Устройство для разливки хрупких сплавов

Полезная модель относится к области металлургии сплавов, характеризующихся повышенной хрупкостью, преимущественно сплавов комплексных модификаторов и лигатур на основе ферросилиция, ферроникеля, никеля, меди или железомедной основе, со щелочноземельными и редкоземельными металлами для внепечной обработки чугуна и стали в машиностроении и металлургии, а именно к устройствам для разливки таких сплавов.
Известно устройство для непрерывной разливки сплава, преимущественно ферросплава содержащее два водоохлаждаемых валка с водоохлаждаемыми ребордами, установленными с возможностью вращения навстречу друг другу, и при этом реборды расположены на противоположных торцах валков с образованием сопряженными поверхностями валков и реборд емкости для расплава и поверхностей для кристаллизации двух профилей (RU 2101131).
Хотя устройство, выбранное в качестве прототипа, конструктивно просто и обеспечивает условия для кристаллизации комплексных сплавов и лигатур на основе ферросилиция, но в процессе эксплуатации выявились некоторые его недостатки.
Высокая температура схода с валков закристаллизовавшегося сплава (от 500 до 700°C) приводит к спеканию пластин сплава в технологической таре, длительному остыванию и необходимости последующего многостадийного измельчения полученного сплава в дробилках.
Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно, повышение качества получаемого материала за счет предотвращение спекания пластин сплава при одновременном обеспечении частичного измельчения и очистки от поверхностного окисного налета.
Указанная задача решается за счет того, что устройство для разливки сплавов комплексных модификаторов и лигатур, содержащее два установленных с возможностью вращения навстречу друг другу охлаждаемых валка с ребордами, расположенными на противоположных торцах валков с образованием сопряженными поверхностями валков и
реборд емкости для расплава и поверхностей для кристаллизации двух профилей, согласно полезной модели, устройство снабжено реверсивно вращаемой водоохлаждаемой емкостью для сухого охлаждения закристаллизовавшегося сплава, на внутренней поверхности которой закреплены наклонные лопасти и встроены ковшовые захваты, а на торцевой стенке выполнено центральное отверстие для загрузки и разгрузки сплава.
Использование дополнительного охладителя позволяет снизить температуру полученного материала с 500-700°C до 50°C. Поскольку сплавы модификаторов и лигатур не обладают пластическими свойствами, то в процессе охлаждения и перемещения посредством внутренних ребер охладителя они частично измельчаются, а при переключении направления вращения охладителя возвращаются этими же ребрами к разгрузочному окну при одновременном частичном измельчении.
Получаемые на данной установке сплавы на основе ферросилиция, ферроникеля, никеля или железомедной основе, со щелочноземельными и редкоземельными металлами содержат элементы, которые не допускают контакта с водой, так как в этом случае активные компоненты, такие как SiMg, SiCa, Si(PM3) и др., вступая в реакцию с водой, частично разлагаются с выделением водорода. Указанные реакции не только ухудшают качество получаемого материала, но и создают угрозу взрыва. Поэтому вместо широко известных установок мокрого охлаждения требуется применение сухого охлаждения.
Заявленная совокупность признаков полезной модели обеспечивает достижение следующего технического результата: повышение качества получаемого материала за счет предотвращения спекания пластин сплава при одновременном обеспечении частичного измельчения.
Проведенные патентные исследования показали соответствие заявляемого устройства критерию «новизна».
Указанное устройство также соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен внешний вид устройства для разливки комплексных сплавов, на фиг. 2 показана емкость-кристаллизатор со снятым укрытием, а на фиг. 3 показан в разрезе вторичный охладитель.
Указанное устройство содержит в едином конструктивном исполнении, на единой подвижной платформе: емкость-кристаллизатор 1 для приема и кристаллизации жидкого сплава, образованную поверхностями двух сопряженных, вращающихся навстречу потоку сплава, подаваемого по заливочному желобу 2, водоохлаждаемых валков 3 с ребордами 4 (см. фиг. 2), расположенными на противоположных торцах валков, на поверхностях которых в процессе вращения валков «намораживаются» из расплава две, расходящиеся в противоположные стороны, полосы закристаллизовавшегося сплава толщиной до 5 мм, который для вторичного сухого охлаждения, поступает посредством пластинчатого конвейера 5 во вторичный охладитель 6.
Вторичный охладитель 6 для сухого охлаждения выполнен в виде реверсивно вращаемой емкости с водоохлаждаемыми стенками: одна торцевая стенка глухая и служит для крепления приводного вала вращения охладителя 6 вокруг горизонтальной оси, подачи и слива охлаждающей жидкости, а другая торцевая стенка имеет центральное отверстие 8, служащее загрузочным и разгрузочным окном, и перекидной лоток 10 для приема с конвейера 5 охлаждаемого сплава и его разгрузки из охладителя 6 в технологическую тару 9.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
На вращающиеся валки 3 с ребордами 4, образующими емкость кристаллизатора по заливочному желобу 2 подается расплав. «Намораживающиеся» на валках 3 полосы закристаллизовавшегося сплава расходятся в разные стороны и поступают на пластинчатый конвейер 5, подающий куски сплава по перекидному лотку 10 (фиг. 3) через загрузочное окно 8 в полость вторичного охладителя 6.
Вторичное сухое охлаждение сплава до температуры не более 50°C происходит за счет конвективного и контактного теплообмена с внутренней водоохлаждаемой стенкой охладителя 6 в процессе перемешивания и перемещения сплава от входного отверстия к задней торцевой стенке посредством ряда стальных лопастей 7, закрепленных в определенном порядке на его внутренней стенке под определенными углами к оси вращения охладителя 6. На фиг. 3 показано, что стальные лопасти 7 закреплены на ковшовых захватах 11, которые, в свою очередь, закреплены на внутренней стенке. Поскольку комплексные сплавы модификаторов и лигатур не обладают пластическими свойствами и весьма хрупки, в процессе схода с валков 3 кристаллизатора 1 на конвейер 5 и перемешивания в охладителе 6 они частично измельчаются. Охлажденный сплав, в виде кусков пластин произвольной формы размером преимущественно от 20 до 100 мм в плане и толщиной от 1 до 5 мм, после переключении направления вращения охладителя 6 и перевода перекидного лотка 10 в положение разгрузки, с помощью тех же лопастей 7, перемещается в обратную сторону к разгрузочному окну 8, посредством встроенных ковшевых захватов 11 и перекидного лотка 10 попадает в технологическую тару 9, далее сплав может быть использован по назначению без дополнительного дробления.