Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6709
(13) U
(46) 2010.10.30
(51) МПК (2009)
B 22D 11/10
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОР
(21) Номер заявки: u 20100294
(22) 2010.03.23
(71) Заявитель: Государственное науч-
ное учреждение "Институт техно-
логии металлов Национальной
академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Марукович Евгений Игнатье-
вич; Бевза Владимир Федорович;
Мазько Василий Сергеевич; Груша
Владимир Петрович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт техно-
логии металлов Национальной акаде-
мии наук Беларуси" (BY)
(57)
Устройство для подачи металла в кристаллизатор, содержащее ступенчатый стакан с
осевым каналом, отличающееся тем, что в верхней ступени на всю ее длину вдоль обра-
зующей равномерно по периметру выполнены щелевые питатели, соединяющие осевой
канал с формообразующей полостью кристаллизатора, суммарная площадь проходных
сечений которых составляет от 1,2 до 2,0 площади поперечного сечения канала.
(56)
1. Патент BY 3165 u, МПК B 22D 11/10, 2006.
2. А.с. СССР 700277, МПК B 22D 11/10, 1979.
Фиг. 1
Полезная модель относится к литейному производству, в частности к непрерывно-
циклическому литью трубных заготовок мерной длины методом намораживания из чер-
ных и цветных металлов и сплавов.
BY6709U2010.10.30

2. BY 6709 U 2010.10.30
2
Известна литниковая система для подачи жидкого металла в кристаллизатор, содер-
жащая соединительный стакан и литниковые каналы [1].
Недостатком ее является то, что металл через стакан подается снизу непосредственно
в полость кристаллизатора, являющуюся формирующей. После заполнения кристаллиза-
тора до заданного уровня происходит снятие перегрева от всего объема жидкого металла,
залитого в кристаллизатор. При этом возникающие конвективные потоки во всем объеме
жидкой ванны, находящейся в кристаллизаторе, размывают формирующуюся на его стен-
ки корку, являющуюся телом отливки, и замедляют ее рост до заданной толщины, что
увеличивает время формирования отливки и снижает производительность процесса литья.
Известно также устройство для подачи металла в кристаллизатор [2], которое принято
в качестве прототипа. Оно выполнено в виде ступенчатого стакана с осевым каналом,
верхняя ступень которого входит в полость кристаллизатора. Это устройство используется
при непрерывном литье полых заготовок и предназначено для подачи металла в кристал-
лизатор на заданный уровень по высоте жидкой ванны.
При непрерывно-циклическом литье трубных заготовок мерной длины методом намо-
раживания использование известного устройства приводит к браку отливок по газовым
раковинам, королькам и спаям. Связано это с тем, что при извлечении отливки полностью
из формирующей полости и при получении последующей отливки жидкий металл попада-
ет в формирующую полость, переливаясь через торец верхней ступени стакана, что при-
водит к захвату металлом воздуха, образованию всплесков и брызгов, которые попадают в
тело отливки, образуя дефекты.
Технической задачей заявляемого устройства является обеспечение сифонной подачи
металла в кристаллизатор при одновременном разделении осевого канала и формирующей
полости, а технический результат заключается в устранении брака отливок по газовым ра-
ковинам, королькам и спаям.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для подачи металла в кристал-
лизатор, содержащем ступенчатый стакан с осевым каналом, в верхней ступени на всю ее
длину вдоль образующей равномерно по периметру выполнены щелевые питатели, соеди-
няющие осевой канал с формообразующей полостью кристаллизатора, суммарная пло-
щадь проходных сечений которых составляет от 1,2 до 2,0 площади поперечного сечения
канала.
Щелевые питатели обеспечивают плавное поступление жидкого металла из осевого
канала в формообразующую полость без захвата воздуха, всплесков и брызгов, что устра-
няет образование дефектов в отливках.
При выполнении щелевых питателей проходным сечением меньше 1,2 площади попе-
речного сечения канала не обеспечивается сифонная подача в формирующую полость, так
как происходит подъем металла в канале быстрее, чем в формирующей полости, что при-
водит к его падению сверху на мениск в формирующей полости. При этом происходит за-
хват воздуха и возникают брызги, что и приводит к браку отливок по газовым раковинам,
королькам и спаям.
Выполнение щелевых питателей более 2,0 площади поперечного сечения канала при-
водит к возникновению конвективных потоков во всем объеме жидкого металла, находя-
щегося в формообразующей полости и канале, что снижает скорость затвердевания
металла и, соответственно, производительность процесса литья.
На фиг. 1 представлено сечение в вертикальной плоскости предлагаемого устройства
для подачи металла в кристаллизатор.
На фиг. 2 - фрагмент сечения в горизонтальной плоскости предлагаемого устройства.
Устройство для подачи металла в кристаллизатор (фиг. 1, фиг. 2) содержит ступенча-
тый стакан 6 с верхней ступенью 3 и осевым каналом 2, соединенным с формирующей по-
лостью 8 щелевыми питателями 1. Нижняя ступень стакана плотно вставляется в
кристаллизатор, состоящий из стационарной части 5 и подвижной 4, а осевой канал 2 гер-

3. BY 6709 U 2010.10.30
3
метично соединен с металлопроводом 7. Устройство для подачи металла в кристаллизатор
работает следующим образом.
Жидкий металл через металлопровод 7 подается в осевой канал 2 ступенчатого стака-
на и через щелевые питатели 1 сифонно поступает в формирующую полость 8 до заданно-
го уровня. На стенке кристаллизатора происходит затвердевание металла и формирование
отливки. После определенной выдержки отливку полностью извлекают из стационарной
части 5 кристаллизатора при помощи подвижной части 4. Происходит падение уровня ме-
талла в кристаллизаторе и металлопроводе. При этом подвижную часть 4 кристаллизатора
устанавливают на стационарную 5 и производят долив металла до заданного уровня, цикл
повторяется.
При этом в формировании отливки участвует только та часть металла, которая нахо-
дится в формообразующей полости и соединяется щелевыми питателями с жидким метал-
лом, находящимся в осевом канале. Это позволяет уменьшить объем жидкого металла в
кристаллизаторе за счет верхней ступени стакана и минимизировать возникающие кон-
вективные потоки в формообразующей полости, что уменьшает время затвердевания от-
ливки.
Пример.
Был изготовлен ступенчатый стакан из огнеупорного материала (электродный графит
типа ЭГ) с осевым каналом для подачи металла в кристаллизатор при непрерывно-
циклическом литье полых цилиндрических заготовок мерной длины из серого чугуна. В
верхней ступени на всю ее длину вдоль образующей равномерно по периметру были вы-
полнены 4 щелевых питателя, соединяющие осевой канал с формообразующей полостью
кристаллизатора. При этом площадь поперечного сечения канала стакана составляла 1256
мм2
, а суммарная площадь проходных сечений щелевых питателей была 2010 мм2
, что со-
ставило 1,6 площади поперечного сечения канала.
На литейной машине непрерывно-циклического литья намораживанием отливали за-
готовки из серого чугуна ∅100 мм с толщиной стенки 14 мм и высотой 240 мм. Разлили
250 кг чугуна. Получили 30 отливок. При этом процесс литья шел стабильно, а отливки
получили без газовых раковин, корольков и спаев.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.