RU2000872C1 - Способ отливки слитков - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к разливке металлов и сплавов в изложницы любого развеса, и может быть использовано в литейном производстве при получении отливок.

Получение высокого качества слитков св зано с окончанием воздействи  на кристаллизующийс  металл.

Известен способ отливки слитков, при котором погруженную в изложницу штангу эесом от 3 до 10% от массы слитка вращают со скоростью 30-280 об/мин, как с полным, так и с неполным расплавлением штанги.

Недостатком способа  вл ютс  большие затраты на его осуществление, а также то, что требуетс  специальное устройство дл  вращени  штанги. Кроме этого, чтобы достичь полного расплавлени  штанги, даже при ее минимальной массе и максимальной скорости вращени , требуетс  значительный перегрев металла, что увеличивает энергозатраты и снижает эффективность применени  штанг.

Известен способ отливки слитков, при котором в металл погружают штанги массой от 1 до 40% массы залитого металла, с целью перекрыти  фронтов кристаллизации , дл  чего при малой массе штанги примен ют ее многократное погружение, а при большой - дл  исключени  растрескивани  затвердевшего металла штангу изготавливают из гофрированного листа или проволоки .

Известный способ позвол ет вводить в металлическую ванну реагенты или присадки , вдува  их в расплавленном виде с помощью газа или центрифугиру  на штангу, а также на затвердевший на штанге металл или перед погружением.

Недостатком этого способа  вл ютс  сложность реализации, применение подогрева или специальной защитной среды, что требует специальных устройств, а также необходимость больших обжатий слитков дл  обеспечени  сваривани  залитого металла с металлом штанги. Введение реагентов по известному способу требует также специальных устройств и не обеспечивает полной усво емости, так как реагенты нанос тс  на поверхность штанг. Расплавление штанг же вообще не предусмотрено и не может быть обеспечено по этому способу.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату изобретению  вл етс  способ отливки слитков, по которому в изложницу, заполненную жидким металлом или сплавом, погружают штагу, изготовленную из металла, имеющего тот же химический состав, что и металл, залитый в изложницу. При этом штанга расположена

на специальном фиксирующем элементе на рассто нии от верха изложницы, равном 1,3-2,0 среднего приведенного радиуса полости изложницы, и от дна на рассто нии

1.3-2,0 среднего приведенного радиуса полости изложницы. Соотношение площадей поперечных сечений штанги и фиксирующего элемента равно 3-5, в отношение весов штанги и заливаемого металла равно 0,0030 .009.

Известный способ позвол ет получить мелкозернистый металл, обладающий высокими механическими свойствами.

Недостатком способа  вл етс  то. что

5 при малых перегревах заливаемого в изложницу металла над линией ликвидуса штанга не расплавл етс , остава сь вплавленным гетерогенным включением в объеме слитка. Это снижает качество металла. Иными сло0 вами, надежность выполнени  способа невысока .

Техническим результатом предлагаемого изобретени   вл етс  обеспечение 100% расплавлени  штанг при осуществлении

5 способа, что позвол ет повысить надежность выполнени  способа и качество металла в общей массе отливаемых слитков и отливок. Технический результат достигаетс  тем, что в способе отливки слитков, вклю0 чающем погружение в залитый в изложницу металл штанг, располагающихс  на фиксирующем элементе на рассто нии от верха изложницы, равном 1,3-2,0, и от дна изложницы , равном 1,3-2,0 среднего приведенно5 го радиуса полости изложницы, при соотношении площадей сечений штанги и фиксирующего элемента равном 3-5, и при отношении весов штанги и заливаемого металла , равном 0,003-0.009, штанги изготав0 ливают из сплава с той же металлической основой, что и заливают в изложницу, но более легкоплавкого. При этом температура плавлени  металла штанги рассчитываетс  по формуле

5 ТШт (0,70 - 0,85) Тме,

где ТШт - температура плавлени  сплава штанга;

Тме температура плавлени  металла, залитого в изложницу (а равно и металла

0 фиксирующего элемента).

Рассмотрим, за счет каких  влений достигаетс  положительный эффект. Погрузившись в изложницу, заполненную расплавом, штанга из того же металла, что

5 и металл слитка, вызывает конвективные потоки у своей боковой поверхности, привод щие к интенсивному опусканию холодных порций расплава вниз и  рко выраженному ходу затвердевани  снизу вверх. Постепен- но нагревшись, штанга расплавл етс . Однако . возможны варианты, когда недостаточно тепла и штанга не расплавл етс , либо его слишком много и расплавл етс  фиксирующий элемент, имеющий более тонкое сечение: штанга опускаетс  на дно и вмораживаетс  в слиток. Очевидно, что и в том и другом случае результат от изобретени  получен не будет.

Изготовив штангу из более легкоплавкого сплава, по сравнению с расплавом в изложнице и материалом фиксирующего элемента, мы достигаем трех положительных моментов:

1.Штанга всегда расплавитс .

2.Штанга всегда расплавитс  раньше фиксирующего элемента.

3.При плавлении штанги по в тс  дополнительные центры кристаллизации (а это, как известно, дополнительно измельчает структуру ).

Сплав штанги подбираетс  из того же металла, что и металл, заливаемый в изложницу . Например, система железо-углерод: сплав заливаемый в изложницу - сталь; материал штанги - чугун. Либо система медных сплавов; металл, заливаемый в изложницу - медь; металл штанги - латунь и т.д. При массе штанги 0,3-0,9% от массы слитка и одной и той же их металлической основе, но разном химическом составе, расплавление штанги не может заметно повли ть на содержание примесных элементов в металле слитка (например , дл  стали - это С, S, P, SI, Мп).

Поддержание температуры плавлени  металла штанги в пределах 0,70-0.85 от температуры плавлени  металла, залитого в изложницу (а также фиксирующего элемента), имеет следующий смысл.

При температуре плавлени  штанги, приближающейс  к температуре плавлени  металла слитка, т.е. соотношение температур плавлени  сплава штанги и металла слитка больше 0,85, приходим к известному техническому решению, имеющему известные недостатки. При температуре плавлени  металла штанги ниже 0,70 температуры плавлени  металла слитка штанга быстра

расплавитс ; конвективные потоки, о которых написано выше, не успеют установитьс . Будет иметь место лишь частичное охлаждение расплава, которое не окажет вли ни  на размер зерна затвердевшего металла. Результат от изобретени  полу-оч не будет.

Технический результат подтверждаетс  испытани ми,

В лаборатории литейного производства Мариупольского металлургического института отлили 40 стальных слитков массой 30 кГ: 10 по известному способу, 30 по предлагаемому . В известном способе штангу весом -, 125 г изготовили из стали, содержащей 0.35% С (ТЛикв 1550°С); слитки имели тот же хим. состав (перва  сери  опытов).

Сечение удерживающей части штанги было 0,196 см , а основной части штанги 0,88 см . Рассто ние от нижней части штанги до поддона - 80 мм. Температуру заливки в опытах поддерживали 1580 ±20°С.

По предлагаемому способу при всех прочих равных услови х штанги изготовили: из чугуна, содержащего 3,0% углерода (Тликв 1200°С) 10 шт. (втора  сери  опытов ); из эвтектического чугуна с 4,3% С (Тликв 1150°С) - 10 шт. (треть  сери  опытов ); из стали, содержащей 2.0% углерода (Тликв 1420°С) - 10 шт. (четверта  сери  опытов). Отлитые слитки разрезали, полировали , травили реактивом Кешиена. Надежность осуществлени  способа оценивали по расплавлению штанги. Качество металла оценивали по величине зерна (чем мельче зерно, тем выше качество слитка).

Результаты экспериментов приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемое техническое решение обладает качественно более высокими показател ми по сравнению с известным: надежность выполнени  способа выше, выше и качество металла.

0

5

0

5

0

5

0

45 (56) Авторское свидетельство СССР №1156824, кл. В 22 D 7/00. 1982.

Продолжение таблицы

Примечание. На каждый слиток проведено по 10 секущих; вз то среднее по 10 слиткам.

Claims (1)

1. Формула изобретени  СПОСОБ отливки слитков, включающий за- ливку расплава в изложницу и погружение в него закрепленной на прутке штанги на глубины от ее нижнего торца до дна изложницы и от ее верхнего торца до верхнего торца изложницы, равные 1,3 - 2,0 среднего приведенного радиуса полости

   изложницы, причем отношение площадей поперечных сечений штанги и прутка составл ет 3 - 5. а масса штанги равна 0,003 - 0,009 массы расплава, отличающийс  тем, что штанга выполнена из материала с температурой плавлени , равной 0,7 - 0,85 температуры плавлени  расплава, и имеет ту же металлическую основу.