SU954151A1

SU954151A1 - Устройство дл получени полого слитка

Info

Publication number: SU954151A1
Application number: SU813261280A
Authority: SU
Inventors: Валентин Иванович Коваленко; Григорий Ананович Чередник; Николай Иванович Ковалев
Original assignee: Производственное Объединение "Ново-Краматорский Машиностроительный Завод"
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1981-03-18
Publication date: 1982-08-30

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготов-, лению полых слитков.

Известно устройство для изготовления кольцевых стальных слитков, содержащее изложницу и установленную внутри ее оболочку с центральным элементом, размещенным в полости оболочки с кольцевым зазор9М, в который введены трубки для подачи сжатого газа Д .

Недостатками этого устройства являются искажения внутренней поверхности полого слитка, а также низкое его качество. Это происходит из-за того, что по мере заливки расплавленного металла в изложницу оболочка теряет механическую прочность от высокотемпературного нагрева и поэтому выпучивается внутрь под действием металлостатического давления, зажимая центральный элемент .

Деформация оболочки от выпучивания в большинстве случаев не позволя10 ет извлечь центральный элемент из слитка и снижает геометрическую точность внутренней поверхности слитка.

Использование оболочки с увеличенной толщиной стенки для обеспечения прочности по отношению к металлостатическому давлению приводит к поражению слитка внутренними трещинами от затруднения усадки корочки затвердевающего металла на прочной и к тому же расширяющейся от высокой температуры оболочке. В наибольшей мере эти недостатки проявляются при отливке высоких полых слитков.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для получения полого слитка, содержащее изложницу и установленную внутри нее оболочку с центральным элементом, размещенным в полости последней с кольцевым · зазором, соединенным с внешней магистралью сжатого газа, имеющей предохранительный клапан.’

- 954151

На испытаниях этого устройства достигнуто повышение размерной точности и качества полого слитка высотой 1350 мм благодаря созданию избыточного давления газа в оболочке в пределах 0,6-0,8 от максимального металлостатического давления и поддержанию давления газа в период формирования на оболочке корочки затвердевающего металла [2J.

Однако при изготовлении известным устройством высоких полых слитков происходит расширение оболочки в верхней части слитка. В некоторых случаях такое нарушение геометрической формы может привести к браку.

Расширение оболочки в верхней ча- , сти слитка получается из-за значительной разницы давления газа и металлостатического давления в верхней части слитка, поскольку давление га- , за одинаково по всей высоте кольцевого зазора, а. металлостатическое давление в изложнице увеличивается от нуля на поверхности расплавленного металла до максимальной величины на уровне дна изложницы. Так, при получении полого стального слит-; ка высотой 5,5 м разница давлений газа и металлостатического давления в верхней части слитка соста^ряет 2,31-3,08 атм.· Для предупреждения расширения оболочки в верхней части полого слитка от такого давления газа толщину стенки оболочки приняли равной 30 мм. Но при такой толщине оболочки в полом слитке уже начинают возникать внутренние трещины от затруднения усадки корочки затвердевающего металла.

Цель изобретения - повышение качества полого слитка при одновремен ной экономии его металла.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено размещенными в кольцевом зазоре перегородками, разделяющими его на изолированные по высоте камеры, каждая из которых сообщена с магистралью сжатого газа через регуляторы давления.

На фиг. 1 изображено устройство для получения полого слитка, разрез/ на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Устройство содержит изложницу 1 с надставкой 2, поддон 3 с сифон• ным ходом 4 и центровую 5 с воронкой 6. По оси изложницы 1 на поддоне 3 установлена оболочка 7, которая герметизирована снизу днищем

8, а сверху - центральным элементом ¢), размещенным в ее полости с торцовым 10 и кольцевым 11 зазорами. Относительно надставки 2 обо5 лочка 7 зафиксирована тягами 12.

В кольцевом зазоре 11 установлены перегородки 13 и 14, разделяющие полость оболочки 7 на изолированные по высоте камеры 15-17= Ю Для заполнения этих камер сжатым газом в центральном элементе 9 выполнены осейые 18-20 и соединенные с ними радиальные 21-23 каналы. С подводящей магистралью 24 сжат.ого 15 газа осевые каналы 18, 19 и 20 сое. динены соответственно трубопроводами 25, 26 и 27 через пневматические регуляторы 28, 29 и 30 давления. Между изолированными камерами 15-17 20 и пневматическими регуляторами 28-30 давления размещены соединенные с трубопроводами 25~27 предохранительные клапаны 31~33. Над воронкой 6 размещен разливочный ковш 34.

Выполненные на образующей центрального элемента 9 кольцеобразные проточки под перегородки 13 и 14 обеспечивают фиксированное положение этих перегородок, которые представ30 ляют собой обмотки асбестового шнура в.сочетании с обмазкой огнеупорным деформируемым составом, содержащим, например, огнеупорную глину, воду, отвердитель и размягчающий агент, Отвердителем может быть цемент, сер³⁵ нокислотный кальций, а размягчающим агентом - хлористый кальций. В качестве сжатого газа для заполнения изолированных камер 15-17 используется азот, но не исключено исполь⁴⁰ зование других взрывобезопасных газов, например, аргона.

Пневматические регуляторы 28-30 давления настроены в пределах 0,60,8 от максимального металлостати⁴⁵ ческого давления расплава на уровнях изолированных камер 15-17· Предохранительные клапаны 31-33 настроены таким образом, что полное их открытие происходит при значении 0,75/ ⁵⁰ а закрытие при 0,6 от максимального металлостатического давления расплава на уровнях изолированных камер 15-17, которое имеет место соответственно на уровнях перегородок 13, ⁵⁵ 14 и днища 8.

При настройке пневматических регуляторов 28-30 давления и предохранительных клапанов 31-33 учитывает/ ,ся, что максимальное металлостатическое давление столба расплавленной стали высотой один метр равно 0,7 атм, а зависимость металлостатического давления от высоты расплава прямо 5 пропорциональная.

Устройство работает следующим образом.

Заливку расплавленной стали в изложницу 1. производят из разливочно- Ю го ковша 34 через воронку '6, центровую 5 и сифонный ход 4. Одновременно, с заливкой расплава производят заполнение изолированных камер 15“ 17 сжатым воздухом из подводящей ма- 15 гистрали 24 через пневматические регуляторы 28-30 давления, осевые 1820 и радиальные 21-23 каналы.

За счет предварительной настройки пневматических регуляторов 28-30 дав- 20 ления давление сжатого газа в изолированных камерах 15“17 ступенчато.' увеличивается от .минимального значения в камере 15 до промежуточного в камере 16 и от него - до максимально- 25 го в камере 17.

Воспринимая тепло расплавленного металла через стенку оболочки 7, сжатый газ увеличивает свой объем и стравливается через предохранитель- jq ные клапаны 31~33 в атмосферу.

После заливки расплава в изложницу 1 избыточное давление в изолированных камерах 15-17 поддерживают в течение времени, определяемого по формуле

T=5,4(HD²) +3, где Т - время, мин,

Н - высота полого слитка, м,_к

D - наружный диаметр оболочки.

За это время на внешней сторЪне оболочки 7 образуется корка металла, способная выражать металлостатическое давление. При температуре полого слитка 750“900°С из него извлекают центральный элемент 9, а.сам полый слиток извлекают из изложницы 1. Так, например, при получении полого слитка высотой 5,5 м и размещении перегородок 13 и 14 соответственно на высоте 3,6 и 1,8 м избыточное давление газа в изолированных камерах 15, 16 и 17 составляет соответственно 0,8-1,07, 1,55-2,07 и 2,31“3,08 атм.

Полное открытие предохранительных клапанов 31, 32 и 33 для страв ливания избытка газа в изолированных камерах 15, 16 и 17 происходит при значениях избыточного давления соответственно равных 1,0, 1,94 и 2,88 атм. Закрытие предохранительных клапанов 31, 32 и 33 происходит при значениях избыточного давления в изолированных камерах 15, 16 и 17 соответственно равных 0,8, 1,55 и 2,31 атм.

Время поддержания давления сжатого газа внутри оболочки после заливки расплава составляет 92,4 мин.

Совокупность этих признаков позволяет уменьшить толщину стенки оболочки с 30 мм (по сравнению с толщиной стенки оболочки прототипа) до 20 мм и.тем самым предотвратить образование внутренних .трещин.

По сравнению с известным предлагаемое/ устройство обеспечивает повышение качества полого слитка благодаря предотвращению образования трещин со стороны оболочки· повышение экономии металла полого слитка благодаря снижению расхода металла при следующей механической обработке, что достигается за счет предотвращения расширения оболочки в верхней части слитка. Действительно, если при получении полого слитка высотой

5,5 м предлагаемым устройством, избыточное давление газа в его верхней части составляет 0,8-1,07 атм, что * избыточное давление газа в верхней части полого слитка известного устройства составляет 2,31-3,08 атм.

В этой связи расходы металлу при последующей механической обработке полого слитка уменьшаются ориентировочно на 1,8% от массы слитка.

Ожидаемый экономический эффект на каждой тонне полого слитка составит 4,32 руб.

Claims

Изобретение относитс к литейному производству, в частности к изготов лению полых слитков. Известно устройство дл изготовле ни кольцевых стальных слитков, содержащее изложницу и установленную внутри ее оболочку с центральным элементом, размещенным в полости оболочки с кольцевым зазорфм, в который введены трубки дл подачи сжатого газа l . Недостатками этого устройства вл ютс искажени внутренней поверхности полого слитка, а также низкое его качество. Это происходит из-за того, что по мере заливки расплавленного металла в изложницу оболочка тер ет механическую прочность от высокотемпературного нагрева и поэтому выпучиваетс внутрь под действием металлостатического даЬлеии , зажима центральный элемент . Деформаци оболочки от выпучивани в большинстве случаев не позвол ет извлечь центральный элемент из слитка и снижает геометрическую точность внутренней поверхности слитка. Использование оболочки с увеличенной толщиной стенки дл обеспечени прочности по отношению к металлостатическому давлению приводит к поражению слитка внутренними трещинами от затруднени усадки корочки затвердевающего металла на прочной и к тому же расшир юи1ейс от высокой температуры оболочке. В наибольшей мере эти недостатки про вл ютс при отливке высоких полых слитков Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл получени полого слитка, содержащее изложницу и установленную внутри нее оболочку с центральным элементом, размещенным в полости последней с кольцевым зазором, соединенным с внешней магистралью сжатого газа, имекхцей предохранительный клапан. 3 На испытани х этого устройства достигнуто повышение размерной точности и качества полого слитка высотой 1350 мм благодар созданию из быточного давлени газа в оболочке в пределах 0,6-0,8 от максимального металлостатического давлени и поддержанию давлени газа в период фор мировани на оболочке корочки затвердевающего металла
2. Однако при изготовлении известны устройством высоких полых слитков происходит расширение оболочки в верхней части слитка. В некоторых случа х такое нарушение геометричес кой формы может привести к браку. Расширение оболочки в верхней ча сти слитка получаетс из-за значительной разницы давлени газа и металлостатического давлени в верхне части слитка, поскольку давление га за одинаково по всей высоте кольцевого зазора, а. металлостатическое давление в изложнице увеличиваетс от нул на поверхности расплавленного металла до максимальной величины на уровне дна изложницы. Так, при получении полого стального слит ка высотой 5,5 м разница давлений газа и металлост атического давлени в верхней части слитка соста ет 2,31-3,08 атм,-Дл предупреждени расширени оболочки в верхней части полого слитка от такого давлени га за толщину стенки оболочки прин ли равной 30 мм. Но при такой толщине оболочки в полом слитке уже начинают возникать внутренние трещины от затруднени усадки корочки затверде вающего металла. Цель изобретени - повышение качества полого слитка при одновремен ной экономии его металла. Указанна цель достигаетс тем, чтр устройство снабжено размещенными в кольцевом зазоре перегородками , раздел кхцими его на изолированные по высоте камеры, кажда из которых сообщена с магистралью сжатого газа через регул торы давлени . На фиг. 1 изображено устройство дл получени полого слитка, разрез ) на фиг. 2 - узел I на фиг. 1. Устройство содержит изложницу 1 с надставкой 2, поддон 3 с сиФон ным ходом и центровую 5 с воронкой 6, Но оси изложницы 1 на поддоне 3 установлена оболочка 7, котора герметизирована снизу днищем 4 8, а сверху - центральным элементом в, размещенным в ее полости с торцовым 10 и кольцевым 11 зазорами . Относительно надставки 2 оболочка 7 зафиксирована т гами 12. В кольцевом зазоре П установлены перегородки 13 и I, раздел ющие полость оболочки 7 на изолированные по высоте камеры 15-17о Дл заполнени этих камер сжатым газом в центральном элементе У выполнены осебые 18-20 и соединенные с нимы радиальные 21-23 каналы С подвод щей магистралью 24 сжат.ого газа осевые каналы 18, 19 и 20 соединены соответственно трубопроводами 25, 2б и 27 через пневматические регул торы 28, 29 и 30 давлени . Между изолированными камерами 15-17 и пневматическими регул торами 28-30 давлени размацены соединенные с трубопроводами 25-27 предохранительные клапаны 31-33. Над воронкой 6 размещен разливочный ковш З. Выполненные на образующей центрального элемента Э кольцеобразные проточки под перегородки 13 и 14 обеспечивают фиксированное положение этих перегородок, которые представл ют собой обмотки асбестового шнура в.сочетании с обмазкой огнеупорным деформируемым составом, содержащим , например, огнеупорную глину, воду , отвердитель и разм гчающий агент. Отвердителем может быть цемент, сернокислотный кальций, а разм гчающим агентом - хлористый кальций. В качестве сжатого газа дл заполнени изолированных камер 15-17 используетс азот, но не исключено использование других взрывобезопасных газов , например, аргона. Пневматические регул торы 28-30 давлени настроены в пределах 0,60 ,8 от максимального металлостатического давлени расплава на уровн х изолированных камер 15-17. ПреДохранительные клапаны 31-33 настроены таким образом, что полное их открытие происходит при значении 0,75 а закрытие при 0,6 от максимального металлостатического давлени расплава на уровн х изолированных камер 15-17, которое имеет место соответственно на уровн х перегородок 13, Ни днища 8. При настройке пневматических регул торов 28-30 давлени и предохранительных клапанов 31-33 учитывает ,с , что максимальное металлостатическое давление столба р асплавленно стали высотой один метр равно 0,7ат а зависимость металлостатического давлени от высоты расплава пр мо пропорциональна . Устройство работает следующим об разом. Заливку расплавленной стали в из ложницу 1, производ т из разливочного ковша З через воронку 6, центр вую 5 и сифонный ход t. Одновременно , с заливкой расплава производ т заполнение изолированных камер 1517 сжатым воздухом из подвод щей ма гистрали 2 через пневматические ре гул торы 28-30 давлени , осевые 1820 и радиальные 21-23 каналы. За счет предварительной настройк пневматических регул торов 28-30 да лени давление сжатого газа в изолированных камерах ступенчато увеличиваетс от минимального значе ни в камере 15 до промежуточного в камере 16 и от него - до максимальн го в камере 17. Воспринима тепло расплавленного металла через стенку оболочки 7, сж тый газ увеличивает свой объем и стравливаетс через предохранительные клапаны 31-33 в атмосферу. После заливки расплава в изложницу 1 избыточное давление в изолированных камерах 15-17 поддерживают в течение времени, определ емого по формуле ,4(HD) +3, где Т - врем , мин, Н - высота полого слитка, м, D - наружный диаметр оболочки. За это врем на внешней сторЪне оболочки 7 образуетс корка металла способна выражать металлостатическое давление. При температуре полого слитка 750-900°С из него извлекают центральный элемент 9 а сам по :лый слиток извлекают из изложницы 1 Так, например, при получении полого слитка высотой 5|5 м и размещении перегородок 13 и 1 соответственно на высоте 3,6 и 1,8 м избыточное давление газа в изолированных камерах 15 16 и 17 составл ет соответственно 0,8-1 ,07, 1,55-2,07 и 2,31-3,08 атм. Полное открытие предохранительных клапанов 31, 32 и 33 дл стравливани избытка газа в изолированных камерах 15, 16 и 17 происходит при значени х избыточного давлени соответственно равных 1,0, 1,9 и 2,88 атм. Закрытие предохранительных клапанов 31, 32 и 33 происходит при значени х избыточного давлени в изолированных камерах 15, 16 и 17 соответственно равных 0,8, 1,55 и 2,31 атм. Врем поддержани давлени сжатого газа внутри оболочки после заливки расплава составл ет 92,4 мин. Совокупность этих признаков позвол ет уменьшить толщину стенки оболочки с 30 мм (по сравнению с толщиной стенки оболочки прототипа) до 20 .мм и тем самым предотвратить образование внутренних .трещин. По сравнению с известным предлагаемое/устройство обеспечивает повышение качества полого слитка благодар предотвращению образовани трещин со стороны оболочки} повышение экономии металла полого слитка благодар снижению расхода металла при следующей механической обработке, что достигаетс за счет предотвращени расширени оболочки в верхней масти слитка. Действительно, если при получении полого слитка высотой 5,5 м предлагаемым устройством, избыточное давление газа в его верхней части составл ет 0,8-1,07 атм, что избыточное давление газа в верхней части полого слитка известного устрсЛства составл ет 2,31-3,08 атм. В этой св зи расходы метаплг| при последующей механической обработке полого слитка уменьшаютс ориентировочно на 1,8 от массы слитка. Ожидаемый экономический эффект на каждой тонне полого слитка составит 4,32 руб. Формула изобретени Устройство дл получени полого слитка, содержащее изложницу с установленным в ней стержнем в виде обоочки и центрального элемента, размеенного в ней с кольцевым зазором, сосообщенным с магистралью сжатого гаа , отличающеес тем, что, с целью повышени качества поого слитка и снижени расхода меалла , оно снабжено перегородками, асположенными в кольцевом зазоре раздел ющими его по -высоте на изолированные камеры, кажда из которых сообщена с магистралью сжатого газа через регул торы давлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1 1.Акцептованна за вка Японии ff 50 28898, кл. В:22 D 15/00, 1975, 2,Авторское свидетел-ьство СССР по за вке № 2853718/22-02, кл. В 22 D 7/04, 1979.

Pu.i