Патент на изобретение №2276200

(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО МЕТАЛЛОПОКРЫТИЯ НА ЛИСТОВОЙ МЕТАЛЛ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу непрерывного нанесения металлопокрытия на листовой металл, и может быть использовано при изготовлении биметаллической полосы, с последующим изготовлением из нее, в частности, подшипников скольжения. В кристаллизатор подают полосу основного металла в твердом состоянии и осуществляют ее протягивание. На вход кристаллизатора осуществляют подачу жидкого металла плакирующего слоя, которую производят принудительно путем воздействия на расплав поршнем, который перемещают со скоростью, рассчитываемой в зависимости от толщины корочки плакирующего слоя. Соединяют кристаллизующуюся корку плакирующего слоя с полосой основного металла в кристаллизаторе. Обжатие биметаллической полосы осуществляют в прокатных валках с одновременным соединением корки плакирующего слоя, образованной на полосе основного металла, с коркой, образованной на стенках кристаллизатора, путем деформации в прокатных валках. Технический результат заключается в снижении энергосиловых параметров процесса, увеличении стойкости инструмента, увеличении производительности и одновременном повышении качества и однородности получаемого материала за счет исключения пористости и других явлений усадочного характера в наносимом слое и усиления адгезионных связей металла покрытия с листовым металлом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении биметаллической полосы, с последующим изготовлением из нее, в частности, подшипников скольжения.

Известен способ нанесения покрытия на листовой металл [1], в котором используют направленное вверх вертикально расположенное сопло. Покрываемый листовой металл пропускают в вертикальном направлении снизу вверх таким образом, что он проходит в непосредственной близости с одной стороны сопла. Поступающий через сопло с помощью подающего устройства металл покрытия расплавляется на выходе из сопла или перед самым выходом из него с помощью нагреваемого устройства. В результате на конце сопла образуется ванна расплавленного металла, смачивающая поверхность листа с образованием на ней пленки покрытия.

Недостатком данного способа является сложность переноса расплавленного металла из образовывающейся ванны на покрываемый листовой материал и низкая производительность, обусловленная тем, что требуется определенное время для доведения материала покрытия до жидкотекучего состояния.

Известен способ получения биметаллической полосы [2], включающий подачу в кристаллизатор полосы основного металла в твердом состоянии, подачу в кристаллизатор жидкого металла плакирующего слоя и его соединение с полосой основного металла, вытягивание биметаллической полосы и ее обжатие.

Недостатком данного способа является высокий силовой режим процесса, механизм которого имеет прерывистый характер ударного воздействия, отрицательно влияющий на стойкость формообразующего инструмента и возникновение адгезионного сцепления; невозможность реализовать схему для нанесения одностороннего покрытия полосы, так как из-за ссужающегося конического канала схема напряженно-деформированного состояния получится асимметричной, что отрицательно скажется на качестве получаемой биметаллической полосы – вплоть до отслоения наносимого плакирующего слоя.

Изобретение направлено на снижение энергосиловых параметров процесса, увеличение стойкости инструмента, увеличение производительности и одновременное повышение качества и однородности получаемого материала исключением пористости и других явлений усадочного характера в наносимом слое, усиление адгезионных связей металла покрытия с листовым металлом.

Поставленная цель достигается тем, что в способе непрерывного нанесения металлопокрытия на листовой металл, включающем протягивание полосы основного металла в твердом состоянии через кристаллизатор, подачу в кристаллизатор жидкого металла плакирующего слоя, его соединение с полосой основного металла и обжатие биметаллической полосы, соединение плакирующего слоя и основного металла осуществляют в кристаллизаторе при кристаллизации жидкого металла на протягиваемой полосе основного металла, одновременном протягивании и соединении между собой двух корок, образующихся на поверхности контакта с материалом основной полосы и на свободной поверхности, путем деформации в прокатных валках, причем подачу жидкого металла на вход кристаллизатора производят принудительно под воздействием на расплав поршня, перемещаемого со скоростью

где К – коэффициент кристаллизации;

Н – высота расплава металла в кристаллизаторе;

b_покр – ширина получаемого покрытия;

s – толщина корочки плакирующего слоя на выходе из кристаллизатора;

F_И – площадь воздействия поршня на расплав.

Применение прокатных валков для образования соединения позволит избежать режима формообразования, механизм которого имеет прерывистый характер ударного воздействия, отрицательно влияющий на стойкость формообразующего инструмента и возникновение адгезионного сцепления, а также снизить энергосиловые параметры процесса.

Жидкую фазу кристаллизующегося расплава вытесняют под давлением валков, заполняя междендритные пустоты и предотвращают тем самым появление пористости, радиальные усилия улучшают условия образования и развития адгезионных связей.

Найдем соотношение между скоростью перемещения поршня V_И и толщиной корочки s металла плакирующего слоя:

где F_И – площадь воздействия поршня на расплав, м;

V₀ – скорость протягивания полосы, м/мин;

F_покр – площадь получаемого покрытия, м².

где b_покр – ширина получаемого покрытия, м

s – толщина корочки, м;

где К – коэффициент кристаллизации, м/мин^1/2;

t – время кристаллизации, мин;

где Н – высота расплава металла в кристаллизаторе, м.

В результате из (4) с учетом (5) получим:

Отсюда

В результате, подставив (3) и (7) в (2), получим:

Данное соотношение позволяет в зависимости от заданной толщины корочки плакирующего слоя определять скорость перемещения поршня для надежной подачи жидкого металла на вход кристаллизатора.

Изобретение поясняется графическим материалом, где

на фиг.1 – изображено устройство для непрерывного нанесения металлопокрытия на листовой металл: 1 – полоса листового материала, 2 – раздаточное устройство, 3 – расплав материала, 4 – кристаллизатор, 5 – прокатные валки, 6 – графитовая вставка, 7 – нагревательные элементы;

на фиг.2 – разрез А-А на фиг.1: 1 – полоса листового материала, 3 – расплав материала, 4 – кристаллизатор, 6 – графитовая вставка;

на фиг.3 – разрез Б-Б на фиг.1: 1 – полоса листового материала, 3 – расплав материала, 4 – кристаллизатор, 8 – закристаллизовавшаяся оболочка;

на фиг.4 – разрез В-В на фиг.1: 1 – полоса листового материала, 3 – расплав материала, 8 – закристаллизовавшаяся оболочка.

Способ непрерывного нанесения металлопокрытия на листовой металл осуществляют следующим образом.

Предварительно подготовленную полосу листового материала 1 (фиг.1) подают в вертикальном направлении сверху вниз и протягивают вдоль раздаточного устройства 2. Производят заливку жидкого металла 3 в раздаточное устройство 2. За счет отвода тепла стенками кристаллизатора 4 и поверхностью полосы 1 основного слоя образуется замкнутая оболочка 8 (фиг.3) с жидким металлом 3, корочки которой растут по мере продвижения к выходу из кристаллизатора (фиг.4). По мере прохождения оболочки 8 (фиг.4) с жидким металлом 3 через поверхность прокатных валков 5 (фиг.1) происходит соединение корочек между собой, при этом происходит вытеснение жидкого металла. Имеющаяся в кристаллизаторе графитовая вставка 6 (фиг.1) препятствует образованию задиров на поверхности плакирующего слоя.

В течение всего процесса изготовления биметаллической ленты осуществляют поддержание состояния жидкотекучести расплава. Для этого встроенными нагревательными элементами 7 (фиг.1) задается соответствующее температурное поле в раздаточном устройстве.

Источники информации

1. DE 19814990 А, 29.04.1999.

2. RU 2064364 C1, 27.07.1996.

Формула изобретения

1. Способ непрерывного нанесения металлопокрытия на листовой металл, включающий подачу в кристаллизатор полосы основного металла в твердом состоянии и ее протягивание, подачу в кристаллизатор жидкого металла плакирующего слоя, соединение кристаллизующейся корки плакирующего слоя с полосой основного металла в кристаллизаторе и обжатие биметаллической полосы, отличающийся тем, что обжатие биметаллической полосы осуществляют в прокатных валках с одновременным соединением корки плакирующего слоя, образованной на полосе основного металла, с коркой, образованной на стенках кристаллизатора, путем деформации в прокатных валках, а подачу жидкого металла на вход кристаллизатора производят принудительно путем воздействия на расплав поршнем, который перемещают со скоростью, которую рассчитывают в зависимости от толщины корочки плакирующего слоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения качества наносимого покрытия и увеличения прочности адгезионного сцепления слоев, производят проскальзывание прокатного валка относительно затвердевающей корки с возникновением зоны наибольших сдвиговых деформаций.

РИСУНКИ