Кристаллизатор для непрерывного и непрерывно-циклического литья сплавов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО И НЕПРЕРЫВНОЦИКЛИЧЕСКОГО ЛИТЬЯ СПЛАВОВ(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 сплавов, включающий кожух с нижним подводящим и верхним отводящим патрубками, верхний и нижний фланцы, гильзу и экран, отличающийся тем, что ширина кольцевого канала между гильзой и экраном, со стороны подачи охладителя, линейно убывает по высоте гильзы снизу вверх с 410 мм до 24 мм. 54262009.08.30 Полезная модель относится к литейному производству и предназначена для непрерывного и непрерывно-циклического литья сплавов. Известен кристаллизатор 1, в котором выравнивание температурного поля по длине гильзы производится за счет утолщения ее нижней, наиболее охлаждаемой части. При непрерывном литье это снижает производительность процесса литья. При непрерывноциклическом литье намораживанием повышается разностенность отливки по ее высоте. Это приводит к увеличению припуска на механическую обработку, что уменьшает выход годной продукции. Известен кристаллизатор, содержащий кожух с нижним подводящим и верхним отводящим патрубками, верхним и нижним фланцами, гильзу и экран 2. Охлаждение гильзы происходит при вынужденном движении охладителя снизу вверх в вертикальном кольцевом канале между гильзой и экраном. Основным недостатком данной конструкции является максимальная теплоотдача от гильзы к охладителю в ее нижней части и минимальная- в верхней части кристаллизатора. При непрерывном литье это приводит к короблению гильзы и уменьшению ее охлаждающей способности, что ухудшает качество отливок,снижает стабильность и производительность процесса литья. При непрерывно-циклическом литье направленным затвердеванием происходит увеличение разностенности полой отливки по ее высоте, что уменьшает выход годной продукции. Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель,является уменьшение коробления гильзы, повышение ее охлаждающей способности и снижение разностенности полой отливки по ее высоте. Технический результат заключается в повышении стабильности и производительности процесса литья, улучшении качества отливок и увеличении выхода годной продукции. Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом кристаллизаторе для непрерывного и непрерывно-циклического литья сплавов, включающем кожух с нижним подводящим и верхним отводящим патрубками, верхний и нижний фланцы, гильзу и экран,ширина кольцевого канала между гильзой и экраном, со стороны подачи охладителя, линейно убывает по высоте гильзы снизу вверх с 410 мм до 24 мм. На чертеже представлен продольный разрез представленного кристаллизатора. Он состоит из гильзы 1, кожуха 2 с нижним подводящим 3 и верхним отводящим 4 патрубками,верхнего 5 и нижнего 6 фланцев, экрана 7 и перегородки 8. Экран установлен наклонно относительно гильзы таким образом, что ширина кольцевого канала 9 между гильзой и экраном линейно убывала по высоте гильзы снизу вверх с 410 мм до 24 мм. Подвод охладителя к гильзе осуществляется через нижний коллектор 10, а отвод - через верхний коллектор 11. При ширине кольцевого канала охлаждения в нижней части кристаллизатора менее 4 мм увеличивается теплоотвод в нижней части гильзы, что повышает в ней величину термических напряжений, ведущих к нарушению стабильности процесса литья. Если ширина кольцевого канала охлаждения в нижней части кристаллизатора более 10 мм, то значительно уменьшается теплоотвод в нижней части гильзы, что существенно замедляет рост корки. Это приводит к увеличению разностенности полой отливки и снижает выход годной продукции. Если ширина кольцевого канала охлаждения в верхней части кристаллизатора менее 2 мм, то значительно увеличивается гидравлическое сопротивление потоку охладителя. Если ширина кольцевого канала охлаждения в верхней части кристаллизатора более 4 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 осуществляются следующим образом. Охладитель из нижнего патрубка тангенциально подается в нижний коллектор и далее через кольцевой охлаждающий канал между гильзой и экраном попадает в верхний коллектор и отводящий патрубок. Линейно расширяющийся книзу кольцевой канал охлаждения 2 54262009.08.30 выравнивает температуру гильзы по ее высоте, что уменьшает в ней величину термических напряжений, повышает стабильность, качество и производительность непрерывного литья. Более высокий теплоотвод в верхней части гильзы выравнивает толщину стенки полой отливки при непрерывно-циклическом литье, что повышает выход годной продукции. Пример 1. Изготовлен кристаллизатор, состоящий из стальной гильзы с внутренним диаметром 120 мм, толщиной стенки 12 мм и высотой 300 мм, кожуха с нижним подводящим и верхним 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 с непрерывно-циклическим литьем в кристаллизатор с постоянной шириной кольцевого охлаждающего канала 4 мм, при прочих равных условиях, линейно расширяющийся книзу кольцевой канал позволил уменьшить разностенность отливки из силумина АК 12 в среднем на 24 . Пример 2. Изготовлен кристаллизатор, состоящий из стальной гильзы с внутренним диаметром 60 мм, толщиной стенки 10 мм и длиной 250 мм, кожуха с нижним подводящим и верхним отводящим патрубками, верхнего и нижнего фланцев, экрана. Ширина кольцевого канала между экраном и гильзой в верхней ее части составляла 2,5 мм, а в нижней 5 мм. По сравнению с непрерывным литьем в кристаллизатор с постоянной шириной кольцевого охлаждающего канала 4 мм, при прочих равных условиях, линейно расширяющийся книзу кольцевой канал позволил увеличить производительность процесса литья силуминаАК 12 в среднем на 6 . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3