Результат интеллектуальной деятельности: КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЛИТЬЯ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЯ И АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, 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, В 22 D 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.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому кристаллизатору является 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 В 22 D 11/04).

Конструкция кристаллизатора-прототипа 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.

Задачей изобретения является разработка конструкции кристаллизатора, которая при обеспечении высокого качества поверхности отливаемых слитков позволяет увеличить скорость литья, а следовательно, увеличить производительность литейных машин.

Техническим результатом изобретения является достижение возможности регулирования интенсивности охлаждения отливаемого слитка при высокой скорости его охлаждения.

Поставленная задача решается тем, что в кристаллизаторе для вертикального литья слитков из алюминия и алюминиевых сплавов, содержащем корпус с охлаждающей камерой и форкамерой, подводящими и отводящими каналами, выполненными в обеих камерах, согласно предлагаемому изобретению в верхней части корпуса кристаллизатора выполнена проточка с каналами для подвода жидкой смазки на рабочую поверхность кристаллизатора, а охлаждающая камера и форкамера выполнены изолированными друг от друга и в них установлены вертикальные и горизонтальные перегородки с возможностью равномерного перетока охлаждающей жидкости; причем в охлаждающей камере нижняя горизонтальная перегородка установлена выше подводящего канала с зазором относительно боковой крышки корпуса кристаллизатора, а в верхней горизонтальной перегородке выполнена щель посередине; кроме того, вертикальная перегородка установлена с зазором относительно верхней границы охлаждающей камеры, в форкамере горизонтальная перегородка установлена с зазором относительно боковой крышки корпуса кристаллизатора, а вертикальная перегородка - с зазором относительно верхней границы форкамеры; при этом в дне форкамеры выполнен дополнительный подводящий канал.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критерию «новизна».

Сущность изобретения поясняется графическим материалом.

На чертеже изображен кристаллизатор, общий вид.

Кристаллизатор для вертикального литья слитков из алюминия и алюминиевых сплавов содержит корпус 1 с выполненными внутри двумя камерами. Охлаждающая камера 2 и форкамера 3 разделены герметичной перегородкой. Задняя стенка корпуса 1 закрыта вертикальной крышкой 4. В верхней части корпуса 1 кристаллизатора выполнена проточка для подвода жидкой смазки 5 с каналами 6 для подвода смазки на рабочую поверхность кристаллизатора. Сверху проточка с каналами закрыта крышкой 7. Проточка для подвода жидкой смазки 5 выполняется по всему контуру кристаллизатора, чтобы обеспечить равномерное распределение смазки. В охлаждающей камере 2 установлены вертикальные 8 и горизонтальные перегородки 9, 10, обеспечивающие равномерный поток охлаждающей жидкости. Подвод охлаждающей жидкости в охлаждающую камеру 2 выполняется через канал 11 в боковой крышке 4 корпуса 1 кристаллизатора. Из каждой камеры 2 и 3 выходит один ряд отводящих каналов. Угол наклона, диаметр и количество отводящих каналов выбирается исходя из размеров отливаемого слитка и марки сплава. В форкамере 3 установлены горизонтальная перегородка 12 и вертикальная перегородка 13, обеспечивающие равномерный поток охлаждающей жидкости. Подвод охлаждающей жидкости в форкамеру выполняется через канал 14 в нижней части корпуса 1 кристаллизатора.

Кристаллизатор для вертикального литья слитков из алюминия и алюминиевых сплавов работает следующим образом:

Перед началом разливки в кристаллизатор подается жидкая смазка через проточку 5 для подвода жидкой смазки и по каналам 6 на рабочую поверхность кристаллизатора. Каналы 6 выполнены по всей длине кристаллизатора. Глубина каналов 6 выбирается в пределах 0,2-0,6 мм в зависимости от физико-химических свойств смазки. В кристаллизаторе-прототипе применяется густая разовая смазка, которая не обеспечивает гарантированную смазку в процессе всей отливки слитка.

Охлаждающая жидкость подается сначала в охлаждающую камеру 2, где наличие вертикальной 8 и горизонтальных 9, 10 перегородок обеспечивает равномерное распределение охлаждающей жидкости вдоль всей внутренней поверхности кристаллизатора. Охлаждающая жидкость, проходя по каналу 11, заполняет полость перед горизонтальной перегородкой 10 и оттуда через зазор в полость между перегородками 9 и 10. Когда охлаждающая жидкость проходит в зазор относительно верхней границы охлаждающей камеры и вертикальной перегородки 8, движение жидкости становится ламинарным. Нагреваясь от рабочей стенки корпуса 1 кристаллизатора, охлаждающая жидкость через отводящие каналы попадает на поверхность слитка по касательной с углом наклона 8-15° к оси слитка. Затем в кристаллизатор подается жидкий металл через заливочное устройство (не показано) в корпус 1, где формируется слиток. После отливки 100-150 мм длины слитка подается охлаждающая жидкость по каналу 14 в форкамеру 3. Охлаждающая жидкость, проходя по каналу 14, заполняет полость перед горизонтальной перегородкой 12 и оттуда через зазор в полость между перегородками 13. Когда охлаждающая жидкость проходит в зазор относительно верхней границы форкамеры и вертикальной перегородки 12, движение жидкости становится ламинарным. По отводящим каналам охлаждающая жидкость попадает на поверхность слитка под углом 25-45°. Расход воды в обеих камерах регулируется в зависимости скорости литья и геометрических размеров слитка.

В кристаллизаторе отливали слитки с сечением 1560×400 из алюминия марки А99 на скоростях 60, 70, 80 мм. При этом отмечалось улучшение качества поверхности отливаемого слитка относительно обычных кристаллизаторов скольжения.

Заявляемый кристаллизатор с двумя камерами с индивидуальным подводом охлаждающей жидкости обеспечивает более интенсивное охлаждение отливаемого слитка относительно прототипа. Осуществляемая в конструкции возможность регулировки интенсивности охлаждения позволяет увеличить скорость литья, а следовательно, увеличить производительность существующих литейных машин.

Существующая конструкция кристаллизатора-прототипа обеспечивает достаточную равномерность структуры по всему сечению слитка при величине корковой зоны 8-14 мм, при скоростях литья до 40-50 мм/мин.

Предлагаемый кристаллизатор позволяет отливать слитки со скоростью 70-80 мм/мин и соответственно снизить величину корковой зоны до 6-8 мм и улучшить качество поверхности отливаемых слитков.