УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЛИТЬЯ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЯ И АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Полезная модель относится к металлургии и может быть использована, например, при отливке слитков из алюминия и его сплавов, преимущественно высоколегированных сплавов.
Известен кристаллизатор для литья слитков, содержащий камеру, стенки и крышку с отверстием, в которое вставлена формирующая гильза (Авторское свидетельство СССР №1154033, В22D 11/04, 1985).
Недостатком известного кристаллизатора является низкое качество отливаемых слитков ввиду малой возможности регулирования интенсивности охлаждения стенок формирующей гильзы, что приводит к неравномерному отводу тепла по высоте слитков разных типоразмеров. Кроме того, параметры L-образной пластины зависят от толщины отливаемых слитков, высоты гильзы, которая зависит от вида отливаемых сплавов, для чего эти пластины должны постоянно заменяться.
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, 1994).
Конструкция кристаллизатора обеспечивает 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 к заявляемому устройству является литейная машина для производства слитков из алюминиевых сплавов включающая кристаллизаторы для литья цилиндрических слитков по технологии NuMax (ссылка на сайт: www.wagstaff.com). Существующие современные литейные машины отличаются очень плотным размещением кристаллизаторов на одном литейном столе, тем самым обеспечивая высокую производительность литейных агрегатов. Каждый кристаллизатор состоит из корпуса с охлаждающими камерами, подводящими и отводящими охлаждающими каналами. Кристаллизатор снабжен патрубками для подачи охлаждающей жидкости и системой подвода жидкой смазки. При литье с непосредственным охлаждением теплоотвод осуществляется двумя способами: сначала через стенку кристаллизатора при контакте расплава алюминия со стенкой, а затем при непосредственном контакте (прямое охлаждение слитка потоком воды, выходящей из кристаллизатора. Конструкции современных кристаллизаторов обеспечивают хорошую структуру поверхности слитков за счет правильно подобранных параметров охлаждения и смазки.
Однако прототип обладает следующим недостатком. Технологический процесс литья выполняется с высокими скоростями и требует максимальной автоматизации для обеспечения качества слитков. Основным видом брака становится отклонение от геометрических размеров отливаемых слитков, вызванных износом литейной оснастки, что сложно контролировать, когда на литейном столе одновременно может литься более 100 слитков. Износ литейной оснастки, либо неправильная сборка или засорение каналов подвода охлаждающей воды, может привести к прорыву горячим металлом корки отливаемого слитка и аварийной остановке литья, для исключения чего литейщик вручную перекрывает доступ металла к кристаллизатору, в котором произошел прорыв, специальной заглушкой. Предугадать в каком кристаллизаторе может произойти прорыв невозможно. После перекрытия потока металла заглушкой, напор охлаждающей воды не останавливается, и литейная машина продолжает работать, отливая слитки в исправные кристаллизаторы. Но, бракованный слиток из кристаллизатора, в который перестал поступать горячий металл, также продолжает опускаться вместе со всеми остальными и когда его торец попадает в зону действия напора охлаждающей воды, она, ударяясь о поверхность торца слитка, меняет направление и ударяет соседние хорошие слитки, что приводит к их искривлению. Количество слитков, которые могут подвергнуться удару измененного напора воды в зависимости от положения может быть от двух до четырех штук.
Задачей является разработка конструкции, исключающей либо снижающей влияние прорыва горячего металла в зоне прорыва на хорошие слитки, и как следствие, снижение количества бракованной продукции из-за кривизны слитков.
Технический результат заключается в исключении попадания воды на соседние слитки во время литья, за счет установки вокруг кристаллизатора в нижнем торце корпуса защитных пластин.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для непрерывного вертикального литья цилиндрических слитков из алюминиевых сплавов, содержащем кристаллизаторы, размещенные в корпусе с охлаждающими камерами, установленными на литейном столе, подводящие и отводящие охлаждающие каналы, патрубки для подачи охлаждающей жидкости, систему подвода жидкой смазки, согласно заявляемому решению, на нижнем торце корпуса с охлаждающими камерами со стороны выхода слитка из кристаллизатора, шарнирно закреплено не менее двух подпружиненных металлических щитков, изогнутых идентично поверхности слитка, и размещенных с возможностью отклонения воды от поверхности отливаемых слитков из близлежащих кристаллизаторов.
Конструкцию дополняет частный отличительный признак.
Длина щитка может составлять от 1 до 1,5 диаметра выхода кристаллизатора.
Заявляемая конструкция поясняется рисунками, где на фиг.1 показан общий вид устройства, на фиг.2 - кристаллизатор после перекрытия потока металла заглушкой.
Устройство содержит кристаллизатор 1, помещенный в корпус с охлаждающими камерами 2, подводящими 3 и отводящими охлаждающими каналами 4. Каналы 4 соединены с патрубками для подачи охлаждающей жидкости 5. Корпус 2 снабжен системой подвода жидкой смазки 6. В кристаллизатор жидкий металл попадает через керамическую втулку 7. На нижнем торце корпуса с охлаждающими камерами 2 со стороны выхода слитка из кристаллизатора 1, шарнирно закреплено не менее двух подпружиненных металлических щитков 8. Металлические щитки 8 изогнуты идентично поверхности слитка, и размещены с возможностью отклонения воды от поверхности отливаемых рядом слитков. На нижнем торце корпуса с охлаждающими камерами 2 со стороны выхода слитка из кристаллизатора 1, шарнирно закреплено не менее двух подпружиненных металлических щитков 7, изогнутых идентично поверхности слитка, и размещенных с возможностью отклонения воды от поверхности отливаемых слитков из близлежащих кристаллизаторов. Длина щитка 8 составляет 1 или 1,5 диаметра выхода кристаллизатора.
Устройство работает следующим образом:
1. Литье цилиндрических слитков без аварии: Перед началом литья цилиндрических слитков подается охлаждающая жидкость через патрубок 5, где она равномерно распределяется в корпусе с охлаждаемыми камерами 2. Затем в кристаллизатор подается жидкая смазка системой для подвода жидкой смазки 6 и далее по каналам на рабочую поверхность кристаллизатора. Подача смазки осуществляется автоматически. Жидкий металл поступает в кристаллизатор после заполнения охлаждающей жидкостью и смазкой всех кристаллизаторов литейного стола. Жидкий металл через керамическую втулку 7 попадает в кристаллизатор 1, где формируется слиток. Во время литья металла, охлаждающая жидкость, перемещаясь через корпус с охлаждаемыми камерами 2, далее через подводящие 3 и отводящие каналы 4 и нагреваясь от рабочей стенки кристаллизатора 1, попадает на поверхность слитка по касательной к оси слитка формируя чистую и ровную поверхность без отклонений от требуемой геометрии на каждом из отливаемых слитков. Подпружиненные металлические щитки 8 не работают.
2. Литье цилиндрических слитков во время аварии:
При пуске или во время литья могут возникнуть аварийные ситуации с прекращением подачи жидкого металла в кристаллизатор 1. Подача охлаждающей жидкости и подача жидкой смазки осуществляется автоматически. Слиток прекращает формироваться, но бракованный слиток из кристаллизатора 1, в который перестал поступать горячий металл, также продолжает опускаться вместе со всеми остальными и когда его торец попадает в зону действия напора охлаждающей воды, она, ударяясь о поверхность слитка, меняет направление и ударяет в установленные по периметру подпружиненные щитки 8. Поток охлаждающей жидкости в сформированной камере из щитков 8 может перемещаться только вниз, не касаясь поверхности соседних слитков.
Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить выход годного на 2,6% на одной плавку, снизить количество бракованной продукции по причине кривизны слитков и улучшить условия труда литейщиков.