Установка для непрерывного литья и прессования металлов
INSTALLATION FOR CONTINUOUS CASTING AND PRESSING OF METALS

Изобретение относится к области литья и обработки металлов давлением и может быть использовано при получении сплошных и полых профилей различной конфигурации совмещенными методами непрерывного литья-прессования металлов, в частности, из сплавов с высокой температурой плавления.
Известно устройство для непрерывного литья и прессования металла методом конформ, включающее печь-миксер с питателем и дозатором, кристаллизатор, выполненный в виде диска с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, и сопрягающийся с ним неподвижный дугообразный сегмент с матрицей (Сергеев, В.М. Непрерывное литье - прессование цветных металлов: проблемы цветной металлургии / В.М. Сергеев, Ю.В. Горохов, В.В. Соболев [и др.]. - М: Металлургия, 1990. - 85 с.).
Указанное устройство, предназначенное для получения пресс-изделий из цветных металлов и сплавов совмещенным способом непрерывного литья-прессования, не оснащено системой принудительного охлаждения инструмента, что снижает производительность технологического процесса, поскольку критические температуры оказывают негативное влияние на прочность инструмента. Для решения данной проблемы была предложена схема принудительного охлаждения как прессового инструмента, так и профиля. Устройство включает в себя печь-миксер с расплавом, валок с ручьем и валок с выступом, имеющие водоохлаждаемые полости и образующие закрытый калибр, перекрытый на выходе матрицей, клиновидные полости которой выполнены с возможностью их охлаждения (Довженко, Н.Н. Прессование алюминиевых сплавов: моделирование и управление тепловыми условиями: монография / Н.Н. Довженко, С.В. Беляев, С.Б. Сидельников [и др.]. - Красноярск: ИПК СФУ, 2009. - 256 с.).
Кроме этого, известно устройство для охлаждения установки непрерывного литья и прессования, оснащенное двумя коллекторами для охлаждения, один из которых охватывает внутреннюю и наружную поверхности колеса - кристаллизатора, а другой установлен на верхней поверхности дугообразного сегмента с пресс-матрицей (Патент на полезную модель 111784 Российская Федерация, МПК В21С 25/00, В21С 23/08, заявл. 04.08.2011; опубл. 27.12.2011 г., бюл. №36). Основной недостаток данной системы охлаждения заключается в том, что в связи с неравномерным распределением количества теплоты в кристаллизаторе и неподвижном сегменте, в течение длительного времени конструкция данного устройства не способна обеспечить условия охлаждения отдельных элементов установки.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является устройство управления тепловым режимом непрерывного литья и прессования цветных металлов и сплавов, содержащее дозатор, основание дозатора с установленным на нем электроприводом и роликами, позволяющими изменять положение дозатора, кристаллизатор, неподвижный дугообразный сегмент с матрицей, датчики температуры, установленные на дугообразном сегменте и дозаторе, соединенные с контроллером, который в свою очередь связан с электроприводом, соединенным с шестеренкой, образующей с зубьями на корпусе установки шестеренную передачу. (Патент на изобретение 2657396 Российская Федерация, МПК B22D 11/06, В21С 23/00, заявл. 04.04.2017; опубл. 13.06.2018 г., бюл. №17). Основной задачей изобретения является управление тепловым процессом в момент кристаллизации металла или сплава с момента холодного пуска до наступления установившегося теплового режима работы установки при изменяющихся температурных условиях во времени. Данное устройство принимаем за прототип.
Известное устройство имеет следующие недостатки:
1. Снижение надежности управления тепловым режимом процесса непрерывного литья и прессования в связи со значительной сложностью и многокомпонентностью конструкции предложенной схемы охлаждения установки.
2. Возможность окисления зеркала расплава металла, подаваемого в канавку кристаллизатора.
3. Ограничения по использованию для сплавов с высокой температурой плавления.
Основной задачей заявляемого изобретения является стабилизация теплового режима работы установки для процессов литья и прессования.
Для решения поставленной задачи в установке для непрерывного литья и прессования металлов, содержащей дозатор, колесо-кристаллизатор с кольцевой канавкой на его верхнем основании, сопрягающийся с ней дугообразный сегмент с пресс-матрицей и выступом, согласно изобретению, Установка для непрерывного литья и прессования металлов, содержащая дозатор, колесо-кристаллизатор с кольцевой канавкой на его верхнем основании, сопрягающийся с ней дугообразный сегмент с пресс-матрицей и выступом, согласно изобретению, установка снабжена герметичным защитным корпусом и взаимосвязана с устройством подачи газа, получаемого из сжиженного хладагента, расположенного вне зоны защитного корпуса, которое через регулируемый клапан и патрубок соединено с распределительным коллектором, расположенным над кольцевой канавкой для равномерного охлаждения элементов установки и пресс-изделия, а для выхода отработанного газообразного хладагента установка снабжена выпускным патрубком.
Конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом заключаются введением в систему охлаждения устройства подачи газа, получаемого из сжиженного хладагента и распределительного коллектора, а так же снабжение установки защитным корпусом, которой позволяет совместить охлаждение и защиту колеса-кристаллизатора с находящимся в ней металлическим расплавом от воздействия атмосферного воздуха. Воздействие газообразного хладагента непосредственно на наружные поверхности установки непрерывного литья и прессования и металлической заготовки способствует повышению эффективности их охлаждения и дает возможность получения пресс-изделий из сплавов с высокой температурой плавления.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг. 1 и 2 представлена схема предлагаемого устройства.
Установка для непрерывного литья и прессования металлов состоит из колеса-кристаллизатора 1 с кольцевой канавкой 2 на его верхнем основании, дозатора подачи жидкого металла 3, матрицы 4, дугообразного сегмента 5 с выступом 6, перекрывающим сечение канавки 2, защитного корпуса 7, устройства подачи газа, получаемого из сжиженного хладагента 8, патрубка 9 и клапана регулирования давления 10 для подачи газа в распределительный коллектор 11, выпускной патрубок 12.
Установка работает следующим образом: через дозатор 3, металлический расплав 13 поступает в кольцевую канавку 2 вращающегося колеса-кристаллизатора 1, по ходу движения которого затвердевает и поступает в камеру прессования, образованную сопряжением канавки 2 с дугообразным неподвижным сегментом 5, достигая выступа 6, в результате движущийся слиток за счет активных сил трения распрессовывается по сечению камеры и выдавливается в отверстие матрицы 4, образуя на выходе готовое пресс-изделие 14, В пространство защитного корпуса 7 из устройства подачи газа, получаемого из сжиженного хладагента 8, снабженного регулятором давления 10, позволяющего автоматически поддерживать предварительно заданное избыточное давление и обеспечить постоянную подачу газообразного хладагента 15, через патрубок 9 в распределительный коллектор 11, к элементам установки 4 колесу кристаллизатору 1, дугообразному сегменту 5 и в том числе к металлическому расплаву 13. Нагретый хладагент отводится через выпускной патрубок 12.
Технический результат заключается в воздействии газообразного хладагента непосредственно на наружные поверхности установки непрерывного литья и прессования и металлической заготовки, что способствует повышению эффективности их охлаждения и дает возможность получения пресс-изделий из сплавов с высокой температурой плавления.