RU2048973C1

RU2048973C1 - Method of casting metals

Info

Publication number: RU2048973C1
Authority: RU
Inventors: Д.А. Дюдкин; А.А. Булянда; В.С. Шкляр
Original assignee: Дюдкин Дмитрий Александрович
Priority date: 1992-01-28
Filing date: 1992-01-28
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: casting of metals. SUBSTANCE: within this method molten metal is poured into a mould, crystallization is affected by electromagnetic field, cast hardens and is removed. Jet of metal poured into a mould is placed into outer axis electromagnetic field. EFFECT: enhanced efficiency, improved quality.

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из черных и цветных металлов для повышения их качества. The invention relates to metallurgy and can be used in the manufacture of castings from ferrous and non-ferrous metals to improve their quality.

Известно устройство для электромагнитного регулирования расхода жидкого металла, которое может быть использовано также для перекачивания (ЕПВ N 0298373 89.01.11 N 2), содержащее электромагнитную катушку, окружающую выходное отверстие сопла и неэлектропроводный элемент, расположенный внутри катушки вдоль оси сопла и занимающий часть отверстия сопла. Положение этого элемента определяет участки, где создаются вихревые токи и участки, где их нет. В результате магнитное поле меняет свою форму и вызывает появление по оси электромагнитной силы, которая регулирует расход металла. A device for electromagnetic regulation of the flow of liquid metal, which can also be used for pumping (EPO N 0298373 89.01.11 N 2), containing an electromagnetic coil surrounding the nozzle outlet and a non-conductive element located inside the coil along the nozzle axis and occupying part of the nozzle hole . The position of this element determines the areas where eddy currents are created and the areas where they are not. As a result, the magnetic field changes its shape and causes the appearance of an electromagnetic force along the axis, which regulates the flow of metal.

Сложность этого устройства, вызванная необходимостью каждый раз строго в определенном месте точно устанавливать неэлектропроводный элемент, привела к тому, что указанное устройство не используется. Кроме того, целью этого изобретения является регулирование расхода жидкого металла при литье. The complexity of this device, caused by the need to precisely install a non-conductive element exactly in a specific place every time, has led to the fact that this device is not used. In addition, the purpose of this invention is to control the flow rate of molten metal during casting.

Известен способ литья металла, включающий заливку металла в литейную форму, воздействие электромагнитным полем на процесс кристаллизации, затвердевание металла и извлечение отливки [1]
При этом достигается повышение качества отливки, измельчение ее структуры, повышение механических свойств. Для осуществления этого способа литья необходимо поместить литейную форму в магнитное поле, причем сама литейная форма должна быть немагнитной. Даже если это удается сделать, то для получения магнитного поля, достаточного для эффективного воздействия, необходимы значительные затраты электроэнергии. В сложной отливке от ферромагнитного материала однородное магнитное поле получить весьма сложно. Этим обусловлено крайне малое распространение описанного способа литья.A known method of casting metal, including pouring metal into a mold, exposure to an electromagnetic field on the crystallization process, metal solidification and casting extraction [1]
At the same time, improving the quality of the casting, grinding its structure, improving the mechanical properties is achieved. To implement this casting method, it is necessary to place the mold in a magnetic field, and the mold itself must be non-magnetic. Even if this can be done, then to obtain a magnetic field sufficient for effective exposure, significant energy costs are required. In a complex casting from a ferromagnetic material, it is very difficult to obtain a uniform magnetic field. This is due to the extremely small distribution of the described casting method.

Целью изобретения является увеличение эффективности процесса электромагнитного воздействия, повышение качества литого металла. The aim of the invention is to increase the efficiency of the process of electromagnetic exposure, improving the quality of cast metal.

Цель достигается тем, что в способе литья металла, включающем заливку расплав в литейную форму, воздействие электромагнитным полем на процесс кристаллизации, затвердевание и извлечение отливки, струю металла, заливаемого в форму, помещают во внешнее осевое электромагнитное поле. The goal is achieved by the fact that in the metal casting method, which includes pouring the melt into the mold, exposure to the crystallization process by the electromagnetic field, solidification and extraction of the casting, a stream of metal poured into the mold is placed in an external axial electromagnetic field.

Таким образом расплавленный металл обрабатывается электромагнитным полем во время его заливки. Thus, molten metal is treated with an electromagnetic field during casting.

В отличие от прототипа здесь воздействие осуществляется на расплав не в процессе кристаллизации, а в период подачи металла в литейную форму. Unlike the prototype, the effect here is on the melt, not during crystallization, but during the period when the metal is fed into the mold.

Известно, что при температуре заливки металл уже имеет структуру, сходную со структурой твердого тела. Однако в этот период возможны изменения в структуре под влиянием электрофизического воздействия на расплав. Если обеспечить целенаправленные условия формирования этой исходной "предструктуры", то в значительной мере можно повлиять на структуру и свойства готовой отливки. В электромагнитном поле меняется межфазное натяжение, что обеспечивает уменьшение критического размера зародыша, а следовательно, и времени затвердевания отливки с образованием более мелкозернистой структуры. В магнитном поле изменяется растворимость фаз. Это приводит к изменению количества и распределения неметаллических включений по сечению отливки. It is known that at pouring temperature the metal already has a structure similar to that of a solid. However, during this period, changes in the structure are possible under the influence of electrophysical effects on the melt. If you provide targeted conditions for the formation of this initial "prestructure", then to a large extent, you can affect the structure and properties of the finished casting. In the electromagnetic field, the interfacial tension changes, which ensures a reduction in the critical size of the nucleus and, consequently, in the solidification time of the casting with the formation of a finer-grained structure. In a magnetic field, the solubility of the phases changes. This leads to a change in the number and distribution of non-metallic inclusions over the cross section of the casting.

Конструктивно обеспечить помещение струи заливаемого металла в осевое электромагнитное поле достаточно просто. Structurally, it is quite simple to ensure the placement of a jet of poured metal in an axial electromagnetic field.

П р и м е р 1. При получении слитков стали 55СА2 с помощью МНЛЗ на погружном стакане промежуточного ковша смонтирован соленоид, в котором постоянным электрическим током (I= 500 А) создается осевое магнитное поле напряженностью в 4˙10⁵ А/м. Струя металла обрабатывалсь магнитным полем и попадала в кристаллизатор сечением 250х500 мм. Скорость разливки составляла 0,6 м/мин, расход охлаждающей воды 2 л/кг. Были отлиты опытные и сравнительные слитки, из которых отобраны продольные и поперечные темплеты.EXAMPLE 1. Upon receipt of 55CA2 steel ingots using a continuous casting machine, a solenoid is mounted on an immersion nozzle of an intermediate ladle in which an axial magnetic field of 4˙10 ⁵ A / m is generated by direct electric current (I = 500 A). The metal jet was treated with a magnetic field and hit the mold with a cross section of 250x500 mm. The casting speed was 0.6 m / min, the flow rate of cooling water 2 l / kg Experimental and comparative ingots were cast, of which longitudinal and transverse templates were selected.

Сравнение макроструктуры отливок показало, что в опытных слитках измельчена дендритная структура, увеличена толщина корковой зоны за счет осевой, структура слитка стала более плотной и однородной; ликвационные полоски отсутствуют. Механические свойства металла возросли примерно на 20%
Установленная электрическая мощность установки 5 кВт, расход электроэнергии составил 25˙10^-3 кВт-ч/т.Comparison of the macrostructure of castings showed that the dendritic structure was crushed in the experimental ingots, the thickness of the cortical zone due to the axial was increased, the structure of the ingot became more dense and uniform; segregation strips are absent. The mechanical properties of the metal increased by about 20%
The installed electric power of the installation is 5 kW, the electric power consumption was 25 составил10 ^-3 kWh / t.

П р и м е р 2. Отливка заготовок из серого чугуна на конвейере. В футеровке ковша вокруг разливочного стакана с отверстием диаметром 20 мм помещен соленоид, обеспечивающий постоянное осевое магнитное поле напряженностью 10⁵ А/м. При этом уменьшилось зарастание отверстия в период разливки. В период опытной разливки соленоид не отключали при перерывах струи, поэтому расход электроэнергии составил 40˙10^-3 кВт-ч/т. Были отлиты опытные и сравнительные заготовки, из которых вырезаны образцы и исследована их макро- и микроструктура.PRI me R 2. Casting billets of gray cast iron on the conveyor. A solenoid is placed in the lining of the bucket around the pouring nozzle with an opening with a diameter of 20 mm, which provides a constant axial magnetic field of intensity 10 ⁵ A / m. At the same time, hole overgrowing during the casting period decreased. During the trial casting, the solenoid was not turned off during jet breaks, so the electric power consumption was 40˙10 ^-3 kWh / t. Experimental and comparative blanks were cast, from which samples were cut and their macro- and microstructure were investigated.

Установлено, что в опытных отливках макроструктура более однородна без образования трещин, графитовые включения в микроструктуре стали более короткими, перлитная основа более равномерна. Содержание газовых пузырей уменьшилось, механические свойства возросли на 12-15%
Применение данного способа литья обеспечивает электромагнитное воздействие на кристаллизацию и затвердевание при значительно более простом оборудовании и меньших затратах электроэнергии. При этом обеспечивается охрана труда обслуживающего персонала.It has been established that in experimental castings the macrostructure is more uniform without cracking, graphite inclusions in the microstructure have become shorter, the pearlite base is more uniform. The content of gas bubbles decreased, mechanical properties increased by 12-15%
The use of this casting method provides an electromagnetic effect on crystallization and solidification with much simpler equipment and lower energy costs. This ensures the safety of staff.

Наиболее эффективен указанный способ при массовом конвейерном, а также при непрерывном литье металла. Он может быть применен и при использовании магнитодинамических дозаторов. The indicated method is most effective for mass conveyor belt as well as for continuous casting of metal. It can also be used when using magnetodynamic dispensers.

Опытная поверка данного способа литья, выполненная при получении стальных отливок, подтвердила эффективность электромагнитного воздействия на струю заливаемого металла. The experimental verification of this casting method, performed upon receipt of steel castings, confirmed the effectiveness of electromagnetic effects on the stream of metal being poured.

Claims

METAL CASTING METHOD, including pouring the melt into the mold, exposing it to an electromagnetic field, solidifying it into the casting extraction, characterized in that the melt is exposed to an external axial electromagnetic field in the process of pouring it into the mold.