает разностенность полой отливки по ее высоте при непрерывно-циклическом литье направленным затвердеванием. Охлаждение гильзы и работа кристаллизатора осуществляется следующим образом. Охладитель из подводящего патрубка попадает в верхний коллектор и далее через щелевой охлаждающий канал между экраном и гильзой попадает в нижний коллектор и отво 2 35402007.04.30 дящий патрубок. Линейно расширяющийся книзу щелевой канал охлаждения выравнивает температуру по высоте гильзы, что уменьшает в ней величину термических напряжений и повышает стабильность процесса непрерывного литья. Более высокий теплоотвод в верхней части гильзы выравнивает толщину стенки полой отливки при непрерывноциклическом литье, что повышает выход годной продукции. Пример. Изготовлен кристаллизатор, состоящий из стальной гильзы с внутренним диаметром 120 мм, толщиной стенки 12 мм и высотой 300 мм, кожуха с подводящим и отводящим патрубками, верхнего и нижнего фланцев, экрана. Ширина кольцевого канала между экраном и гильзой в верхней ее части составляла 3 мм, а в нижней - 6 мм. По сравнению в непрерывно-циклическом литье в кристаллизатор с постоянной шириной кольцевого канала 4 мм, при прочих равных условиях, линейно расширяющийся книзу кольцевой охлаждающий канал позволил уменьшить разностенность по высоте отливки из чугуна с шаровидным графитом ВЧ 60 в среднем на 50 . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3