Спосіб виготовлення порожнистих металевих заготовок безперервним горизонтальним литтям і пристрій для його виконання

1. Спосіб виготовлення порожнистих металевих заготовок з кольорових металів і сплавів горизонтальним безперервним литтям, заснований на безперервному покроковому заповненні рідким металом робочої порожнини, утвореної під порожнисту заготовку графітовою втулкою й графітовим дорном, з наступним здійсненням покрокового C2 2 90146 1 3 ча або іншої розливної ємності безперервно і покроково подається в робочу порожнину, наприклад, під порожнисту заготовку. Остання утворена корпусом графітового кристалізатора, приєднаного до металоприймача в його нижній частині й розташованим горизонтально щодо своєї поздовжньої осі графітовим дорном із фланцем з нижніми і верхніми отворами. Фланець дорна встановлений у корпусі кристалізатора з боку рідкого металу в металоприймачі. Після заповнення робочої порожнини під порожисту заготовку відбувається затвердіння металу по поперечному перерізу заготовки. Однак це відбувається з утворенням частково неоднорідної й різноспрямованої дендритної структури, через те що процес протікає як на кроці витягування порожнистої заготовки із кристалізатора спеціальним механізмом, так і на кроці зупинки, під дією охолодження корпуса кристалізатора за допомогою водоохолоджуваної мідної сорочки. Тому основним недоліком відомого способу і пристрою для його виконання є низька якість заготовок, що виражається в знижених міцності й пластичності заготовок. Низька якість порожнистих заготовок, що виготовляються відомим способом, пояснюється, насамперед, неоднорідністю структури по поперечному перерізу порожнистої заготовки. Неоднорідність структури заготовки пов'язана з наявністю дрібнозернистих зон на зовнішній і внутрішній її поверхнях, а також зон стовпчастих дендритів, що сходяться по радіусу до центра затвердіння, обумовлених нерівномірним заповненням порожнини під заготовку одночасно зверху й знизу, що веде до виникнення нерівномірності теплових потоків, які згодом сприяють нерівномірному відводу тепла від металу, який твердіє, й, відповідно, нерівномірному затвердінню металу по поперечному перерізу порожнистої заготовки. Нерівномірне затвердіння металу веде до виникнення неоднорідної дендритної структури, що знижує міцність і пластичність безперервнолитих порожнистих заготовок і відповідно знижує здатність порожнистих заготовок до деформування, наприклад, при їхньому використанні для виготовлення тонкостінних холодновальцьованих трубок типу бойлерних з міді та її сплавів. Запропонований спосіб і пристрій для його виконання позбавлений зазначених недоліків. Зазначені недоліки усуваються за рахунок підвищення якості безперервнолитих, наприклад, порожнистих заготовок із кольорових сплавів, які одержуються горизонтальним безперервним литтям. Досягається це за рахунок проведення спрямованого безперервного покрокового заповнення робочої порожнини під заготовку рідким металом з металоприймача знизу нагору по поперечному перерізу порожнини під заготовку через одне або більше отворів, розташованих, наприклад, у фланці графітового дорна нижче горизонтальної осі порожнини під заготовку й здійснення наступного безперервного покрокового затвердіння металу в порожнині під заготовку для одержання однорідної й односпрямованої дендритної структури по поперечному перерізу порожнистої заго 90146 4 товки, яку ведуть також спрямовано зверху донизу за допомогою локального збільшення тепловідведення у верхній центральній частині корпуса кристалізатора. Таке тепловідведення, здійснюють, наприклад, за рахунок додаткового охолодження верхньої центральної частини корпуса за допомогою мідної сорочки, яка обладнана поздовжніми ребрами охолодження. Сутність пропонованого способу виготовлення порожнистих заготовок пояснюється кресленням, де на фіг. 1 дана проекція пристрою в розрізі, на фіг. 2 дано вид на фланець графітового дорна з боку металоприймача, а на фіг. 3 дано поперечний розріз корпусу кристалізатора з елементами його охолодження. Згідно фіг. 1-3, пристрій для здійснення пропонованого способу складається з металоприймача 1 з рідким металом 2, що може заповнювати робочу порожнину 3 під заготовку 4, утворену графітовою втулкою 5 і графітовим дорном 6 із фланцем 7, встановленим у графітовій втулці 5 корпуса 13 кристалізатора з боку рідкого металу 2 металоприймача 1. Для заповнення робочої порожнини 3 під заготовку 4 рідким металом 2 з металоприймача 1 служить отвір 8, розташований в нижній частині фланця 7 дорна 6. Для охолодження корпуса 13 кристалізатора під час затвердіння металу 2 у робочій порожнині 3 використовується герметична мідна сорочка 9, яка щільно насаджена зовні на графітову втулку 5, яка охолоджується проточною водою 10. Спрямоване затвердіння рідкого металу 2 по поперечному перерізу робочої поверхні 3 зверху донизу відносно горизонтальної осі заготовки 4 досягається за рахунок додаткового місцевого охолодження верхньої центральної частини графітової втулки 5 мідними ребрами 11, припаяними зовні до мідної сорочки 9 у її центральній верхній частині. Оскільки процес виготовлення безперервнолитих порожнистих заготовок із кольорових металів і сплавів на практиці, для забезпечення стабільності робиться покроково, а саме, безперервним циклічним повторенням кроків - крок витягування порожнистої заготовки із графітової втулки 5 змінюється кроком зупинки заготовки 4, то здійснення пропонованого способу виготовлення порожнистих металевих заготовок 4 горизонтальним безперервним литтям виконується таким чином: на кроці витягування порожнистої заготовки 4 рідкий метал 2 з металоприймача 1 поступово знизу нагору по поперечному перерізу робочої порожнини 3 заповнює її через отвір 8 унизу фланця 7 графітового дорна 6, завдяки чому вдається забезпечити рівномірне заповнення робочої порожнини 3 рідким металом 2, що сприяє більш рівномірному відводу тепла, яке підіймається знизу нагору по робочій порожнині 3 металу 2, а також сприяє більш рівномірному затвердінню металу на кроці зупинки. Після повного заповнення робочої порожнини 3 рідким металом 2, який при підійманні в ній знизу нагору вже частково охолодився, починається, під дією охолодження графітової втулки 5 корпуса 13 кристалізатора за допомогою водоохолоджуваної мідної сорочки 9, затвердіння металу по попереч 5 ному перерізу робочої порожнини 3. Для забезпечення спрямованого затвердіння зверху донизу по перерізу заготовки 4, у процесі затвердіння металу 2, збільшують тепловідведення у верхній центральній частині графітової втулки 5 пристосуванням в центральній частині мідної сорочки 9 поздовжніх водоохолоджуваних ребер 11, припаяних до сорочки 9. Більш інтенсивне тепловідведення від верхньої частини графітової втулки 5 дозволяє забезпечити спрямоване затвердіння металу 2 зверху донизу по поперечному перерізу порожнистої заготовки 4 з утворенням дендритної структури 12, у якій вісь дендритів, переважно, перпендикулярна горизонтальної осі порожнистої заготовки 4, що формується. Таким чином, завдяки спрямованому заповненню рідким металом 2 робочої порожнини 3 під порожнисту заготовку 4 знизу нагору на кроці витягування порожнистої заготовки 4, що сформувалася, і затвердінню металу 2 зверху донизу на кроці зупинки вдається забезпечити спрямоване затвердіння металу 2 по поперечному перерізу порожнистої заготовки 4 з одночасним одержанням односпрямованої дендритної структури. Односпрямована по перерізу заготовки 4 дендритна 90146 6 структура в порожнистих заготовках сприяє зростанню міцності, особливо, пластичності, і, як показала практика, сприяє підвищенню ступеня деформованості на прикладі кременистої латуні, порожнистих заготовок при їх холодній прокатці, наприклад, у тонкостінні бойлерні трубки. З викладеного виходить, що пропонований новий спосіб виготовлення безперервнолитих порожнистих і суцільних металевих заготовок горизонтальним литтям, у порівнянні з відомим способом, є більш ефективним, оскільки він дозволяє одержувати порожнисті і суцільні заготовки підвищеної міцності й пластичності, які можна застосовувати не тільки для виготовлення деталей механічною обробкою, але й застосовувати тонкостінні металеві заготовки з кольорових металів і сплавів, наприклад з латуні, для виготовлення нових виробів, які одержуються холодною прокаткою або гарячим штампуванням. На підставі вищевикладеного, пропонований новий спосіб виготовлення безперервнолитих, переважно тонкостінних порожнистих і суцільних заготовок горизонтальним литтям з кольорових металів і сплавів, має новизну й промислову придатність. 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 90146 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601