EA013186B1 - Method of production cast blanks - Google Patents
Method of production cast blanks Download PDFInfo
- Publication number
- EA013186B1 EA013186B1 EA200801637A EA200801637A EA013186B1 EA 013186 B1 EA013186 B1 EA 013186B1 EA 200801637 A EA200801637 A EA 200801637A EA 200801637 A EA200801637 A EA 200801637A EA 013186 B1 EA013186 B1 EA 013186B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- crystallization
- metal
- melting
- obtaining
- radial
- Prior art date
Links
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологиям получения литых заготовок для инструмента холодного и горячего деформирования, механообработки, например высечки, обрубки, протяжки, ковки, штамповки, сверления, резания и т.п., технологической оснастки «типа роликов» машин непрерывной разливки стали, прокатных станов, термических печей, валов, валков, осей различного назначения, в том числе колесных и других изделий.The invention relates to technologies for casting billets for tools cold and hot deformation, machining, such as cutting, chipping, broaching, forging, punching, drilling, cutting, etc., technological equipment "type of rollers" machines for continuous casting of steel, rolling mills, thermal furnaces, shafts, rolls, axles for various purposes, including wheeled and other products.
Традиционно указанную номенклатуру заготовок изготавливают из металла, обработанного давлением, поскольку такие операции, как ковка и прокатка, устраняют литейные дефекты, обеспечивая качество металла и эксплуатационную стойкость изделий. Существенным недостатком этой технологии считаются значительные потери металла на всех переделах, от выплавки, разливки, ковки (прокатки) до получения готового инструмента и оснастки, что ухудшает экономические показатели производства.The traditionally specified nomenclature of blanks is made from pressure treated metal, since such operations as forging and rolling eliminate casting defects, ensuring the quality of the metal and the operational durability of the products. A significant disadvantage of this technology is considered to be significant metal losses at all stages of production, from smelting, casting, forging (rolling) to the production of finished tools and tooling, which worsens the economic indicators of production.
Известен технологический процесс изготовления литых заготовок (В.В. Куниловский, В.К. Крутиков. Литые штампы. Л. «Машиностроение», 1987 г.). Процесс включает в себя выплавку металла в металлургическом агрегате и его разливку с кристаллизацией слитка в литейной форме. Несмотря на преимущества в экономии металла, известная технология ограничена в получении необходимого качества металла отливки, в первую очередь, однородности химического состава, макро- и микроструктуры металла по объему слитка, что отрицательно сказывается на эксплуатационной стойкости изделий.Known technological process of manufacturing cast billets (VV Kunilovsky, VK Krutikov. Cast stamps. L. "Mashinostroenie", 1987). The process includes the smelting of metal in a metallurgical unit and its casting with crystallization of the ingot in a mold. Despite the advantages in saving metal, the known technology is limited in obtaining the required quality of the metal casting, first of all, the homogeneity of the chemical composition, macro- and microstructure of the metal throughout the ingot volume, which adversely affects the operational durability of the products.
В источнике описан процесс получения одного типового изделия - литого штампа только для горячего деформирования, при этом авторы утверждают, что технология получения литых заготовок не нашла широкого применения, это подтверждает и практика. По-видимому, преимущества известного процесса изготовления литых заготовок определенным образом «нивелируется» необходимостью применения индивидуальных литейных форм, причем зачастую одноразового использования, а также трудоемкостью изготовления этих форм. Для широкой номенклатуры получаемых изделий эти недостатки приобретают особенно существенное значение.The source describes the process of producing one type product - a cast die for hot deformation only, and the authors claim that the technology for producing cast billets has not found wide application, this is confirmed by practice. Apparently, the advantages of the known process for the production of cast billets are “leveled” in a certain way by the need to use individual casting molds, often one-time use, as well as the laboriousness of making these molds. For a wide range of products obtained, these drawbacks become particularly significant.
Известным способом невозможно получить качественные заготовки для таких изделий, условия эксплуатации которых сильно различаются между собой по температуре обрабатываемого металла, величине, скорости и направлению нагрузки на рабочую поверхность инструмента и т.д. В смысле направления нагрузки на рабочую поверхность инструмент, технологическая оснастка испытывают сжимающие, изгибающие, растягивающие, скручивающие усилия или их сочетания, причем изменяющиеся во времени.In a known way, it is impossible to obtain high-quality blanks for such products, the operating conditions of which vary greatly in terms of the temperature of the metal being processed, the magnitude, speed and direction of the load on the working surface of the tool, etc. In terms of the direction of the load on the working surface of the tool, the tooling is experiencing compressive, bending, tensile, twisting forces, or combinations thereof, and varying with time.
Удовлетворение требования по направлению нагрузки определенным образом связано с осью слитка. В технологии с ковкой реализацию направленности нагрузки осуществляют заданием оси ковки и степенью укова заготовки. В известной технологии получения литых штампов это требование без дополнительных организационных дорогостоящих приемов по управлению кристаллизацией охлаждающейся в форме отливки осуществить практически невозможно.Satisfaction requirements in the direction of the load in a certain way connected with the axis of the ingot. In the technology with forging, the realization of the direction of loading is carried out by specifying the forging axis and the degree of forging of the workpiece. In the known technology for producing cast dies, this requirement is practically impossible to implement without any additional costly organizational methods for controlling the crystallization of cooling in the form of a casting.
Таким образом, в машиностроении существует задача по созданию технологии производства литых заготовок, позволяющей сочетать значительную экономию металла с необходимым качеством металла литых заготовок для широкой номенклатуры изделий, отличающихся требованиями эксплуатации. В заявленном способе плавление, получение заданного химического состава и кристаллизацию металла заготовки ведут в едином плавильном пространстве с использованием приемов электрошлакового переплава, управляя структурой отливки, заданной условиями эксплуатации.Thus, in engineering there is a task to create a technology for the production of cast billets, which allows to combine significant metal savings with the required quality of the metal of cast billets for a wide range of products differing in operating requirements. In the inventive method, melting, obtaining a predetermined chemical composition and crystallization of the metal of the workpiece are carried out in a single melting space using methods of electroslag remelting, controlling the structure of the casting, given the operating conditions.
В качестве характеристики структуры отливки, заданной условиями эксплуатации, в данном способе принимается направленность кристаллизации относительно оси слитка, которую различают по типу осевой, радиальной и находящейся между ними, а также равнооосной. При этом структурой отливки управляют введением мощности, большей, чем необходимо для расплавления металла, достаточной для получения структуры слитка с осевой кристаллизацией, дальнейшим увеличением вводимой мощности достигают структуры слитка, находящейся между осевой и радиальной, и структуры с радиальной кристаллизацией, а введением химических элементов через флюс соответствующего состава и/или твердых компонентов достигают равноосной структуры заготовки.As a characteristic of the casting structure, given the operating conditions, this method takes the direction of crystallization relative to the axis of the ingot, which is distinguished by the type of axial, radial and located between them, as well as equiaxial. At the same time, the structure of the casting controls the introduction of power, more than is necessary to melt the metal, sufficient to obtain the structure of the ingot with axial crystallization, a further increase in the input power reaches the structure of the ingot located between the axial and radial, and the structure with radial crystallization, and the introduction of chemical elements through flux of appropriate composition and / or solid components achieve an equiaxial structure of the workpiece.
Прием управления величиной мощности, вводимой в плавильное пространство, позволяет управлять величиной жидкокристаллической ванны и соответственно структурой отливки. Экспериментально установлено, что введение мощности, большей, чем необходимо для расплавления металла, достаточно для получения структуры слитка с осевой кристаллизацией, характеризующейся расположением осей кристаллизации примерно до 30° к оси слитка. Дальнейшим увеличением вводимой мощности достигают структуры слитка с радиальной кристаллизацией, характеризующейся расположением осей кристаллизации примерно от 45° к оси слитка. При наличии условий эксплуатации, не предъявляющих особых требований к направленности структуры отливки, заявленным способом возможно получать структуру, характеризующуюся расположением осей кристаллизации между осевой и радиальной.The control of the amount of power introduced into the melting space allows you to control the magnitude of the liquid crystal bath and, accordingly, the structure of the casting. It was established experimentally that the introduction of power greater than that required to melt the metal is sufficient to obtain an ingot structure with axial crystallization, characterized by the location of the crystallization axes up to about 30 ° to the axis of the ingot. A further increase in the input power reaches the structure of the ingot with a radial crystallization, characterized by the location of the axis of crystallization from about 45 ° to the axis of the ingot. In the presence of operating conditions that do not impose special requirements on the direction of the casting structure, it is possible by the claimed method to obtain a structure characterized by the location of the crystallization axes between axial and radial.
Независимо от вводимой мощности, управление процессом кристаллизации металла заготовки путем введения химических элементов через флюс соответствующего состава и/или твердых компонентов, осуществляемое также в едином плавильном пространстве, позволяет получить заготовки с равноосной структурой. Причем приемы по получению осевой структуры в совокупности с введением химических элементов позволяют получать равнооосную мелкозернистую структуру отливки, а приемы по получеRegardless of the input power, the management of the metal crystallization process of the workpiece by introducing chemical elements through a flux of the appropriate composition and / or solid components, also carried out in a single melting space, allows to obtain a workpiece with equiaxial structure. Moreover, the techniques for obtaining the axial structure in combination with the introduction of chemical elements make it possible to obtain an equiaxial fine-grained casting structure, and the methods for obtaining
- 1 013186 нию радиальной структуры позволяют получать равнооосную крупнозернистую структуру отливки.- 1,013,186 radius structure allows to obtain an equiaxial coarse-grained casting structure.
Таким образом, заявленный способ позволяет осуществлять в едином плавильном пространстве под жидким оксидным расплавом (флюсом), который в этом случае является нагревателем, плавление, получение заданного химического состава и кристаллизацию металла заготовки. При этом количество переделов, необходимых для получения качественной заготовки, снижается до одного при исключении литьевых потерь металла.Thus, the claimed method allows in a single melting space under the liquid oxide melt (flux), which in this case is a heater, melting, obtaining a given chemical composition and crystallization of the metal of the workpiece. At the same time, the amount of processing required for obtaining a high-quality workpiece is reduced to one with the exception of molded metal losses.
Опытно-промышленные испытания показывают, что получение заготовок в каждом конкретном случае с организованной структурой удовлетворяет эксплуатационным требованиям по направлению нагрузки относительно оси слитка, существенно отличающимся между собой требованиями эксплуатации будущих изделий широкой номенклатуры.Experimental industrial tests show that the receipt of blanks in each case with an organized structure satisfies the operational requirements for the direction of load relative to the ingot axis, which significantly differ from each other by the requirements for the operation of future products of a wide range.
В частном случае исполнения способа плавление, получение заданного химического состава и направленную кристаллизацию металла заготовки ведут в плавильном пространстве, организованном с использованием отработанных изделий. При этом в качестве расплавляемого металла используют отработанные изделия из стали одной или более марок. Таким образом, способ имеет дополнительные преимущества экономического характера в виде возможности использования отработанных изделий, что является немалым преимуществом для предприятий, изготавливающих, ремонтирующих и эксплуатирующих такие изделия.In the particular case of the method of melting, obtaining a given chemical composition and directional solidification of the metal of the workpiece are in the melting space, organized with the use of waste products. At the same time, used steel products of one or more grades are used as the metal to be melted. Thus, the method has additional economic advantages in the form of the possibility of using waste products, which is a considerable advantage for enterprises that manufacture, repair and operate such products.
Пример 1. Литые заготовки для инструмента горячего деформирования, условия эксплуатации которого диктуют радиальную структуру, получали в водоохлаждаемой форме сечением (310x160) мм. Инструментальную сталь марки 4Х5МФС плавили с вводимой мощностью 240 кВА. Полученную заготовку порезали вдоль оси отливки, поверхность шлифовали и протравили реактивами. Исследования поперечного темплета показали, что оси кристаллизации расположены под углом от 45 до 70° к оси отливки (фиг. 1). На машиностроительный завод была поставлена опытно-промышленная партия литых заготовок для изготовления формообразующих деталей пресс-форм. Производственные испытания при обработке алюминиевых и медных сплавов показали увеличение эксплуатационной стойкости литого инструмента по сравнению с кованым в 3,2-3,8 раза.Example 1. Cast billets for a hot-deforming tool, the operating conditions of which dictate the radial structure, were obtained in a water-cooled form with a section (310x160) mm. Tool steel grade 4H5MFS smelted with an input power of 240 kVA. The resulting billet was cut along the axis of the casting, the surface was ground and etched with reagents. Studies of the transverse templet showed that the axis of crystallization is located at an angle from 45 to 70 ° to the axis of the casting (Fig. 1). An experimental-industrial batch of cast billets for the manufacture of molding parts of molds was supplied to the engineering plant. Production tests in the processing of aluminum and copper alloys have shown an increase in the service resistance of the cast tool as compared to the forged 3.2-3.8 times.
Пример 2. Литые заготовки с осевой направленностью кристаллизации для технологической оснастки типа «ролик» получали в водоохлаждаемой форме диаметром 320 мм плавлением легированного металла отработанного ролика из стали марки 24Х1МФ с вводимой мощностью 275 кВА. Из центральной части одной заготовки вырезали и подготовили для изучения макро- и микроструктуры продольного темплета. Результаты исследования показали наличие качественного литого металла с осями кристаллизации, расположенными под углом от 17 до 23° к оси заготовки (фиг. 2). Производственные испытания роликов на машине непрерывного литья стали в условиях металлургического предприятия показали увеличение регламентирующей стойкости оснастки в 1,7 раза по сравнению с роликами, полученными традиционным способом.Example 2. Cast billets with axial directionality of crystallization for technological equipment of the type “roller” were obtained in a water-cooled form with a diameter of 320 mm by fusion of a doped metal from a used steel roller of 24H1MF brand with an input power of 275 kVA. They were cut out from the central part of one blank and prepared for studying the macro- and microstructure of the longitudinal templet. The results of the study showed the presence of high-quality cast metal with crystallization axes located at an angle from 17 to 23 ° to the axis of the workpiece (Fig. 2). Production tests of the rollers on the machine for continuous casting of steel under the conditions of a metallurgical enterprise showed an increase in the regulatory durability of tooling by 1.7 times as compared with rollers produced by the traditional method.
Пример 3. В плавильном пространстве размерами (300x150x300) мм, одна из сторон которого образована отработанным штампом из стали марки 5ХНМ, а противоположная сторона имеет выпуклую гравюру, плавили с вводимой мощностью 116 кВА металл марки 5ХНВ, полученный из отработанного другого инструмента. Физические, химические, металлографические, механические исследования и испытания полученной заготовки показали, что отработанный штамп надежно соединяется с наплавленным слоем высокого качества, оси кристаллизации которого расположены под углом от 32 до 45° к оси заготовки (фиг. 3). Молотовые штампы, изготовленные из полученных таким образом заготовок, эксплуатировали на прессах с массой падающей части 4 и 1 т для штамповки изделий из хромоникелевых сталей типа 18Х2Н4МА формы «шатун прицепной» и «рычаг клапана выпуска». Срок службы данной технологической оснастки по сравнению с коваными штампами увеличился в среднем в 2,5 раза.Example 3. In the melting space with dimensions (300x150x300) mm, one side of which is formed by a used die from steel grade 5ХНМ, and the opposite side has a convex engraving, metal 5ХНВ, obtained from used other tools, was melted with an input power of 116 kVA. Physical, chemical, metallographic, mechanical studies and tests of the obtained billet showed that the spent stamp reliably connects to the deposited high-quality layer, the axis of crystallization of which is located at an angle from 32 to 45 ° to the axis of the billet (Fig. 3). Molotovye dies, made from the blanks thus obtained, were operated on presses with a mass of falling parts 4 and 1 t for stamping products from chromium-nickel steels of 18X2H4MA type, such as “connecting rod hook” and “release lever”. The service life of this tooling in comparison with forged dies has increased on average by 2.5 times.
Пример 4. По условиям эксплуатации инструмент холодного деформирования из ледебуритной высокохромистой стали марки Х12М должен иметь равнооосную мелкозернистую структуру. Для этого заготовки диаметром 90 мм и массой 9,8 кг получали в водоохлаждаемой форме с вводимой мощностью 34,5 кВА, добавив во флюс в качестве модификатора окись циркония в количестве 50 г. Одну из заготовок порезали вдоль оси отливки, поверхность шлифовали и протравили реактивами. Исследования темплета показали наличие мелкозернистой, равноосной структуры по высоте и сечению отливки (фиг. 4). Вырубные и прошивные пуансоны и матрицы, изготовленные из полученных в данном примере заготовок, эксплуатировали на кривошипных прессах для вырубки изделий из листа толщиной 8-10 мм. Срок службы изделий по сравнению с коваными увеличился в 1,5-2,0 раза.Example 4. According to the operating conditions, a cold-deformation tool made of X12M ledeburit high-chromium steel should have an equiaxial fine-grained structure. For this, blanks with a diameter of 90 mm and a mass of 9.8 kg were obtained in a water-cooled form with an input power of 34.5 kVA, adding 50 g of zirconium oxide as a modifier to the flux. One of the blanks was cut along the casting axis, the surface was ground and etched with reagents . Studies of the templet showed the presence of a fine-grained, equiaxial structure in height and cross-section of the casting (Fig. 4). Punching and piercing punches and dies made from the blanks obtained in this example were operated on crank presses to cut products from a sheet with a thickness of 8-10 mm. The service life of products compared to wrought iron increased 1.5-2.0 times.
Приведенные примеры иллюстрируют, что в едином плавильном пространстве можно получать литые заготовки с различной структурой, заданной условиями эксплуатации. Полученные из этих заготовок изделия - инструмент горячего деформирования по примеру 1, технологическая оснастка «ролик» по примеру 2, молотовый штамп по примеру 3, изготовленный из отработанного инструмента, а также инструмент холодного деформирования по примеру 4, обладающие повышенной эксплуатационной стойкостью в сравнении с аналогами, подтверждают возможности использования способа для широкой номенклатуры изделий. Экономические преимущества заявленного способа заключаются в совокупностиThe given examples illustrate that in a single melting space it is possible to produce castings with a different structure, given the conditions of operation. The products obtained from these blanks are a hot-deforming tool of example 1, technological equipment “roller” of example 2, a molotovy stamp of example 3, made from a used tool, as well as a cold-deforming tool according to example 4, which have increased operational durability in comparison with analogues , confirm the possibility of using the method for a wide range of products. The economic advantages of the claimed method are in the aggregate
- 2 013186 организационных достоинств с достижением качества металла литых заготовок, учитывая, что даже незначительное увеличение эксплуатационной стойкости изделий позволяет экономить металл, снизить трудоемкость изготовления изделий, уменьшить объем механообработки и сократить простои при переналадке оборудования.- 3,013,186 organizational merits with the achievement of the quality of the metal of cast billets, given that even a slight increase in the operational durability of the products saves metal, reduces the complexity of manufacturing products, reduces the amount of machining and reduces downtime during equipment changeover.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200801637A EA013186B1 (en) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Method of production cast blanks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200801637A EA013186B1 (en) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Method of production cast blanks |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200801637A1 EA200801637A1 (en) | 2009-12-30 |
| EA013186B1 true EA013186B1 (en) | 2010-02-26 |
Family
ID=41563113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200801637A EA013186B1 (en) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Method of production cast blanks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA013186B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58125363A (en) * | 1982-01-22 | 1983-07-26 | Hitachi Ltd | Production of structure by electro-slag remelting |
| SU1507834A1 (en) * | 1987-12-30 | 1989-09-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Систем Автоматизации И Управления | Method of controlling electroslag melting process |
| CA1329692C (en) * | 1988-03-31 | 1994-05-24 | John Dean Bramblett | Electro-slag casting apparatus and method |
| RU2228961C2 (en) * | 2002-08-12 | 2004-05-20 | Горяинов Владимир Алексеевич | Method of production of blanks for rollers at continuous casting with use of electroslag remelting |
-
2008
- 2008-06-30 EA EA200801637A patent/EA013186B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58125363A (en) * | 1982-01-22 | 1983-07-26 | Hitachi Ltd | Production of structure by electro-slag remelting |
| SU1507834A1 (en) * | 1987-12-30 | 1989-09-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Систем Автоматизации И Управления | Method of controlling electroslag melting process |
| CA1329692C (en) * | 1988-03-31 | 1994-05-24 | John Dean Bramblett | Electro-slag casting apparatus and method |
| RU2228961C2 (en) * | 2002-08-12 | 2004-05-20 | Горяинов Владимир Алексеевич | Method of production of blanks for rollers at continuous casting with use of electroslag remelting |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200801637A1 (en) | 2009-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101462123B (en) | Method for preparing high-performance magnesium alloy sheet | |
| CN106216952B (en) | A kind of wheel hub forging method | |
| CN103602839A (en) | Processing method for aluminium alloy middle thick plate | |
| CN1980759A (en) | Method for producing magnesium alloy product | |
| CN103320727A (en) | Aluminum alloy medium plate preparation method | |
| CN102962425A (en) | Preparation method of oblique oil cylinder body | |
| CN104131202A (en) | Short-process preparation method for 6061aluminum alloy die forging | |
| CN101875093A (en) | Method for processing non-ferrous alloy rings | |
| CN110919375B (en) | Double-size flange forging process | |
| CN108165831A (en) | A kind of high temperature alloy dummy block and preparation method thereof | |
| CN108015255B (en) | Preparation method of high-speed tool steel | |
| CN114289500B (en) | Special-shaped rolling process for large-sized ultrahigh-structure steel | |
| CN103071970A (en) | Forging method for intermediate shafts for transmissions | |
| EA013186B1 (en) | Method of production cast blanks | |
| CN104646955A (en) | Method for preparing 20CrNi4 piercing plug | |
| JP7137577B2 (en) | Continuous production system and continuous production method for aluminum products | |
| CN108942093B (en) | Manufacturing method of sector plate forge piece for economical coiler drum | |
| CN113020313A (en) | Ledeburite die steel seamless steel tube and preparation method thereof | |
| WO2016027208A1 (en) | A method of forging complex parts from continuous cast billets | |
| CN204842511U (en) | Anchor clamps of magnesium alloy sheet's compound forming technology | |
| CN110373609B (en) | Casting method of tool part blank for producing shearing thin-wall steel plate | |
| CN115896594B (en) | High-strength and high-toughness H13 die steel for aluminum extrusion and preparation method thereof | |
| RU2507026C2 (en) | Method of production of cast bimetallic moulds of ferrite steel-aluminium cast iron alloy | |
| RU2320735C2 (en) | Method for electroslag production of die blanks for pressing-rolling line for production of railway wheels | |
| KR100466174B1 (en) | Producing method of roll in tandem cold mill |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KZ |