Способ непрерывного горизонтального литья слитков и установка для его осуществления

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ СЛИТКОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Марукович Евгений Игнатьевич Баранов Виктор Ильич Станюленис Юрий Ленгинович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ непрерывного горизонтального литья слитков, включающий подачу металла в многоступенчатый кристаллизатор, циклическую вытяжку затвердевающего слитка из кристаллизатора и разделение слитка на мерные заготовки, отличающийся тем, что слиток вытягивают из кристаллизатора на величину от 1,02 до 1,10 длины первой ступени кристаллизатора, при этом затвердевшей оболочке придают колебательные движения путем придания слитку колебательных движений вокруг оси слитка. 2. Установка для непрерывного горизонтального литья слитков, содержащая раму, на которой последовательно установлены металлоприемник с кристаллизатором, тянущая клеть, устройство циклического вытягивания слитка, механизм разделения слитка на мерные заготовки, отличающаяся тем, что кристаллизатор выполнен многоступенчатым, на выходе кристаллизатора установлено с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси слитка устройство, в частности вибратор, придающее вытягиваемому слитку колебательные движения вокруг оси слитка. 11782 1 2009.04.30 Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывным способам литья. Известен способ получения полых заготовок в кристаллизаторе установок непрерывного литья, внутренняя часть которых формируется дорном 1. Недостатком способа является то, что в процессе литья получают только полые заготовки. Известен способ литья в ступенчатые кристаллизаторы 2, включающий ступенчатые кристаллизаторы различных модификаций для получения крупных слитков квадратного и круглого поперечного сечения. Недостатком данного способа является то, что с его помощью получают только сплошные слитки. Известны установки непрерывного горизонтального литья слитков 3, содержащие металлоприемники, кристаллизаторы, рольганги, тянущие клети, механизмы разделения непрерывнолитого слитка на мерные заготовки. Недостатком данных установок является то, что с их помощью можно получить только одну номенклатуру заготовок - полые или сплошные. Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывного горизонтального литья слитков 4, позволяющий получать непрерывнолитые заготовки (с переменным сечением по длине) в одном процессе литья. Способ включает подачу металла в многоступенчатый кристаллизатор, циклическую вытяжку затвердевающего слитка из кристаллизатора и разделение слитка на мерные заготовки. Недостатком способа является то, что для разделения слитков на мерные заготовки требуются значительные усилия. Наиболее близкой по технической сущности является установка непрерывного горизонтального литья слитков 5, содержащая раму, на которой последовательно установлены металлоприемник с кристаллизатором, тянущая клеть, устройство циклического вытягивания слитка, механизм разделения слитка на мерные заготовки. Недостатком установки является то, что разделение телескопического слитка, полученного на данной установке, на мерные полые и сплошные заготовки происходит при высоких удельных давлениях. Основной технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является снижение усилия разделения телескопических элементов непрерывнолитого слитка, полученного при литье в многоступенчатый кристаллизатор. Единым техническим результатом является улучшение качества получаемых мерных заготовок. Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе непрерывного горизонтального литья слитков, включающем подачу металла в многоступенчатый кристаллизатор, циклическую вытяжку затвердевающего слитка из кристаллизатора и разделение слитка на мерные заготовки, слиток вытягивают из кристаллизатора на величину 1,021,10 длины первой ступени кристаллизатора, при этом затвердевшей оболочке придают колебательные движения путем придания слитку колебательных движений вокруг оси слитка. Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для непрерывного горизонтального литья слитков, содержащей раму, на которой последовательно установлены металлоприемник с кристаллизатором, тянущая клеть, устройство циклического вытягивания слитка, механизм разделения слитка на мерные заготовки,кристаллизатор выполнен многоступенчатым, на выходе кристаллизатора установлено с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси слитка устройство, в частности вибратор, придающее вытягиваемому слитку колебательные движения вокруг оси слитка. Предложенные способ и устройство поясняются рисунками. 2 11782 1 2009.04.30 Фиг. 1 - Процесс получения слитка. Фиг. 2 - Колебание затвердевшей части слитка. Фиг. 3 -Установка непрерывного горизонтального литья. Фиг. 4 - Колебательные движения слитка. Фиг. 5 - Мерные заготовки. Способ литья осуществляется следующим образом. Металл заливают в металлоприемник 1 (фиг. 1 а), откуда он через соединительный стакан 2 поступает в полость охлаждаемого многоступенчатого кристаллизатора 3, в который предварительно вставлена затравка 4 с пробкой 5. На поверхности многоступенчатого кристаллизатора 3 затвердевает оболочка 6 слитка 7 (фиг. 3), который извлекают на 1,021,1 длины первой ступени кристаллизатора (фиг. 1 б). В момент начала движения слитка 7 из первой ступени в последующую (вторую) ступень кристаллизатора 3 специальным устройством (вибратором) 8, (фиг. 3), находящимся вне кристаллизатора 3,затвердевшей оболочке 6 придают колебательные движения путем придания слитку 7(фиг. 2) колебательных движений вокруг оси слитка (показано стрелками). В последующее время остановки происходит затвердевание жидкого металла во второй ступени кристаллизатора (фиг. 1 в) и соединение оболочки 6 с начальной коркой 9 (фиг. 1 б), образовавшейся в первой ступени в момент движения отливки. Наложение колебаний на затвердевающий слиток способствует формированию более отчетливой и чистой поверхности раздела 10 между оболочкой 6 слитка 7, образовавшейся в первой ступени, и полой отливкой 11 (фиг. 1 в), образовавшейся во второй ступени кристаллизатора 3. Благодаря этому снижается усилие разделения телескопических элементов слитка. Предлагаемая установка непрерывного горизонтального литья (фиг. 3) содержит раму 12, тянущую клеть 13, многоступенчатый кристаллизатор 3, устройство циклического вытягивания слитка 14, механизм разделения слитка на мерные заготовки 15, металлоприемник 1 и устройство (вибратор) 8 для наложения на вытягиваемый слиток 7 колебательных движений, устанавливаемое на выходе кристаллизатора. Установка работает следующим образом. На раму 12 устанавливают металлоприемник 1 с многоступенчатым кристаллизатором 3. Устанавливают режим работы устройства 14 циклического вытягивания слитка 7, чтобы слиток извлекался из кристаллизатора на 1,021,1 длины первой ступени кристаллизатора. Колебания слитка 7 (фиг. 4) осуществляются вибратором 8, установленным на слитке. При колебании вибратора 8 (показано стрелками) затвердевшая оболочка 6 слитка 7, находящаяся в кристаллизаторе, совершает колебательные движения вокруг своей оси(фиг. 2). Второй конец слитка 7 (фиг. 3), зажатый валками тянущей клети 13, остается неподвижным. Вибратор выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси слитка, например с помощью пружинного механизма, и движется вместе со слитком в сторону тянущей клети установки непрерывного горизонтального литья, а в конце времени остановки слитка в цикле быстро возвращается в исходное положение к кристаллизатору. Полученный в процессе литья слиток разрезают на мерные заготовки, которые разделяются на полые и сплошные, усилие разделения при этом значительно ниже, чем для слитков, полученных без торсионных колебаний. Пример конкретной реализации. В двухступенчатом кристаллизаторе, имеющем диаметр первой ступени 7010-3 м, второй ступени - 9010-3 м, длина первой ступени кристаллизатора составляет 146 мм, получали слиток из серого чугуна С 425. Производили циклическую вытяжку слитка на длину 160 мм с наложением на него в процессе вытяжки колебаний с частотой 5 Гц. Удельное давление разделения слитка на мерные заготовки составило 10 МПа (фиг. 5). 3 11782 1 2009.04.30 Предложенное техническое решение позволяет получить более качественные заготовки из непрерывнолитого телескопического слитка, так как наложение колебательных движений на затвердевающий в многоступенчатом кристаллизаторе слиток позволяет получить более отчетливые и чистые поверхности раздела между телескопическими элементами слитка и, как результат этого, более низкое усилие их разделения. Источники информации 1. Сдобников В.Л., Хорохорин И.И., Пустовалов Е.В. и др. Особенности горизонтального непрерывного литья полых чугунных заготовок // Литейное производство. - 1983.8. - С. 19-20. 2. Патент США 3085303. 3. Непрерывное литье заготовок из чугуна для машино- и станкостроения Монография / Е.Б. Демченко, Е.И. Марукович. - Мн. БНТУ, 2006. - 208 с. 4. А. с. СССР 1717274, МПК В 22 11/00 // БИ 9. - 1992. 5. Тутов В.И. Скотаренко и др. Линия горизонтального непрерывного литья чугуна // Литейное производство. - 1976. -3. - С. 30-31. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5