Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6830
(13) U
(46) 2010.12.30
(51) МПК (2009)
B 22D 11/00
(54) КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ ЛИТЬЯ СЛИТКОВ
(21) Номер заявки: u 20100387
(22) 2010.04.20
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт технологии
металлов Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Стеценко Владимир Юзефо-
вич; Певнев Александр Михайлович;
Коновалов Роман Владимирович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт техно-
логии металлов Национальной акаде-
мии наук Беларуси" (BY)
(57)
Кристаллизатор для литья слитков, включающий рубашку, корпус с подводящим и от-
водящим патрубками, нижним фланцем и верхним фланцем, соединенным с экраном, на
поверхности которого выполнены отверстия диаметром от 3 до 20 мм с шагом по высоте и
периметру от 2 до 4 диаметров отверстия, отличающийся тем, что на наружной поверх-
ности рубашки соосно отверстиям выполнены круглые с трапецеидальным сечением
углубления глубиной 0,8 толщины рубашки, а экран установлен от нее на расстоянии
от 3 до 30 мм.
BY6830U2010.12.30

2. BY 6830 U 2010.12.30
2
(56)
1. А.с. СССР 725790, МПК B 22D 11/12, 1980.
2. Патент BY12444, МПК B 22D 11/00, 2009.
Полезная модель относится к литейному производству и предназначена для непре-
рывного, непрерывно-циклического и циклического литья металлов и сплавов.
Известен кристаллизатор для непрерывного литья слитков, содержащий рубашку,
корпус с фланцами и экраном, подводящим и отводящим патрубками [1]. В данной кон-
струкции подвод охладителя к рубашке осуществляется через верхний коллектор и коль-
цевую щель между экраном и верхним фланцем. Охлаждение рубашки происходит при
вынужденном движении охладителя в кольцевом канале между рубашкой и экраном парал-
лельно слитку. Основными недостатками такой конструкции являются недостаточная ин-
тенсивность и равномерность охлаждения рубашки кристаллизатора, что приводит к
уменьшению производительности и стабильности процесса литья.
Наиболее близким по технической сущности является кристаллизатор для непрерывно-
го литья слитков, включающий рубашку, корпус с подводящим и отводящим патрубками,
нижним фланцем и верхним фланцем, соединенным с экраном, на поверхности которого
выполнены отверстия диаметром от 3 до 20 мм с шагом по высоте и периметру от 2 до
4 диаметров отверстия [2]. Охлаждение рубашки кристаллизатора происходит концентри-
рованными затопленными струями охладителя из отверстий в экране перпендикулярно
охлаждаемой поверхности. Главным недостатком такой конструкции является недоста-
точная интенсивность охлаждения рубашки кристаллизатора вследствие постоянства
площади ее наружной поверхности.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель,
является повышение охлаждающей способности кристаллизатора.
Технический результат заключается в повышении производительности процесса литья
слитков.
Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом кристаллизаторе для литья
слитков, включающем рубашку, корпус с отводящим и подводящим патрубками, нижним
фланцем и верхним фланцем, соединенным с экраном, на поверхности которого выполне-
ны отверстия диаметром от 3 до 20 мм с шагом по высоте и периметру от 2 до 4 диаметров
отверстия, на наружной поверхности рубашки соосно отверстиям выполнены круглые с
трапецеидальным сечением углубления глубиной до 0,8 толщины рубашки, а экран уста-
новлен от нее на расстоянии от 3 до 30 мм.
Выполнение круглых с трапецеидальным сечением углублений глубиной до 0,8 тол-
щины рубашки значительно увеличивает площадь ее охлаждаемой поверхности, что по-
вышает охлаждающую способность кристаллизатора. Соосность отверстий и углублений
повышает эффективность теплосъема с поверхности углублений, что также повышает
охлаждающую способность кристаллизатора.
При удалении экрана на расстояние от 3 до 30 мм от рубашки максимально использу-
ется ударно-струйное действие охладителя, что минимизирует толщину теплового погра-
ничного слоя вблизи охлаждаемой поверхности. Все это повышает охлаждающую
способность кристаллизатора и увеличивает производительность процесса литья слитков.
Выполнение углублений на глубину более 0,8 толщины рубашки уменьшает ее проч-
ность и увеличивает величину термических напряжений, что в совокупности приводит к
короблению рубашки кристаллизатора. При установке экрана на расстоянии менее 3 мм от
рубашки снижается интенсивность ее охлаждения из-за тормозящего действия струй, отра-
женных от поверхности рубашки, и вследствие увеличения гидравлического сопротивле-
ния потока охладителя. Удаление экрана на расстояние более 30 мм от рубашки приводит

3. BY 6830 U 2010.12.30
3
к снижению скорости ее охлаждения из-за торможения струи толщиной слоя охладителя.
Это также уменьшает охлаждающую способность кристаллизатора.
На фигуре представлен продольный разрез предлагаемого кристаллизатора. Он состо-
ит из рубашки 1, корпуса 2 с нижним фланцем 3 и верхним фланцем 4, соединенным с
экраном 5 с отверстиями 6, перегородки 7, подводящего 8 и отводящего 9 патрубков. На
наружной поверхности рубашки ортогонально осям отверстий 6 выполнены круглые с
трапецеидальным сечением углубления 10 глубиной до 0,8 толщины рубашки 1. Экран 5
установлен от нее на расстоянии от 3 до 30 мм.
Охлаждение и работа кристаллизатора осуществляются следующим образом.
Охладитель из подводящего патрубка тангенциально поступает в верхний коллектор
между корпусом, верхним фланцем, перегородкой и экраном и далее продавливается в виде
затопленных струй через отверстия в экране. Увеличенная с помощью углублений охла-
ждаемая поверхность рубашки, соосность отверстий и углублений позволяют повысить
эффективность теплосъема. Все это увеличивает охлаждающую способность кристаллиза-
тора и повышает производительность процесса литья слитков.
Пример.
Изготовлен кристаллизатор, состоящий из стальных: рубашки с внутренним диа-
метром 70 мм, толщиной стенки 12 мм и высотой 180 мм, корпуса с подводящим и отво-
дящим патрубками, нижним фланцем и верхним фланцем, соединенным с экраном,
перегородки. В экране были выполнены отверстия диаметром 4 мм с шагом по высоте и
периметру 12 мм. Экран был установлен на расстоянии 5 мм от непрофилированной по-
верхности рубашки. На ее поверхности соосно отверстиям были выполнены круглые с
трапецеидальным сечением углубления глубиной 8 мм.
По сравнению с литьем в кристаллизатор с гладкой охлаждаемой поверхностью, при
прочих равных условиях, профилирование наружной поверхности углублениями позволи-
ло увеличить производительность процесса литья слитков из силумина AK12 в среднем в
1,7 раза.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.