BG64943B1 - Метод за отливане на слитъци - Google Patents

Abstract

Методът може да се използва за отливане на слитъци в кокили и леярски форми. При него се повишава ефективността на охлаждане чрез използване на топлоотвеждащи елементи със специална форма, разположени върху кокилата преди разливането на метала, с което се ускорява кристализацията в челната част на отливката и се получава дебела кора изкристализирал метал, като се избягват пробиви на метала през кората на отливката към стената на кокилата. С метода се получава и челна повърхност с липса на "назъбване", както и качествена челна повърхност на полуфабриката за валцуване, което намалява необходимите норми за обрязване на челната повърхност и вследствие на това - производствените разходи и себестойността на продукцията. По метода в горната частна кокилата преди запълването й с метал се поставя топлоотвеждащ елемент, оформен като затворен контур с размери на вътрешното пространство на долната му основа 1,05-0,9 от размера на работното пространство в горната част на кокилата, а на горната му основа - не повече от 0,99 на вътрешното пространство на топлоотвеждащия елемент в долната му основа. Кокилата и пространството, ограничено от топлоотвеждащия елемент, се запълват с метал. Запълването с метал на пространството, ограничено от топлоотвеждащия елемент, става в съотношение 0,05-0,5 отобема на пространството, което може да се запълнис метал в кокилата. С помощта на топлоотвеждащия елемент се извършва охлаждане на челната част на отливката, непокрита

Description

Област на техниката

Настоящето изобретение се отнася до метод за отливане на слитъци, намиращ приложение в леярската промишленост.

Предшестващо състояние на техниката

От SU 1158283 А, е известен метод за отливане на слитъци от нисковъглеродна стомана, като кокили или леярски форми се запълват с метал. Върху периферията на кокилата или леярската форма веднага след нейното запълване се поставя топлоотвеждащ елемент. Топлоотвеждащият елемент е с изпъкнала повърхност и след запълването на кокилата или леярската форма до необходимото ниво се поставя така, че изпъкналата му страна да е разположена към огледалото на метала. Кокилата се запълва с метал до 150 mm под нивото на горната й повърхност. Дебелината на елемента е 180 mm. Веднага след изливането на метала капакът се поставя върху кокилата с помощта на полупортален кран, като капакът като топлоотвеждащ елемент осъществява необходимото топлоотвеждане.

При известния метод покриването на кокилата или леярската форма с масивния чугунен капак веднага след изливането на метала в някои случаи има отрицателни последствия като предизвиква пукнатини на кората на кристализиращия метал. При това ако запълването на метала в кокилата е над необходимото ниво и се стигне до протичане на метала между капака и кокилата, се налага използването на специални мерки за допълнително втвърдяване на метала. От друга страна при известния метод използването на масивен чугунен капак изисква допълнителни средства за механизация - кран. Това усложнява процеса на леене като изисква и допълнителна загуба на енергия.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде метод за отливане на слитъци, който да осигури усъвършенстване на процеса, и да се постигне повишена ефективност на охлаждане.

Задачата е решена с метод за отливане на слитъци, при който кокилата се запълва с течен метал и върху нея се поставя топлоотвеждащ елемент с изпъкнала повърхност, като с елемента се осъществява охлаждане на метала. Металът се задържа в кокилата до втвърдяването му.

Съгласно изобретението топлоотвеждащият елемент, който се поставя в горната част преди запълването с метал на кокилата или леярската форма е оформен като затворен контур с размери на вътрешното пространство на долната си основа, равно на 1.05 до 0.9 от размера на работното пространство в горната част на кокилата, а на горната си основа - не повече от 0.99 от вътрешното пространство на топлоотвеждащия елемент в долната му основа. Кокилата и пространството, ограничено от топлоотвеждащия елемент се запълва с метал, при това запълването с метал на пространството, ограничено от топлоотвеждащия елемент, става в съотношение от 0.05 до 0.5 от обема на пространството, което може да се запълни с метал в кокилата.

Предимства на метода са:

- Топлоотвеждащите елементи се поставят преди началото на запълване на леярските форми, за да може при завършване на разливането да се образува кора от кристализирал метал. Непосредственият контакт на цялата повърхност на течната стомана и охлаждащия елемент позволява образуването на максимално възможната активна площ на охлаждане. По тази причина кристализацията на стоманата се ускорява.

- Границите на размерите на вътрешното пространство на топлоотвеждащия елемент са лимитирани с цел обезпечаване на качеството на слитъците, недопускане на образуването на големи “стъпалца” на слитъка в мястото на съприкосновение на кокилата и топлоотвеждащия елемент.

При големина на размерите на вътрешното пространство по-големи от 1.05 от размера на вътрешното пространство на горната част на кокилата или по-малки от 0.9 на този размер, върху слитъка се образува “стъпалце”, което при последващото валцуване води до образуване на назъбвания. В другия случай, образуващото се “стъпалце” не води до образуване на назъбване.

Превишаване на размера на вътрешното пространство на топлоотвеждащия елемент в долната основа повече от 1.05 от размера на работното пространство в горната част на кокила та също е ограничено от максималния размер на “стьпалцето” на слитъка. При превишаване на размерите на долната основа на топлоотвеждащия елемент, съответстващи на размерите на работното пространство на горната част на кокилата, размерът на “стьпалцето” се определя в зависимост от масата на долната част на слитъка, периметъра на напречното сечение в равнината на съприкосновение на кокилата и топлоотвеждащия елемент и якостните показатели на конкретната марка стомана при температурата на кристализация. При леене на слитък с такова “стъпалце” се извършва разпределение на напрежението по периметъра на образуващата се коричка на слитъка. Минимизира се или напълно отсъства задържане на свиването и слитъкът не хлътва. До минимум е сведена вероятността за горещи пукнатини по тялото на слитъка по време на кристализацията и последващото валцуване.

Когато размерите на вътрешното пространство на топлотвеждащия елемент в долната основа са по-малки от 0.9 спрямо размера на работното пространство в горната част на кокилата, става възможно образуването на горещи пукнатини в местата на съприкосновение на горната и долната част на слитъка, поради значителните разлики в скоростта на тяхното охлаждане. Възможно е също така да се усложни технологичния процес на валцуване на слитъка, при условия на получаване на качествен прокат.

Максималната степен на горната основа на топлоотвеждащия елемент е ограничена до стойност 0.99 от вътрешното пространство на топлоотвеждащия елемент в горната основа, за обезпечаване на минимален наклон на вътрешната повърхност на топлоотвеждащия елемент, достатъчен за безпрепятствено отделяне от кокилата след втвърдяване на слитъка.

Запълването с метал на пространството, ограничено от топлоотвеждащия елемент в обем по-малко от 0.05 от обема на пространството, запълвано с метал в кокилата, не позволява образуването на такава форма на челната част на слитъка, което снижава количеството на челните обрезки след последващото валцуване, в сравнение със слитък, излят без използване на топлоотвеждащи елементи.

По време на запълване с метал на пространството, ограничено от топлоотвеждащия еле мент в обем по-голям от 0.5 от обема на пространството, запълвано с метал в кокилата е сложно да се обезпечи устойчивост на топлоотвеждащия елемент върху кокилата поради значителния обем на течния метал, намиращ се в топлоотвеждащия елемент.

Описание на приложените фигури

Фигура 1 показва схематично една примерна конструкция на устройство за реализация на метода за отливане на слитъци съгласно изобретението.

Примери за изпълнение на изобретението

Отливането на слитъци по метода съгласно изобретението се осъществява в кокила, чиято примерна конструкция е показана на фиг. 1. Върху кокилата 1 е разположен топлоотвеждащ елемент 2. Линията 3 изобразява нивото на течния метал. Позиции С^, С_н, С_в изобразяват съответно размерите на работното пространство на горната част на кокилата 1, горната и долната основа на топлоотвеждащия елемент 2.

Стоманата, от която се отливат слитъци, се получава в мартенова пещ с обем 450 t по скрап - руден способ в мартеновия цех в ОАО “МакМК”. Методът се провежда със стомана марка СтЗкп. Леенето на метала може да бъде осъществено както в кокили, разширяващи се надолу, така и в кокили, разширяващи се нагоре. На фиг. 1 е показана една примерна конструкция на разширяваща се надолу кокила. Технологията е отработена на 14 опитни топилни цикъла.

За осъществяване на метода съгласно изобретението бяха изработени топлоотвеждащи елементи от материал с висока топлопроводност във вид на затворени контури с размери на вътрешното пространство в долната основа равни на 1.1; 1.05; 1.0; 0.95; 0.9; 0.85, а в горната основа - 0.90 от съответните размери на вътрешното пространство на топлоотвеждащия елемент в долната основа. Вътрешната повърхност на топлоотвеждащия елемент представлява пресечена към върха пирамида със закръглени ребра. При използване на кокила, разширяваща се надолу, се използват само топлоотвеждащи елементи с размери на вътрешното пространство на долна та основа равно на 0.95; 0.9; 0.85 от съответния размер на горната част на кокилата, тъй като в противния случай е невъзможно осигуряване на извличането на слитъка.

Преда леенето, кокилите се покриват стоп- 5 лоотвеждащи елементи. Обемът на запълване на топлоотвеждащите елементи с метал е 0.02н-0.5 от обема на кокилите. След леенето металът крис тализира, като се намира в контакт с топлоотвеждащите елементи. Топлоотвеждащите елементи се отделят от слитъците преди събличането на слитъците в стриперното отделение.

Нагряването и валцуването на слитъците на блуминг 1150 се осъществява по стандартна за комбината технология.

Резултатите са дадени на таблица 1.

Таблица 1

№	Размер на вътрешното пространство в долната основа на топлоотвеждащи я елемент (част от съответните размери на горната част на кокилата)	Запълване с метал на пространството, ограничено от топлоотвеждащи я елемент (част от обема на кокилата)	Челно обрязване при валцуване на блуминг (%)	Забележки
1.	1.1	0.05	5.5	Заготовката от валцувания слитък има назъбвания, които налагат допълнително обрязване за отделяне
2.	1.1	0.15	5.7
3.	1.5	0.02	4.07	Незначително изменение на челната част на слитъка, обрязването съответства на показателите на стандартната технология
4.	1.05	0.15	1.41	Значително намаляване на обрязването
5.	1.0	0.25	1.61	Значително намаляване на обрязването. При някои слитъци при изместени топлоотвеждащи елементи се наблюдават пукнатини
6.	1.0	0.04	3.9	Незначително изменение на челната част на слитъка, обрязването съответства на показателите на стандартната технология

7.	0.95	0.15	1.32	Значително намаляване на обрязването
8.	0.95	0.50	3.14	Липса на устойчивост на топлоотвеждащите елементи, при някои слитъци се наблюдава преместването на тези елементи.
9.	0.90	0.15	1.40	Значително намаляване на обрязването
10.	0.90	0.10	1.37	Значително намаляване на обрязването
11.	0.90	0.06	1.33	Значително намаляване на обрязването
12.	0.85	0.20	5.30	Наблюдават се горещи пукнатини на слитъците на мястото на съприкосновение на горната и долната му част. Заготовката от валцувания слитък има назъбвания, които налагат допълнително обрязване за отделяне
13.	0.85	0.15	5.02
14.	0.85	0.08	4.93

Анализът на резултатите, дадени в табли- 30 цата показва, че най-висок икономически ефект при използване на изобретението се постига при запълване с метал на пространството, ограничено от топлоотвеждащия елемент в границите от 0.05 - 0.5 от обема на пространството, запълва- 35 но с метал в кокилата и при размер на вътрешното пространство в долната основа на топлоотвеждащия елемент от 0.9 до 1.05 от размера на вътрешното пространство на горната част на кокилата. 40

Claims (1)

1. Патентни претенции

   Метод за отливане на слитъци, при който кокилата или леярската форма се запълва с те- 45 чен метал, повърхността на челната част на слитъка, непокрита от стените на кокилата или формата, се охлажда с помощта на топлоотвеждащ елемент с изпъкнала повърхност, разположен в горната част на кокилата или леярската форма, 50 металът се държи до втвърдяване и слитъкът се извлича от кокилата или формата, характеризиращ се с това, че топлоотвеждащият елемент (2) се поставя върху кокилата или леярската форма (1) преди започването на запълването с метал, при което топлоотвеждащият елемент (2) е оформен като затворен контур с размери на вътрешното пространство на долната си основа, равни на 1.05 до 0.9 от размера на работното пространство в горната част на кокилата (1), а на горната основа - не повече от 0.99 от вътрешното пространство на топлоотвеждащия елемент (2) в долната му основа, като при това запълването с метал на пространството, ограничено от топлоотвеждащия елемент (2), се осъществява в съотношение от 0.05 до 0.5 от обема на пространството, което може да се запълни с метал в кокилата (1).