Система для ущільнення верхньої частини затравки у формі для безперервної розливки при формуванні великогабаритних попередніх заготовок

Реферат: Система для ущільнення верхньої частини затравки у формі для безперервної розливки при формуванні великогабаритних попередніх заготовок забезпечена плоским ущільнюючим елементом (6), для ущільнення зазору між верхньою частиною затравки і формою, та ущільнюючою плитою (7), що міститься на верхній частині затравки. Зазначена ущільнююча плита має поперечний переріз, подібний до перерізу форми, і накриває плоский ущільнюючий елемент (6). Ущільнююча плита (7) виконана з можливістю зміщення залежно від конусності форми під невеликим кутом зверху вниз у напрямку до центра форми. І, нарешті, вона складається із двох половин плити (7а, 7b), які розташовані в одній площині. Це надає можливість під час встановлення верхньої частини затравки компенсувати напрямок куту форми із стискуючою ущільнюючою плитою, поки ущільнюючий зазор між ущільнюючою плитою та формою залишиться однаковим з усіх боків. UA 102814 C2 (12) UA 102814 C2 UA 102814 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід стосується системи ущільнення верхньої частини затравки у формі для безперервної розливки при формуванні великогабаритних попередніх заготовок, з плоским ущільнюючим елементом, призначеним для ущільнення зазору між верхньою частиною затравки та формою, а також ущільнюючою плитою, встановленою на верхню частину затравки, яка має поперечний переріз, подібний до перерізу форми, і повністю накриває плоский ущільнюючий елемент. З DE 10 2004 04633 відомий пусковий пристрій для безперервного лиття з ущільнювальним елементом між верхньою частиною затравки та рідкою сталлю. Недоліком цієї системи є те, що тримач може бути зміщений відносно площини ущільнення. У DE 32 30 183 описано установку безперервного лиття, зокрема горизонтального безперервного лиття, яка містить деформоване ущільнення між верхньою частиною затравки та рідкою сталлю. Недоліком цієї системи є те, що тримач може бути зміщений відносно площини ущільнення. У EP 1 249 287 розкриті спосіб і пристрій для запуску безперервного лиття. У цій системі фіксації ущільнення може переміщуватися лише в поздовжньому напрямку. В US 3 587 716 описано пристрій для безперервного лиття в горизонтальному напрямку. Прокладки затискають між двома пластинами, які переміщуються лише в поздовжньому напрямку. Цей недолік призводить до необхідності використання великої ливарної форми. З US 3 262 161 відомий ущільнювальний елемент верхньої частини затравки, використовуваної у процесі безперервного лиття заготовок. При цьому тримач ущільнення нерухомий. В EP 0 234299 описано систему ущільнення верхньої частини затравки, яка містить вогнетривку прокладку. Її встановлено між з’єднувальним елементом і нижньою частиною. Недоліком є те, що елемент з’єднання є нерухомим. Безперервна розливка даного типу використовується, наприклад, для виготовлення великогабаритних, так званих, балкових заготовок з подвійним Т-профілем (двотаврів), які мають довжину більшу за 800 мм, ширину полиці більшу за 400 мм і товщину стінки приблизно 120 мм. Верхня частина затравки також використовується у технології щільного закриття форми знизу перед та на початку процесу лиття. Протягом розливання розплавлена маса заливається через носик та канал у внутрішню порожнину форми, де вона отвердіває доти, доки не закінчується витягування через верхню частину затравки у вигляді гарячої заготовки. Для компенсації усадки заготовки у формі, яке відбувається під час процесу отвердіння, форми для лиття виконують з невеликим кутом конусності у напрямку зверху вниз. Оскільки великогабаритні балкові заготовки відливаються повільніше, ніж малогабаритні, вони потребують відповідно більшої конусності форми. Тому, вхід таких форм приблизно на 6-12 мм більший за вихід. Перед початком лиття, верхня частина затравки, з'єднана з ущільнювачем, піднята над формою, а потім вставляється у форму доти, доки не досягне позиції, необхідної для початку лиття в неї. Таким чином, ущільнювач у системі за найближчим аналогом є жорстким, завдяки конусності форми зазор, що там виникає, має профіль внутрішньої кромки. У випадку виливання великогабаритних форм даний зазор є неприйнятно великим. Це особливо важливо у стартовій позиції процесу лиття, однак, для ущільнювача затравки необхідним є отримання повного ущільнення та запобігання витіканню розплавленої маси за межі внутрішньої частини форми у процесі лиття. Таким чином, описана у попередньому рівні система є непридатною для лиття, головним чином, великогабаритних профілів. Задачею даного винаходу є вирішення наведених вище проблем і створення ущільнювача затравки, який би гарантував повне ущільнення затравки ущільнювачем під час лиття, навіть для особливо великих форматів (великогабаритних профілів). Ця проблема вирішена у пропонованому винаході за рахунок того, що ущільнююча плита встановлена на плоский ущільнюючий елемент з можливістю зміщення до центру форми на відстань, яка є функцією конусності форми. Це надає можливість під час встановлення верхньої частини затравки компенсувати напрямок куту форми із стискуючою ущільнюючою плитою, поки ущільнюючий зазор між ущільнюючою плитою та формою залишиться однаковим з усіх боків. В результаті, плоский ущільнюючий елемент може виконати повне ущільнення, навіть при литті особливо великих форматів. З метою спрощення конструкції та для безпечної роботи, винахід далі заявляє те, що ущільнююча плита виконана із двох частин, обидві половини плити виконані з можливістю зміщення у напрямку до центра форми і відділяються одна від одної за допомогою зазору, ширина якого є функцію конусності форми. Коли верхня частина затравки встановлена у форму, 1 UA 102814 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 половина плити входить у даний зазор з міліметровим інтервалом. Підбираючи, таким чином, значення зазору, можна повністю компенсувати напрямок куту форми. З метою спрощення виробництва також є бажаним, щоб зазор був центрально сформованим. Це робить можливим виготовлення обох половин плити ідентичними по формі. З метою стабільної фіксації половин плити, що зміщуються, на верхній частині затравки, відповідно до винаходу, передбачена цільнолита ущільнююча плита, що накриває половини плити, які затиснуті на верхній частині затравки. Тому половини плити безпечно стискаються над їх поверхнею цільнолитою ущільнюючою плитою, без шкоди їх зміщенню. Цільнолита ущільнююча плита добре затиснута на верхній частині затравки за допомогою прикріплених до неї пружних стрижнів. Пружні стрижні також, як відомо, придатні для поглинання розтягуючих навантажень, які діють між затравкою та гарячою заготовкою. Для вільної рухливості половин плити, що зміщуються, у площині пружних стрижнів, винахід передбачає, що половини плити забезпечені наскрізними отворами у формі прорізів для пружних стрижнів. З метою повного поглинання зусиль, що діють протягом встановлення плоского ущільнюючого елемента, цільнолита ущільнююча плита, відповідно до винаходу, забезпечена ребром жорсткості, яке проходить вздовж поздовжньої осі, з яким її жорсткість, особливо у з'єднувальній площині, є оптимальною. Пропонований винахід далі більш детально описаний на прикладі одного варіанта конструкції з посиланнями на креслення, на яких показано: Фіг. 1 - ущільнювач затравки, відповідно до винаходу, показаний у поперечному вигляді та під час початку лиття, Фіг. 2 - ущільнювач затравки згідно з фіг. 1, вигляд зверху, Фіг. 3 - плоский ущільнюючий елемент верхньої частини затравки згідно з Фіг. 1, вид зверху, Фіг. 4 - ущільнююча плита, яка складається з двох половин, верхньої частини затравки згідно з Фіг. 1, вид зверху, Фіг. 5 - цільнолита ущільнююча плита верхньої частини затравки згідно з Фіг. 1, вид зверху, Фіг. 6 - форма згідно з Фіг. 1 показана у графічній формі, вид зверху, Фіг. 7 - у графічній формі, переріз форми по лінії VII-VII на Фіг. 6 з ілюстрацією ущільнювача затравки в різних позиціях, і Фіг. 8 - де у графічній формі показано частковий переріз форми і частини верхньої частини затравки згідно з Фіг. 7. Верхня частина затравки 1, показана на фігурах 1-8, забезпечена ущільнювачем затравки 2 відповідно до винаходу. Це показано на стартовій позиції перед початком процесу лиття, де наведено щільно закриту внутрішню частину форми 3 для лиття великогабаритних балкових заготовок з подвійним Т-профілем (двотаврів), довжиною, більшою приблизно за 800 мм, шириною полиці більшою за 400 мм і товщиною стінки 120 мм у нижній частині. Зверху над верхньою частиною затравки 1 розташований принаймні один розливальний носик та канал 4, виконаний на формі 3, через який розплавлену сталь заливають до внутрішньої частини форми 3 протягом процесу лиття. Знизу верхня частина затравки 1 з'єднана з екстрагувальним пристроєм 5, за допомогою якого заготовка видаляється із форми 3. Як особливо добре видно з фігур 1 та 2, ущільнювач затравки 2 складається з плоского ущільнюючого елемента 6 та двох ущільнюючих плит 7 і 8, причому ущільнююча плита 7 є розділеною на дві половини плити 7а та 7b, які розташовані симетрично відносно одна до одної у площині, між ними існує центрально-сформований наскрізний зазор 9 приблизно 10-20 мм. Ущільнююча плита 8, навпаки, є цільнолитою і має прямокутну форму та накриває половини плити 7а, 7b у площині з'єднання. Ущільнюючі плити 7 і 8 виготовлені з листової сталі товщиною приблизно 8-15 мм. Як видно з фіг. 3, плоский ущільнюючий елемент 6 має такий же самий зовнішній контур, як і внутрішній контур форми, але з невеликим перевищенням розмірів приблизно на 15-25 мм. Він може бути виготовлений з повстини товщиною приблизно 6-12 мм, але також легко може бути виготовлений з будь-якого іншого матеріалу із порівняними характеристиками, зокрема з механічною міцністю, пружністю та термостійкістю. Ущільнювач затравки 2 встановлений на верхній частині затравки 1 і виступає за межі форми 3. У той же час плоский ущільнюючий елемент 6 є таким, що виступає і затиснутий між верхньою частиною затравки 1 та половинами плити 7а та 7b. Коли верхня частина затравки 1 встановлена у форму, виступаючий плоский ущільнюючий елемент згинається навколо зовнішнього краю половин плити 7а та 7b у напрямку до внутрішніх стінок форми та щільно закриває зазор шириною приблизно 4-8 мм між ущільнюючими плитами та формою по колу, таким чином потік розплавленої сталі не має можливості витікати назовні під час стартового етапу процесу лиття. 2 UA 102814 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Цільнолита ущільнююча плита 8 є пресом відносно до двох частин 7а та 7b плити, та разом з останніми виконує завдання поглинання зусиль, які виникають під час встановлення плоского ущільнюючого елемента до цільної профільної площини, включаючи з'єднувальну площину. Пружні стрижні 10, 11 у формі болтів 12 призначені для кріплення ущільнювача затравки 2 на верхній частині затравки 1, вищезгадані стрижні є встановленими з нижньою частиною 13 у верхній частині затравки 1 та зафіксовані поперечним болтом, й також забезпечені верхньою різьбовою частиною 14, до якої пригвинчена гайка 15. Половини плити 7а, 7b мають зазори 16 та 17, відповідно, як наскрізні отвори для пружних стрижнів 10 та 11. Гайка 15 щільно загвинчена під тиском до втулки 18, яка, у свою чергу, впресовується до цільнолитої ущільнюючої плити 8. Необхідною є обережність протягом процесу лиття для забезпечення зміщення ущільнюючих плит, тобто гайки 15 повинні бути не надто затягнутими, щоб розподільче кільце було розміщено між плитами. Пружні стрижні 10 та 11 також поглинають розтягуючі навантаження, які діють між гарячою заготовкою та затравкою під час витягання заготовки. Для того, щоб утримувати обидві половини плити 7а, 7b у безпечному стані, особливо у з'єднувальній площині, цільнолита ущільнююча плита 8 забезпечена повздовжнім ребром жорсткості 23, яке надає ущільнюючій плиті 8 більшої жорсткості у центральній площині. Ребро жорсткості 23 простирається між двома пружними стрижнями 10 та 11. Додаткові елементи жорсткості, що не показуються детально, можуть забезпечити підвищену жорсткість плиті 8. Фіг. 7 демонструє форму 3 у перерізі по лінії VII-VII на Фіг. 6 у графічній формі, ущільнювач затравки у позиції 2.1 перед встановленням, у позиції 2.2 одразу після встановлення затравки у форму 3 та додатково у позиції 2.3 при досягненні нижньої точки форми 3, що також більш детально показано на Фіг. 8. Плоский ущільнюючий елемент 6 виступає збоку навколо всієї ущільнюючої плити 7, розташованої над ним. В результаті він рівномірно під кутом до форми 3 виступає як покриваюча плита 6', і тому він розташований між однаково зміщеною ущільнюючою плитою 7 і формою, і формує всюди безпечне ущільнення. Оскільки верхня частина затравки 1 зміщується донизу у формі 3, пересувна ущільнююча плита 7 постійно зміщується плоским ущільнюючим елементом, розташованим навколо форми, всередину форми. Внаслідок цього ущільнюючий зазор між ними та ущільнюючою плитою 7 залишається більш-менш постійним. У позиції 2.2, одразу після встановлення ущільнювача затравки 2, ущільнююча плита 7 зміщується відносно короткої ущільнюючої плити 8, причому в той же час у позиції 2.3 ця ущільнююча плита 7 є відносно зміщеною далі всередину. Це гарантує, що на стартовому етапі процесу лиття 2.3 плоский ущільнюючий елемент 6 надійно ущільнює ущільнюючий зазор з покриваючою плитою 6', яка сформована навколо нього, та особливо також навколо внутрішніх заплечиків профілю. Що стосується можливості встановлення ущільнюючої плити 7, це є можливим в області дії винаходу для забезпечення інших порівняно ефективних елементів, таких як еластичні плити тощо. В області дії винаходу також є можливим виконання зазору 9 таким, що залежить від геометричного профілю, який не є рівномірним та/абоє сформованим не по центру ущільнюючої плити. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 60 1. Система для ущільнення верхньої частини затравки (1) у формі для безперервної розливки при формуванні великогабаритних попередніх заготовок, яка включає плоский ущільнюючий елемент (6), призначений для ущільнення зазору між верхньою частиною затравки і формою, та ущільнюючу плиту (7), пружні стрижні (10, 11) для кріплення плоского ущільнюючого елемента на затравці, а вищевказана плита має поперечний переріз, подібний до профілю форми, і накриває плоский ущільнюючий елемент (6), яка відрізняється тим, що ущільнююча плита (7) складається із двох половин плити (7а, 7b), які розташовані у площині симетрично відносно одна до одної та відділяються одна від одної за допомогою зазору (9), з можливістю зміщення ущільнюючої плити залежно від конусності форми під невеликим кутом зверху вниз у напрямку до центра форми. 2. Система за пунктом 1, яка відрізняється тим, що ущільнююча плита (7) складається із двох половин плити (7а, 7b), які розташовані у площині симетрично відносно одна до одної та відділяються одна від одної за допомогою зазору (9), ширина якого є функцією конусності форми (3). 3. Система за пунктом 1, яка відрізняється тим, що плоский ущільнюючий елемент (6) 3 UA 102814 C2 5 10 виступає з боків навколо ущільнюючої плити (7), розташованої над ним, таким чином, що є рівномірно зігнутим донизу відносно форми (3) та розташований між ущільнюючою плитою (7) та формою (3), і формує безпечне ущільнення навколо. 4. Система за одним з пунктів 2 або 3, яка відрізняється тим, що додатково забезпечена цільнолитою ущільнюючою плитою (8), виконаною з можливістю встановлення на верхню частину затравки (1) і накриває ущільнюючу плиту (7), яка складається із двох частин. 5. Система за пунктом 4, яка відрізняється тим, що цільнолита ущільнююча плита (8) прикріплена до верхньої частини затравки (1) за допомогою прикріплених до неї пружних стрижнів (10, 11). 6. Система за пунктом 5, яка відрізняється тим, що половини (7а, 7b) ущільнюючої плити (7), яка складається з двох частин, забезпечені наскрізними отворами (16, 17) у формі прорізів для пружних стрижнів (10, 11). 7. Система за одним з пунктів 4-6, яка відрізняється тим, що цільнолита ущільнююча плита (8) забезпечена ребром жорсткості (23), виконаним у поздовжньому напрямку. 4 UA 102814 C2 5 UA 102814 C2 6 UA 102814 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7