Результат интеллектуальной деятельности: Литейное колесо роторной литейной машины

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве медной и алюминиевой катанки, полученной из литой заготовки в непрерывном литейно-прокатном агрегате.

Известен литейно-прокатный агрегат для производства алюминиевой катанки, в состав которого входит литейная машина роторного типа, в литейном колесе которой нарезан калибр, имеющий в своем радиальном сечении трапециевидную форму (см. рис. 2 к статье «Современная тенденция развития непрерывных литейно-прокатных агрегатов алюминиевой катанки». В.А. Чеботарев, А.В. Самсонов, B.C. Коркушко. Тяжелое машиностроение. 10/1998. С. 4).

Недостатки известного технического решения:

- между плоским дном калибра и отливаемой заготовкой образуется толстый газовый слой, который является теплоизолирующим слоем; тем самым он замедляет теплопередачу от заготовки к стенкам литейного колеса; а это замедляет скорость литья заготовки;

- малые значения углов между дном калибра и его боковыми гранями приводят к появлению повышенных термических напряжений в этих углах, что снижает долговечность литейного колеса.

Технический результат изобретения - повышение производительности процесса литья заготовки за счет улучшения теплопередачи от отливаемой заготовки к литейному колесу благодаря уменьшению толщины теплоизолирующего газового слоя, а также повышение долговечности литейного колеса за счет снижения величины термических напряжений в углах дна калибра благодаря увеличению этих углов до максимально возможной величины.

Указанный технический результат достигают за счет использования литейного колеса роторной литейной машины с калибром в виде трапеции в радиальном сечении колеса, отличающегося тем, что дно калибра выполнено с впадиной в виде равнобедренного треугольника, в котором угол при вершине треугольника и углы, образованные сторонами треугольника и боковыми сторонами трапеции, равны между собой и составляют 123°…130°.

Предлагаемое изобретение проиллюстрировано следующими фигурами:

фиг. 1 - схема литейно-прокатного агрегата, в который входит предлагаемая литейная машина;

Фиг. 2 - радиальное сечение литейного колеса (сечение А-А на фиг. 1).

Предлагаемая литейная машина входит в литейно-прокатный агрегат, который состоит из литейной машины 1, правильной машины 2, ножниц 3 и короба 4 для сбора обрезков заготовки (см. фиг. 1).

Литейная машина 1 включает верхнее натяжное колесо 5 и нижнее литейное калиброванное колесо 6, которые охвачены бесконечной лентой 7. В литейном колесе 6 нарезан калибр, который совместно с лентой 7 образует литейный желоб 8, радиальное сечение которого показано на фиг. 2. В процессе вращения литейного колеса 6 по часовой стрелке (стрелка 9 на фиг. 1) литейный желоб 8 превращается в подвижный кристаллизатор, на вход 10 которого подают жидкий металл, а на выходе 11 из которого получают литую заготовку (на фиг. 1 она показана траекторией ее движения 12).

Для жидкого металла имеется ванна 13, которая трубкой-питателем 14 соединена с входом 10 подвижного кристаллизатора. С целью получения геометрически правильной формы радиального сечения литейного желоба 8 литейное колесо оборудовано прижимным роликом 15, продольная ось которого установлена по своей высоте на одном уровне с осью 16 литейного колеса 6.

Для повышения производительности роторной литейной машины 1 в радиальном сечении калибра литейного колеса 6 дно калибра выполняют с впадиной в виде равнобедренного треугольника 17 (см. фиг. 2). Такое усовершенствование позволяет нижнюю часть трапеции разделить точкой 18 на две зоны охлаждения: 19 и 20; в результате разделяется на две зоны и тонкий газовый слой, в каждой из которых он становится в 2…3 раза тоньше; и таким образом улучшаются условия теплопередачи от охлаждаемого металла к литейному колесу 6, что в свою очередь повышает производительность роторной литейной машины 1. Появление на дне калибра угла β₁ (см. фиг. 2) позволяет увеличить углы β₂ и β₃. Увеличение указанных углов до максимально возможной величины значительно снижает вероятность появления температурных трещин в литейном колесе 6. Максимальным каждый из углов β₁; β₂ и β₃ будет в том случае, когда все три угла будут равны между собой и будут находиться в диапазоне, при этом их величина составит 123…130° (см. также приложение). Если углы β₁; β₂ и β₃ будут меньше, то при выходе заготовки из калибра будет происходить ее закусывание в калибре и, как следствие, трещинообразование в слитке. Если углы β₁; β₂ и β₃ будут больше, то форма поперечного сечения заготовки будет неоправданно искажена, что потребует в процессе ее прокатки дополнительных проходов.

Итак, при использовании калибра с такими геометрическими параметрами в предлагаемом изобретении обеспечивается получение следующих результатов:

1. Выполнение дна калибра с впадиной в виде равнобедренного треугольника разделяет надвое газовый слой, содержащийся между отливаемой заготовкой и дном калибра, уменьшая тем самым его толщину и улучшая условия теплоотвода от заготовки и, в конечном счете, повышая производительность литейного комплекса.

2. Выполнение дна калибра с впадиной в виде равнобедренного треугольника позволяет максимально увеличить углы у основания радиального сечения калибра, что снижает вероятность появления термических трещин в углах калибра.

3. Выполнение всех трех углов у основания трапециевидного радиального сечения калибра одинаковыми по своей величине дополнительно снижает вероятность появления термических трещин в углах калибра.

На фиг. 2 приведено радиальное сечение калибра. Исходные данные для вывода рабочей формулы:

Из геометрических соображений получаем два уравнения:

Значение (1) подставляем в выражение (3) и (4); получаем рабочую формулу

Значение (2) подставляем в выражение (5), получаем

β=(2/3)4,5°+120°=123°

β=(2/3)15°+120°=130°