УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЛИТЬЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Полезная модель относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке высоколегированных сплавов на основе алюминия.
Известен кристаллизатор для вертикального литья слитков, содержащий корпус с подводящими и отводящими каналами, кожух, разделяющий полость корпуса на форкамеру и охлаждающую камеру, и состыкованную с кожухом гильзу. В верхней части кожуха установлена перегородка с образованием отводящей камеры. В нижней части корпуса по его периметру выполнены два ряда отверстий, причем верхний ряд отверстий расположен над стыком нижнего торца гильзы с кожухом, а нижний ряд отверстий - под ним (Патент РФ №1566579, МПК В22D 11/04).
Конструкция кристаллизатора обеспечивает в процессе литья достаточную равномерность структуры по всему сечению слитка, но ей присущи следующие недостатки. Величина корковой зоны остается довольно высокой, а скорость литья - низкой. Кроме того, получаемые слитки имеют низкое качество ввиду малой возможности регулирования интенсивности охлаждения отливаемого слитка.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является кристаллизатор с корпусом для вертикального литья слитков из алюминия и алюминиевых сплавов, содержащий две изолированные камеры: охлаждающую и форкамеру с подводящими и отводящими каналами. Для подвода жидкой смазки на рабочую поверхность кристаллизатора в верхней части корпуса выполнена проточка. Равномерное перетекание охлаждающей жидкости достигается благодаря вертикальным и горизонтальным перегородкам, которые установлены в камерах. В охлаждающей камере нижняя горизонтальная перегородка установлена выше подводящего канала, а в верхней горизонтальной перегородке выполнена щель посередине. В форкамере горизонтальная перегородка установлена с зазором относительно боковой крышки корпуса кристаллизатора, а вертикальная - с зазором относительно верхней границы форкамеры. В дне форкамеры выполнен дополнительный подводящий канал (Патент РФ №2281183, МПК В22D 11/04, В22D 11/07) - прототип.
Недостатками данного изобретения является значительный объем камеры первичного охлаждения, приводящий к снижению скорости теплопередачи и отвода тепла через стенку кристаллизатора в единицу времени, а также к снижению интенсивности охлаждения поверхностных слоев кристаллизующего слитка, что вызывает увеличение поверхностных ликвационных наплывов.
Задачей полезной модели является увеличение скорости литья и производительности литейных машин при обеспечении высокого качества поверхности отливаемых слитков.
Техническим результатом полезной модели является расширение диапазона регулирования интенсивности охлаждения слитка.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для непрерывного вертикального литья цилиндрических слитков из алюминиевых сплавов, содержащем кристаллизатор, корпус с охлаждающими камерами, подводящими и отводящими охлаждающими каналами, систему подвода жидкой смазки, в корпусе выполнены камера приема и распределения охлаждающей жидкости, и изолированные и концентрично расположенные относительно друг друга кольцевая камера начального охлаждения и кольцевая камера дополнительного охлаждения, при этом устройство снабжено подводящими каналами для поступления охлаждающей жидкости в камеру начального охлаждения через камеру приема и распределения охлаждающей жидкости, двумя патрубками для подачи охлаждающей жидкости в камеру приема и распределения охлаждающей жидкости и двумя патрубками для подачи охлаждающей жидкости в камеру дополнительного охлаждения, нижний торец камеры начального охлаждения и камеры дополнительного охлаждения образован общим съемным вкладышем, в котором выполнены кольцевой пояс выпускных отверстий камеры начального охлаждения и кольцевой пояс отверстий камеры дополнительного охлаждения.
Изобретение поясняется чертежами, на фиг.1 изображен вид устройства сверху; на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1.
Устройство содержит кристаллизатор 1, корпус 2 с выполненными внутри тремя камерами: камера начального охлаждения 3, камера дополнительного охлаждения 4 и камера для приема и распределения охлаждающей воды 5. Камеры изолированы друг от друга перегородками 7 и 8. В верхней части кристаллизатора 1 выполнена проточка 10 для подвода жидкой смазки с каналами 6 для подвода смазки на рабочую поверхность кристаллизатора. Проточка 10 выполнена по всему контуру кристаллизатора, для обеспечения равномерного распределения смазки. Поступление охлаждающей жидкости в кристаллизатор осуществляется по четырем патрубкам 13. Подача охлаждающей жидкости на поверхность слитка происходит через съемный вкладыш 9, в котором выполнены кольцевой пояс выпускных отверстий камеры начального охлаждения и кольцевой пояс выпускных отверстий камеры дополнительного охлаждения.
Устройство работает следующим образом:
До начала литья при помощи электроклапанов (расходомеров), через фланцы, регулируется подача охлаждающей воды в камеры кристаллизатора.
Перед началом разливки в кристаллизатор подается жидкая смазка через проточку 10 для подвода жидкой смазки и по каналам 6 на рабочую поверхность кристаллизатора. Каналы 6 выполнены по всей длине кристаллизатора. Подача смазки осуществляется автоматически, что позволяет улучшить качество литой поверхности слитка.
Затем подается жидкий металл через заливочное устройство (не показано) в кристаллизатор 1, где формируется слиток. Через два патрубка охлаждающая жидкость подается сначала в камеру для приема и распределения охлаждающей воды 5, проходя по каналам 11 и 12, выполненных в перегородках 7 и 8 перетекает в камеру 3 начального охлаждения. Нагреваясь от рабочей стенки кристаллизатора 1, охлаждающая жидкость через отводящие каналы попадает на поверхность слитка по касательной к оси слитка. После отливки 100-150 мм длины слитка через другие два патрубка охлаждающая жидкость поступает только в камеру 4 дополнительного охлаждения. По отводящим каналам охлаждающая жидкость попадает на поверхность слитка.
Расход воды в обеих камерах регулируется в зависимости скорости литья и геометрических размеров слитка.
При помощи данного устройства отливали слитки ⌀ 650 мм из высокопрочного алюминиевого сплава марки В95оч на скоростях 0,9-1,2 м/ч (15-20 мм/мин). При этом отмечалось улучшение качества поверхности отливаемого слитка относительно известных устройств.
Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить скорость теплопередачи и отвода тепла через стенку кристаллизатора в единицу времени, тем самым увеличить интенсивность охлаждения поверхностных слоев кристаллизирующегося слитка и, соответственно, повысить качество поверхности слитка.
Наличие съемного вкладыша с выпускными отверстиями камеры начального охлаждения и камеры дополнительного охлаждения позволяет при замене вставки менять углы подачи воды на поверхность слитка и увеличивать ширину пояса охлаждения слитка.