Устройство для подачи металла в кристаллизатор

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОР(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Марукович Евгений Игнатьевич Бевза Владимир Федорович Мазько Василий Сергеевич Груша Владимир Петрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для подачи металла в кристаллизатор, содержащее ступенчатый стакан с осевым каналом, отличающееся тем, что в верхней ступени на всю ее длину вдоль образующей равномерно по периметру выполнены щелевые питатели, соединяющие осевой канал с формообразующей полостью кристаллизатора, суммарная площадь проходных сечений которых составляет от 1,2 до 2,0 площади поперечного сечения канала. Фиг. 1 Полезная модель относится к литейному производству, в частности к непрерывноциклическому литью трубных заготовок мерной длины методом намораживания из черных и цветных металлов и сплавов. 67092010.10.30 Известна литниковая система для подачи жидкого металла в кристаллизатор, содержащая соединительный стакан и литниковые каналы 1. Недостатком ее является то, что металл через стакан подается снизу непосредственно в полость кристаллизатора, являющуюся формирующей. После заполнения кристаллизатора до заданного уровня происходит снятие перегрева от всего объема жидкого металла,залитого в кристаллизатор. При этом возникающие конвективные потоки во всем объеме жидкой ванны, находящейся в кристаллизаторе, размывают формирующуюся на его стенки корку, являющуюся телом отливки, и замедляют ее рост до заданной толщины, что увеличивает время формирования отливки и снижает производительность процесса литья. Известно также устройство для подачи металла в кристаллизатор 2, которое принято в качестве прототипа. Оно выполнено в виде ступенчатого стакана с осевым каналом,верхняя ступень которого входит в полость кристаллизатора. Это устройство используется при непрерывном литье полых заготовок и предназначено для подачи металла в кристаллизатор на заданный уровень по высоте жидкой ванны. При непрерывно-циклическом литье трубных заготовок мерной длины методом намораживания использование известного устройства приводит к браку отливок по газовым раковинам, королькам и спаям. Связано это с тем, что при извлечении отливки полностью из формирующей полости и при получении последующей отливки жидкий металл попадает в формирующую полость, переливаясь через торец верхней ступени стакана, что приводит к захвату металлом воздуха, образованию всплесков и брызгов, которые попадают в тело отливки, образуя дефекты. Технической задачей заявляемого устройства является обеспечение сифонной подачи металла в кристаллизатор при одновременном разделении осевого канала и формирующей полости, а технический результат заключается в устранении брака отливок по газовым раковинам, королькам и спаям. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для подачи металла в кристаллизатор, содержащем ступенчатый стакан с осевым каналом, в верхней ступени на всю ее длину вдоль образующей равномерно по периметру выполнены щелевые питатели, соединяющие осевой канал с формообразующей полостью кристаллизатора, суммарная площадь проходных сечений которых составляет от 1,2 до 2,0 площади поперечного сечения канала. Щелевые питатели обеспечивают плавное поступление жидкого металла из осевого канала в формообразующую полость без захвата воздуха, всплесков и брызгов, что устраняет образование дефектов в отливках. При выполнении щелевых питателей проходным сечением меньше 1,2 площади поперечного сечения канала не обеспечивается сифонная подача в формирующую полость, так как происходит подъем металла в канале быстрее, чем в формирующей полости, что приводит к его падению сверху на мениск в формирующей полости. При этом происходит захват воздуха и возникают брызги, что и приводит к браку отливок по газовым раковинам,королькам и спаям. Выполнение щелевых питателей более 2,0 площади поперечного сечения канала приводит к возникновению конвективных потоков во всем объеме жидкого металла, находящегося в формообразующей полости и канале, что снижает скорость затвердевания металла и, соответственно, производительность процесса литья. На фиг. 1 представлено сечение в вертикальной плоскости предлагаемого устройства для подачи металла в кристаллизатор. На фиг. 2 - фрагмент сечения в горизонтальной плоскости предлагаемого устройства. Устройство для подачи металла в кристаллизатор (фиг. 1, фиг. 2) содержит ступенчатый стакан 6 с верхней ступенью 3 и осевым каналом 2, соединенным с формирующей полостью 8 щелевыми питателями 1. Нижняя ступень стакана плотно вставляется в кристаллизатор, состоящий из стационарной части 5 и подвижной 4, а осевой канал 2 гер 2 67092010.10.30 метично соединен с металлопроводом 7. Устройство для подачи металла в кристаллизатор работает следующим образом. Жидкий металл через металлопровод 7 подается в осевой канал 2 ступенчатого стакана и через щелевые питатели 1 сифонно поступает в формирующую полость 8 до заданного уровня. На стенке кристаллизатора происходит затвердевание металла и формирование отливки. После определенной выдержки отливку полностью извлекают из стационарной части 5 кристаллизатора при помощи подвижной части 4. Происходит падение уровня металла в кристаллизаторе и металлопроводе. При этом подвижную часть 4 кристаллизатора устанавливают на стационарную 5 и производят долив металла до заданного уровня, цикл повторяется. При этом в формировании отливки участвует только та часть металла, которая находится в формообразующей полости и соединяется щелевыми питателями с жидким металлом, находящимся в осевом канале. Это позволяет уменьшить объем жидкого металла в кристаллизаторе за счет верхней ступени стакана и минимизировать возникающие конвективные потоки в формообразующей полости, что уменьшает время затвердевания отливки. Пример. Был изготовлен ступенчатый стакан из огнеупорного материала (электродный графит типа ЭГ) с осевым каналом для подачи металла в кристаллизатор при непрерывноциклическом литье полых цилиндрических заготовок мерной длины из серого чугуна. В верхней ступени на всю ее длину вдоль образующей равномерно по периметру были выполнены 4 щелевых питателя, соединяющие осевой канал с формообразующей полостью кристаллизатора. При этом площадь поперечного сечения канала стакана составляла 1256 мм 2, а суммарная площадь проходных сечений щелевых питателей была 2010 мм 2, что составило 1,6 площади поперечного сечения канала. На литейной машине непрерывно-циклического литья намораживанием отливали заготовки из серого чугуна 100 мм с толщиной стенки 14 мм и высотой 240 мм. Разлили 250 кг чугуна. Получили 30 отливок. При этом процесс литья шел стабильно, а отливки получили без газовых раковин, корольков и спаев. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3