ИЗЛОЖНИЦА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФЕРРОТИТАНА

Полезная модель относится к металлургии, а именно к изложницам для разливки расплава высокопроцентного ферротитана, охлаждения расплава и последующего дробления образовавшегося слитка посредством термоудара непосредственно в изложнице.
Многофункциональная изложница должна надежно функционировать на протяжении всего рабочего цикла и быть стойкой к многоразовым циклическим нагрузкам, вызываемым большими колебаниями температур. Наиболее значительные температурные градиенты в конструкции изложницы возникают при разрушении слитка ферротитана в процессе термоудара (охлаждения слитка водой), при этом разрушение изложницы не должно происходить ранее выполнения регламентированного количества рабочих циклов.
Известна изложница для изготовления ферротитана, выполненная из чугуна, с регламентированными геометрическими размерами, изложница армирована в продольном и поперечном направлении стальными прутками и снабжена цапфами для транспортировки (патент RU № 156040, опубл. 27.10.2015) - прототип. После заливки расплава в процессе охлаждения и затвердевания металла происходит термическая усадка с образованием воздушного зазора между слитком и стенками изложницы. Затем производится душирование слитка водой. В результате интенсивного охлаждения в теле слитка возникают напряжения, которые превышают предел его прочности - происходит термоудар. В слитке ферротитана образуется множество мелких трещин, благодаря которым значительно облегчается последующее дробление его на требуемую фракцию.
Недостатком данной конструкции является относительно непродолжительный жизненный цикл изложницы при эксплуатации из-за образования сквозных трещин в стенках изложницы, возникающих из-за температурных напряжений в процессе душирования слитка, так как в образовавшуюся воздушную прослойку между слитком и стенками изложницы проникает вода и интенсивно отбирает тепло с внутренних поверхностей стенок изложницы. Из-за большого температурного градиента возникают термические напряжения, и в стенках ванны начинают образовываться трещины, которые в процессе эксплуатации достигают критической величины. В образовавшиеся трещины затекает расплав ферротитана, который контактирует со стальной арматурой, разрушая ее. Кроме того, для нормальной работы изложницы на нее накладываются жесткие требования по геометрии, что ограничивает ее применение.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является увеличение срока эксплуатации изложницы.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении полезной модели, является создание изложницы с повышенной стойкостью к термическим нагрузкам при сохранении жестких ограничений изложницы по геометрическим параметрам.
Технический результат достигается тем, что изложница для изготовления ферротитана, включающая чугунную монолитную ванну, образованную основанием и боковыми продольными и поперечными стенками, армированную стальными прутками и снабженную цапфами для транспортировки, согласно полезной модели, в центре боковой продольной стенки ванны установлен стальной фигурный закладной элемент, края которого выходят на наружную и внутреннюю поверхности стенки, при этом все стальные детали изложницы снабжены антипригарным покрытием.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена изложница с продольной стенкой 1 и закладным фигурным элементом 2; на фиг. 2 изображено продольное сечение изложницы, где показан стальной армирующий пруток 3 и цапфы 4.
Сущность полезной модели
Благодаря антипригарным покрытиям, все стальные детали не привариваются к чугунным конструкциям изложницы и могут при температурных расширениях смещаться относительно чугунных элементов изложницы. Это гарантирует снятие напряжений между стальными и чугунными деталями, которые могут возникнуть из-за разности коэффициентов температурного расширения. При отливке изложницы в литейную форму в одну из продольных боковых стенок по центру устанавливают стальной закладной фигурный элемент. При разливке ферротитана под действием термических напряжений в месте соприкосновения закладного элемента образуется тепловой зазор, который дает возможность стенкам изложницы смещаться относительно друг друга. В результате создается незамкнутая силовая конструкция стенок изложницы, в которой температурные напряжения не достигают критических величин. Из-за небольшого коэффициента температурного расширения зазор не превышает 1-2 мм, а из-за высокой вязкости расплав не может затечь в зазор такого размера. Дополнительно изогнутая траектория закладного элемента гарантирует длительную защиту изложницы от вытекания металла.
Таким образом, использование предлагаемой изложницы позволяет до 70% увеличить срок ее эксплуатации по сравнению с прототипом.