Устройство для непрерывного горизонтального литья биметаллических заготовок

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Брановицкий Александр Михайлович Марукович Евгений Игнатьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для непрерывного горизонтального литья биметаллических заготовок,включающее водоохлаждаемый кристаллизатор с графитовой вставкой и металлоприемник, отличающееся тем, что металлоприемник выполнен двухсекционным, а металл подают в кристаллизатор через металлопровод, один конец которого закреплен в первой секции металлоприемника, а второй конец входит в полость кристаллизатора на расстояние 0,5-2,0 внутреннего диаметра кристаллизатора, причем величина кольцевого канала между металлопроводом и кристаллизатором, в который подают металл из второй секции металлоприемника, составляет 0,1-0,3 внутреннего диаметра кристаллизатора. 41412008.02.28 Полезная модель относится к области металлургии, в частности к непрерывному горизонтальному литью биметаллических заготовок из черных и цветных металлов. Известно устройство для непрерывного литья биметаллических слитков из алюминиевых сплавов, состоящее из кристаллизатора и электродов, при помощи которых к предварительно травленой твердой заготовке и расплаву в лунке слитка с помощью электродов от низковольтного источника с напряжением 2-12 В и плотностью 30-80 А/см 2 подают постоянный электрический ток 1. Недостатком этого устройства является наличие дополнительных электродов для подвода напряжения к заготовке и расплаву в лунке слитка и для травления твердой заготовки, что приводит к дополнительным затратам, а также к усложнению конструкции всей установки. Помимо этого производительность установки лимитируется скоростью восстановления оксидов на поверхности заготовки-основы. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для получения биметаллической полосы, включающее водоохлаждаемый кристаллизатор, в который подающим механизмом вводят полосу металла в твердом состоянии и плакирующий металл в жидком состоянии. На выходе кристаллизатора установлены бойки для обжатия полосы металла с плакирующим слоем 2. Недостатком такого устройства является сложность конструкции кристаллизатора и наличие дополнительного устройства для обжатия бойками биметаллической заготовки. Жидкая фаза металла периферии взаимодействует с твердой фазой металла основы, что приводит к ухудшению качества слитка. Твердая заготовка интенсивно окисляется с образованием окисной пленки, что препятствует качественному соединению компонентов отливки. Технической задачей заявляемого устройства является повышение производительности и стабильности процесса непрерывного литья и улучшение качества получаемых биметаллических заготовок. Поставленная задача достигается тем, что в заявленном устройстве для непрерывного горизонтального литья биметаллических заготовок, включающем водоохлаждаемый кристаллизатор с графитовой вставкой и металлоприемник, металлоприемник выполнен двухсекционным, а металл подают в кристаллизатор через металлопровод, один конец которого закреплен в первой секции металлоприемника, а второй конец входит в полость кристаллизатора на расстояние 0,5-2,0 внутреннего диаметра кристаллизатора, причем величина кольцевого канала между металлопроводом и кристаллизатором, в который подают металл из второй секции металлоприемника, составляет 0,1-0,3 внутреннего диаметра кристаллизатора. На фигуре представлено продольное сечение предлагаемого устройства. Устройство включает металлоприемник, состоящий из двух секций 1 и 2, перегородку 3, водоохлаждаемый кристаллизатор 4, графитовую вставку 5, металлопровод 6, закрепленный в перегородке. Металлопровод входит в полость охлаждаемой части кристаллизатора на расстояние 0,5-2,0 внутреннего диаметра кристаллизатора. Величина кольцевого канала между металлопроводом и кристаллизатором составляет 0,1-0,3 внутреннего диаметра кристаллизатора. При длине металлопровода в охлаждаемой части кристаллизатора менее 0,5 внутреннего диаметра кристаллизатора, образование биметаллической отливки происходит вблизи питающих каналов кристаллизатора и возникает опасность их перемерзания,что приводит к прекращению процесса литья. При длине металлопровода большей 2 внутренних диаметров кристаллизатора возрастает вероятность повреждения металлопровода,вызванная короблением отливки. Если величина кольцевого канала между металлопроводом и кристаллизатором составляет меньше 0,1 внутреннего диаметра кристаллизатора,возможно проплавление корки плакирующего металла. Создание кольцевого канала более 0,3 внутренних диаметров кристаллизатора также не обеспечивает выполнения поставленной задачи в связи с тем, что приводит к увеличению усилия срыва затвердевшей корки плакирующего металла с поверхности металлопровода и, как следствие, к его повреждению. 2 41412008.02.28 Устройство для непрерывного горизонтального литья биметаллических заготовок работает следующим образом. Перед началом процесса литья секции металлоприемника 1, 2 и металлопровод 6 нагревают до температуры, большей или равной температуре ликвидуса наиболее тугоплавкого из двух металлов. Для начала процесса литья в полость кристаллизатора устанавливают затравку, вплотную к металлопроводу, таким образом, чтобы она герметично перекрывала каналы поступления металлов в кристаллизатор. Металл основы заливают в секцию 1, а металл периферии в секцию 2 металлоприемника. Из секции 2 металл основы через канал металлопровода 7 поступает в центральную часть, а плакирующий расплав из секции 1, через кольцевой канал 8 между металлопроводом и кристаллизатором - в периферийную часть, формирующейся в кристаллизаторе биметаллической отливки 9. Биметаллическую отливку извлекают из кристаллизатора вытягивающим устройством 10. При продвижении слитка между металлопроводом и полой заготовкой металла будет возникать зазор, величина которого будет определять количество жидкой фазы металла периферии, а следовательно, ширину переходной зоны биметаллической отливки. При этом высокая активность металлов при температурах плавления, чистота взаимодействующих поверхностей создают условия для активного протекания диффузионных процессов, что позволяет достичь высокого качества соединения компонентов биметаллической отливки. Пример. Отливали биметаллический слиток алюминий-силумин внешним диаметром 64 мм и толщиной плакирующего слоя 16 мм. При этом использовали устройство, содержащее кристаллизатор, состоящий из водоохлаждаемого корпуса длиной 165 мм и графитовой вставки длиной 250 мм. Металлопровод имел внешний диаметр 32 мм и входил в полость кристаллизатора на расстояние 90 мм. Алюминий подавали в периферийную часть биметаллического слитка, а силумин в центральную. Процесс литья проходил стабильно, при этом имело место образование прочной диффузионной связи между компонентами биметаллического слитка. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3