УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЛИВКИ СЛИТКОВ В ВАКУУМЕ С ИНОКУЛЯТОРАМИ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемая полезная модель относится к металлургическому производству и предназначена для отливки слитков в вакууме.
Известно устройство для отливки слитков в вакууме с инокуляторами (авт. свид. №850303, кл. в 22 D 27/15, опубликованное в бюлл. №28 от 30.07.81 г.), содержащее направляющую трубу, герметично устанавливаемую в крышке вакуумной камеры, изложницу с прибыльной надставкой и воронкой, находящуюся в вакуумной камере и промежуточное разливочное устройство, устанавливаемое через уплотнитель на крышке вакуумной камеры, в котором инокуляторы получают в процессе вакуумной разливки металла за счет выполнения на торце направляющей трубы пазов треугольной формы шириной и глубиной, равными 0,5-1,0 толщины стенки трубы, и длиной паза 0,5-5,0 от его ширины, причем пазы расположены по периметру трубы с шагом 1,0-2,0 от ширины паза.
Недостатком данного устройства является нарушение монолитности материала огнеупора в процессе выполнения пазов и возрастание вероятности загрязнения расплава экзогенными неметаллическими включениями, смываемыми потоками жидкого металла при его контакте с пористой пропиленной поверхностью.
Технический результат - увеличение количества инокуляторов, вводимых в слиток, с исключением возможности повышения экзогенных неметаллических включений в слитке.
Поставленный технический результат по п.1 достигается тем, что в устройстве, содержащим изложницу с прибыльной надставкой и воронкой, установленных в вакуумной камере, в крышке которой соосно изложнице вмонтирована направляющая труба на торце которой выполнены участки из хромомагнезита прямоугольной формы длиной не более 1/4 высоты трубы и шириной, равной удвоенной толщине стенки трубы и расстоянием между участками, составляющим не менее H/R, где Н - высота трубы, R - радиус трубы.
По п.2 участки из хромомагнезита выполнены в виде равнобедренных треугольников, примыкающих друг к другу вплотную, с высотой не более 1/4 высоты трубы и основанием, равным удвоенной толщине стенки трубы.
Предлагаемые устройства отличают участки, выполненные из хромомагнезита, расположенные на торце направляющей трубы с указанными выше параметрами.
Эффект образования капель обеспечивается за счет различной смачи-ваемости жидкой сталью поверхности огнеупоров. Глинозем имеет весьма малый краевой угол смачивания, составляющий по данным работы (Физико-химические свойства окислов. Справочник. М.: «Металлургия», 1978. 472 С.) 0...40°. Для хромомагнезита этот параметр по данным той же работы составляет 166°. При попадании жидкого металла на поверхность малосмачиваемых
хромомагнезитовых участков, за счет действия сил поверхностного натяжения будет проходить процесс образования капель, которые увеличиваются в размерах и в случае превышения силы тяжести капель сил поверхностного натяжения отрываются от торца направляющей трубы и, затвердевая в процессе полета, падают в расплав.
Как следует из описания прототипа, на торце стандартной направляющей трубы имеющей диаметр 28 см, высоту - 40 см и толщину стенки 2 см возможно в среднем образование 60 центров формирования капель в ребрах пазов. Учитывая, что толщина ребра составляет около 1 мм, доля активных центров зарождения капель составляет не более 6...7% от периметра торца трубы.
В предлагаемых вариантах доля поверхности хромомагнезитовых участков от всей внутренней поверхности стандартной трубы составляет 10...12%, что существенно интенсифицирует процесс образования капель при разливке металла в вакууме.
При возрастании ширины хромомагнезитовых участков прямоугольной формы (по п.1) и основания этих участков треугольной формы (по п.2) свыше удвоенной толщины стенки трубы, и увеличении длины прямоугольных участков и высоты треугольных участков более 1/4 высоты трубы, а также при уменьшении расстояния между прямоугольными участками менее величины H/R (где Н - высота трубы, R - радиус трубы), возможно неконтролируемое протекание процесса каплеобразования, что приведет к формированию
рованию капель крупных размеров, попадающих в слиток в жидком состоянии, и снижению эффекта инокуляции.
Сущность поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема устройства для отливки слитков в вакууме с инокуляторами с направляющей трубой, на торце которой расположены прямоугольные участки из хромомагнезита по п.1, на фиг.2 - нижняя часть направляющей трубы с хромомагнезитовыми участками треугольной формы (увеличен элемент А фиг.1) по п.2, на фиг.3 - направляющяя труба с хромомагнезитовыми участками прямоугольной формы по п.1, на фиг.4 - направляющая труба с хромомагнезитовыми участками треугольной формы по п.2.
Устройство по п.1 состоит (фиг.1) из направляющей трубы 1 с расположенными в нижней части трубы хромомагнезитовыми участками 2 прямоугольной формы длиной не более 1/4 высоты направляющей трубы и шириной, равной удвоенной толщине (b) стенки трубы с расстоянием между участками составляющим не менее H/R (где Н - высота трубы, R - радиус трубы), герметично вмонтированной в крышку вакуумной камеры 3, в которой устанавливается изложница 4 с прибыльной надставкой 5 и чугунной воронкой 6. На крышке вакуумной камеры расположено промежуточное разливочное устройство 7 с уплотнителем 8.
В устройстве по п.2 участки из хромомагнезита 2 выполнены в виде равнобедренных треугольников, вплотную примыкающих друг к другу с высотой не более 1/4 высоты трубы и основанием, равным удвоенной толщине стенки трубы (фиг.4).
Устройства по п.1 и п.2 работают следующим образом.
В камере 3 создают необходимый вакуум и начинают разливку металла через промежуточное разливочное устройство 7.
Под воздействием вакуума часть жидкого металла дробится на отдельные капли в пределах трубы 1 и особенно интенсивно на выходе из нее за счет попадания металла на плохо смачиваемую поверхность хромомагнезитовых участков прямоугольной и треугольной формы..
Таким образом, в процессе разливки металла формируются инокуляторы в виде отдельных более или менее крупных капель, которые вместе с жидким металлом поступают в слиток, обеспечивая благоприятную мелкозернистую структуру и подавляя развитие ликвации в литом металле.