МОДЕЛЬНО-ОПОЧНАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И УСТАНОВКИ БАНДАЖА НА НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ИЗЛОЖНИЦЫ ЛИТЬЕМ

Полезная модель относится к металлургии и литейному производству, в частности к упрочнению чугунных сталеразливочных изложниц путем (при помощи) установки на их наружной поверхности бандажей методом литья, включая метод литья по газифицируемым моделям (ЛГМ).
Известны литые стальные бандажи и установка их литьем на чугунных сталеразливочных изложницах для предотвращения образования в них сквозных продольных трещин [Николайчик, Н.П. Повышение стойкости изложниц / Н.П.Николайчик. - М.: ГНТИ литературы по черн. и цветн. металлургии, 1956; с.195-207; рис.137, рис.139, рис.140]. Литые бандажи изготавливают в песчано-глинистых формах, получаемых с использованием обычной (традиционной, распространенной) модельно-опочной оснастки, содержащей деревянную или металлическую модель, подмодельную плиту, парные опоки с втулками и штырями. Предварительно отлитый стальной бандаж устанавливают в форме изложницы, на нижнем ее основании на чугунных подставках (жеребейках), а на верхнем основании - с помощью изогнутых стальных стержней и клиньев. После заливки формы чугуном бандаж может быть влитым в тело изложницы (внутренний бандаж) или прилегающим к наружной поверхности изложницы (наружный бандаж).
Недостатками данных бандажей и их установок на изложницах являются необходимость предварительной отливки бандажей, для чего нужна деревянная или металлическая модель, опочная оснастка, установка бандажей в форме изложницы, смещение потоком металла при заливке формы, затруднения, связанные с установкой бандажа в средней части по высоте изложницы.
Известны: изложница для разливки металла с бандажом, выполненным гофрированным из металлической полосы [А.С. №242337 СССР, B22D 7/00, 1969]; изложница для отливки слитков, снабженная бандажом, состоящим из отдельных секций, соединение которых выполнено в виде симметрично расположенных на их концах пазов и выступов [А.С. №270966 СССР, B22D 7/06, 1970]; бандаж для изложниц и поддонов, выполненный многослойным из непрерывной стальной ленты [А.С. №282612 СССР, B22D 7/12, 1970]. Вышеприведенные бандажи: гофрированный, рулонированный и секционный, выполненные из специального стального проката, устанавливают в форме при отливке изложниц.
Общими недостатками данных бандажей для изложниц являются сложность и трудоемкость их изготовления, расход дорогостоящего стального полосового и сортового проката, необходимость установки бандажа в форме изложницы (на подставках, круглых изогнутых стальных стержнях, клиньях).
Известна чугунная сталеразливочная глуходонная изложница с криволинейной наружной поверхностью для сортового слитка с литым стальным бандажом, влитым в бурт на открытом (верхнем) торце [Кукса, А.В. Чугунные сталеразливочные изложницы / А.В.Кукса. - М.: Металлургия, 1989; с.109-111, с.114-115, с.152 - [119]; рис.54, рис.55; а.с. №233178 СССР, B22D 7/06, 1968].
Недостатками такой изложницы с внутренним литым бандажом являются образование в процессе эксплуатации угловых продольных трещин в средней части по высоте изложницы (между расширяющимися кверху и книзу коническими утолщениями), опасность ее дальнейшей эксплуатации, хотя трещина не выходит на открытый торец; отсутствие бандажа и сложность его установки в вышеуказанном месте изложницы известными (традиционными) приемами.
Наиболее близким к предлагаемому является изготовление разнообразной многочисленной номенклатуры отливок с использованием модельно-опочной оснастки, содержащей газифицируемую модель и опоку-контейнер, методом литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) [Шуляк, B.C. Литье по газифицируемым моделям / B.C.Шуляк. - СПб.: НПО «Профессионал», 2007; с.198-214 Озеров, В.А. Литье по моделям из пенополистирола / В.А.Озеров, B.C.Шуляк. Г.А.Плотников. - М.: Машиностроение, 1970; с.128-142, рис.73. Степанов, Ю.А. Литье по газифицируемым моделям / Ю.А.Степанов, Д.С.Гришин, В.П.Кирпиченков, В.А.Павлов, B.C.Шуляк. - М.: Машиностроение, 1976; с.76-78, рис.48 - прототип], при использовании которого газифицируемую (пенопластовую) модель с литниковой системой устанавливают в опоку-контейнер, засыпают сухим песком без связующего, после чего полученную форму уплотняют, а затем заливают металлом. При этом модель газифицируется, а ее место занимает металл. После затвердевания и охлаждения отливку извлекают из формы, отделяют литники, обрубают и зачищают.
Однако данная модельно-опочная оснастка литья по газифицируемым моделям не используется при изготовлении и установке бандажей на наружной поверхности изложниц литьем.
В этой связи важной задачей является создание модельно-опочной оснастки для изготовления и установки бандажа на наружной поверхности изложницы литьем, позволяющей методом литья по газифицируемой модели совместить в одну операцию изготовление (отливку) бандажа и установку его в любом месте (на верхнем, нижнем торцах или в средней части) наружной поверхности изложницы, производить формовку в специальной опоке сухим песком без связующего, а затем заливку металлическим расплавом и, тем самым, упрочнить изложницу бандажом, прилегающим к ее наружной поверхности, что обеспечит предотвращение образования сквозных продольных трещин (в том числе угловых в средней части по высоте) в изложницах, позволит увеличить срок службы и снизить удельный расход изложниц.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание новой модельно-опочной оснастки для изготовления и установки бандажа на наружной поверхности изложницы литьем, содержащей модель бандажа, выполненную газифицируемой из пенопласта, и специальную опоку, позволяющие одновременно (заодно) производить изготовление цельнолитого бандажа и его установку на наружной поверхности изложницы, что позволит разработать несложный, менее трудоемкий технологический процесс упрочнения изложниц бандажами, увеличить стойкость (в наливах) и снизить удельный расход изложниц на тонну выплавленной стали (кг/т).
Указанный технический результат достигается тем, что в модельно-опочной оснастке для изготовления и установки бандажа на наружной поверхности изложницы литьем, содержащей газифицируемую модель и опоку, газифицируемая модель выполнена из пенопласта в виде двух симметричных частей с литниковой системой с возможностью установки на наружной поверхности изложницы и соединения ее частей по сопрягаемым поверхностям склеиванием, и опоку, выполненную в виде жакета с возможностью обхвата изложницы с моделью и литниковой системой и фиксации (закрепления) в месте установки под заливку расплавом стали, причем внутренняя поверхность модели соответствует конфигурации наружной поверхности изложницы, при этом на изложнице выполнены приливы-кронштейны для предупреждения сползания (смещения) литого бандажа в осевом направлении.
Причем на внутренней поверхности газифицируемой модели выполнен слой из податливого графитового покрытия.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена модель бандажа, выполненная газифицируемой из двух частей с литниковой системой, а на фиг.2 - эта же модель в собранном (склеенном) виде; на фиг.3 - газифицируемая пенопластовая модель бандажа с литиковой системой, установленная на наружной поверхности изложницы на месте будущего бандажа; на фиг.4 - модель, заформованная сухим песком без связующего в жакете с шарнирным соединением и штыревым запором, обхватывающем изложницу и модель с литниковой системой; на фиг.5 - изложница с отлитым бандажом, опоясывающим и прилегающим к наружной поверхности изложницы в заданном месте, установленным с помощью (при помощи) предлагаемой модельно-опочной оснастки; показаны приливы-кронштейны для предупреждения спадания бандажа, отлитого по газифицируемой модели.
Модельно-опочная оснастка состоит (включает) из газифицируемой пенопластовой модели бандажа (например, гофрированного), выполненной из двух частей: части 1 и части 2 с литниковой системой 3. Первая 1 и вторая 2 части, установленные на наружной поверхности изложницы и соединенные между собой по сопрягаемым поверхностям 4 склеиванием (фиг.1 и фиг.2), образуют модель в собранном виде 5. Внутренняя поверхность модели 5 бандажа соответствует конфигурации наружной поверхности изложницы 6 в устанавливаемом месте. На внутренней поверхности газифицируемой модели 5 выполнен слой 7 (фиг.3 и фиг.4) из податливого графитового материала для обеспечения свободной усадки бандажа после заливки при его затвердевании и охлаждении. Модельно-опочная оснастка содержит также жакет 8 с шарнирным соединением 9 и штыревым запором 10 (фиг.4) для фиксации (закрепления) его при установке на наружной поверхности изложницы под заливку. Для предотвращения сползания бандажа в осевом направлении на изложнице 6 выполнены приливы-кронштейны 11 (фиг.5).
Использование (применение) модельно-опочной оснастки для изготовления и установки бандажа на наружной поверхности изложницы литьем заключается в следующем. После установки частей 1 и 2 с литниковой системой 3 газифицируемой модели 5 на наружной поверхности изложницы 6 (например, в средней части ее по высоте) и соединение их по сопрягаемым поверхностям 4 склеиванием, устанавливают жакет 8 с шарнирным соединением 9 и штыревым запором 10 с обхватом изложницы 6 и модели 5 с литниковой системой 3 и фиксируют ее в этом положении. После заполнения жакета 8 сухим песком без связующего с легким уплотнением и заливки полученной формы расплавом стали, под действием температуры металла происходит термодеструкция (плавление, испарение, газификация) пенопласта модели 5. Полость, которую занимала модель, заполняет металл, то есть одновременно с заливкой происходит (производится) изготовление (отливка) и установка бандажа 12. Приливы-кронштейны 11 выполненные на изложнице 6 предотвращают сползание бандажа 12 в осевом направлении (фиг.5).
Слой 7 (фиг.3 и фиг 4), выполненный на внутренней поверхности модели 5 из податливого графитового материала (краски или натирки) обеспечивает свободную усадку бандажа, выполняет функцию смазки при скольжении бандажа, сокращающего свои линейные размеры, по поверхности прилегания его к изложнице.
Таким образом, предлагаемая модельно-опочная оснастка для изготовления и установки бандажа на наружной поверхности изложницы литьем позволяет разработать новый эффективный технологический процесс упрочнения чугунных сталеразливочных изложниц. Она пригодна не только для упрочнения изложниц для сортового (блюмингового) слитка с квадратным поперечным сечением, но и для изложниц для листового (слябингового) слитка с прямоугольным поперечным сечением, изложниц для кузнечных слитков с многогранным поперечным сечением и изложниц для круглых слитков с круглым поперечным сечением. Ее можно применять также для бандажирования (ремонта) изложниц, уже побывавших в эксплуатации с наметившимися трещинами в их стенках и углах.
Предлагаемая модельно-опочная оснастка для изготовления и установки бандажа на наружной поверхности изложницы литьем по газифицируемой модели удобна и технологична. Ее использование позволит обеспечить увеличение стойкости, снижение удельного расхода изложниц и в целом снизить себестоимость тонны выплавленной стали.