RU2209841C2 - Metal pouring method - Google Patents
Metal pouring method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2209841C2 RU2209841C2 RU98105924A RU98105924A RU2209841C2 RU 2209841 C2 RU2209841 C2 RU 2209841C2 RU 98105924 A RU98105924 A RU 98105924A RU 98105924 A RU98105924 A RU 98105924A RU 2209841 C2 RU2209841 C2 RU 2209841C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- metal
- mold
- ingots
- melting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для литья любых металлов, включая тугоплавкие и химически активные. The present invention relates to the field of foundry and can be used for casting any metals, including refractory and chemically active.
Наиболее близким техническим решением является способ гарнисажной плавки с донным сливом жидкого металла в кристаллизатор, включающий получение расплава металла в промежуточной емкости с отверстием, контур которой постоянно восстанавливают за счет подсыпки кускового металла, и его последующий донный слив в кристаллизатор (1). The closest technical solution is the method of skull melting with bottom discharge of liquid metal into a mold, which includes obtaining a molten metal in an intermediate vessel with an opening, the contour of which is constantly restored by adding bulk metal, and its subsequent bottom discharge into the mold (1).
Способ гарнисажной плавки с донным сливом жидкого металла в кристаллизатор позволяет защитить расплав с помощью гарнисажа от инородных включений, а простота конструкции позволяет снизить затраты при производстве слитков. Способ включает приготовление расплава в промежуточной емкости, проплавление днища емкости с последующим выпуском расплава в кристаллизатор. Данный способ применяется для изготовления слитков. The method of skull melting with bottom discharge of liquid metal into the mold allows protecting the melt with the help of a skull from foreign inclusions, and the simplicity of design allows to reduce the cost of the production of ingots. The method includes preparing the melt in an intermediate vessel, melting the bottom of the vessel, and then releasing the melt into the mold. This method is used for the manufacture of ingots.
Задачей изобретения является повышение эффективности использования и расширения технических возможностей за счет получения изделий более сложной формы, включая слитки, слябы, листы и фасонные заготовки. The objective of the invention is to increase the efficiency of use and expand technical capabilities by obtaining products of a more complex shape, including ingots, slabs, sheets and shaped blanks.
Решение поставленной задачи осуществляете за счет тoгo, чтo используют промежуточную емкость в виде переплавляемой заготовки и осуществляют контроль заданного объема получаемого расплава металла. The solution of this problem is carried out due to the fact that they use an intermediate tank in the form of a remelted billet and control the set volume of the obtained metal melt.
Предложенный способ реализует установка, представленная на чертеже. Установка включает камеру плавления 1, в которой размещена переплавляемая металлическая заготовка 2, при нагревании которой образуется расплав 3, сливающийся через отверстие 4 в кристаллизатор 5. Переплавляемая металлическая заготовка 2 может плавиться под действием переплавляемого электрода 6 (а также плазмотрона; неплавящегося электрода; электронно-лучевой пушки и т. п.), расплав 3 с которого стекает по переплавляемой заготовке 2. The proposed method implements the installation shown in the drawing. The installation includes a melting chamber 1, in which a remelted metal billet 2 is placed, when heated, a melt 3 is formed, merging through the hole 4 into the mold 5. The remelted metal billet 2 can melt under the influence of a remelted electrode 6 (as well as a plasma torch; non-consumable electrode; electronically beam gun, etc.), the melt 3 from which flows down the remelted billet 2.
Дополнительно расплав 3 может быть образован от заранее укладываемых кусков металла 7 на заготовку 2. Кроме того, металл 7 может подаваться во время проведения плавки на заготовку 2, пока не израсходуется электрод 6. Внутренняя полость кристаллизатора 5 может быть, например, в виде сляба (а также цилиндра; квадрата: тройника и т. д.). Кристаллизатор 5 может быть движущимся для равномерной разливки на него расплава 3, а также подвергаться воздействию вибрации, ударов и т. п. Additionally, the melt 3 can be formed from pre-stacked pieces of metal 7 on the workpiece 2. In addition, the metal 7 can be fed during melting to the workpiece 2, until the electrode 6. The internal cavity of the mold 5 can be, for example, in the form of a slab ( as well as a cylinder; a square: a tee, etc.). The mold 5 can be moving for uniform casting of the melt 3 on it, and also be exposed to vibration, shock, etc.
Переплавляемая заготовка 2 совмещает в себе две функции в технологической цепочке - промежуточной емкости и сливного желоба, что позволяет значительно упростить технологический процесс, сократить время и энергию на перемещение расплава, его перегрев, а также упростить и уменьшить конструкцию за счет сокращения различных устройств, необходимых для выплавки слитков. В отличие от прототипа, где изготовление слитков осуществляется за счет сплавления всего расходуемого электрода в гарнисаж, который должен быть достаточно емкий, габариты переплавляемой заготовки 2 значительно меньше, что влияет на величину всей конструкции печи. The remelted billet 2 combines two functions in the technological chain - an intermediate tank and a drain trough, which can significantly simplify the process, reduce the time and energy for moving the melt, its overheating, as well as simplify and reduce the design by reducing the various devices necessary for smelting ingots. In contrast to the prototype, where ingots are manufactured by fusing the entire consumable electrode into a skull, which should be sufficiently capacious, the dimensions of the remelted billet 2 are much smaller, which affects the size of the entire furnace structure.
Кроме того, выплавка сразу большой массы металла в гарнисаже требует очень большой точности регулировки процесса, в отличие от непрерывного процесса, где роль регулятора может играть подсыпка того или иного количества кускового металла, а не только регулировка мощности, как в первом случае. Использование движущегося кристаллизатора 5 позволит выпускать, например, готовый подкат очень малых толщин при очень больших длинах, что для листопрокатного производства очень важно. Постепенная настройка на плавку и непрерывное литье уменьшает количество брака, так как из большей длины всегда можно отобрать необходимый отрезок качественного слитка. При вертикальном расположении кристаллизатора появляется возможность выпуска слитков малого сечения или прутков. In addition, the smelting of a large mass of metal at once in the skull requires a very high accuracy of process control, in contrast to a continuous process, where the role of a regulator can be played by adding one or another amount of bulk metal, and not just power control, as in the first case. Using a moving mold 5 will allow, for example, to produce finished tackle of very small thicknesses at very large lengths, which is very important for sheet rolling production. Gradual adjustment for melting and continuous casting reduces the amount of rejects, since you can always select the required length of a quality ingot from a longer length. With a vertical arrangement of the mold, it becomes possible to produce small section ingots or rods.
Так под переплавляемую заготовку можно будет устанавливать пакет кристаллизаторов малого сечения, что также снижает предел и расход электроэнергии при выпуске прутков. So under the remelted billet it will be possible to install a package of crystallizers of small cross-section, which also reduces the limit and energy consumption during the production of rods.
Применение в подсыпку кускового металла снижает затраты на изготовление электродов, практически появляется возможность сплавлять два электрода, о дин из которых не прошел процесса прессования. The use of bulk metal in the filling reduces the cost of manufacturing the electrodes, it is practically possible to fuse two electrodes, of which one did not go through the pressing process.
Возможность расположить под переплавляемой заготовкой 2 максимально близко кристаллизатор 5 (особенно при горизонтальном положении) позволяет усилить тепловую обработку расплава, выпускаемого из-под дуги, а самое главное - возможность направить дугу на расплав прямо в кристаллизаторе. Это устраняет рыхлоты, а быстрое охлаждение в кристаллизаторе устраняет усадочную раковину. The ability to position the mold 5 as close as possible under the remelted billet 2 (especially in the horizontal position) makes it possible to enhance the heat treatment of the melt discharged from under the arc, and most importantly, the ability to direct the arc to the melt directly in the mold. This eliminates loosening, and rapid cooling in the mold eliminates shrinkage.
Выдержка из литературы (2):
- "В результате анализа обширного промышленного опыта, накопленного при производстве слитков титановых сплавов методом вакуумно-дуговой плавки расходуемого электрода в кристаллизаторе, наряду с достоинствами этого метода плавки были выявлены и существенные его недостатки, стр. 7:
- газонасыщение;
- обогащение тугоплавкими элементами на дне ванны;
- высокие затраты на производство слитков;
- низкий выход годного при получении полуфабриката;
- трудность получения слябов и заготовок малого сечения. " стр.8.Extract from the literature (2):
- "As a result of the analysis of the extensive industrial experience gained in the production of titanium alloy ingots by vacuum arc melting of a consumable electrode in a crystallizer, along with the advantages of this melting method, its significant shortcomings were revealed, p. 7:
- gas saturation;
- enrichment with refractory elements at the bottom of the bath;
- high costs for the production of ingots;
- low yield upon receipt of the semi-finished product;
- the difficulty of obtaining slabs and blanks of small cross section. "p. 8.
- "Четвертый этап связан с устранением указанных недостатков... Общим для этого этапа является разделение зоны плавления (тигель или промежуточная емкость) и зоны формирования слитка (кристаллизатор или изложница...", стр. 8. - "The fourth stage is related to the elimination of these drawbacks ... The common thing for this stage is the separation of the melting zone (crucible or intermediate tank) and the ingot formation zone (mold or mold ...", p. 8.
Преимущества:
- удаление легких и тяжелых включений;
- меньше требуется измельчать отходы;
- высокая химическая однородность;
- возможность разливки в один или несколько кристаллизаторов с вытяжкой, т. е. получение за один переплав слитков-заготовок небольшого диаметра, плоских и полых слитков.Benefits:
- removal of light and heavy inclusions;
- less need to grind waste;
- high chemical uniformity;
- the possibility of casting into one or more molds with an extract, i.e., obtaining in one remelting ingots-billets of small diameter, flat and hollow ingots.
Недостатки:
- (при существующей технике разливки металла в изложницу) необходимо повторно переплавлять для устранения усадочной раковины и рыхлоты.Disadvantages:
- (with the existing technique for casting metal into a mold), it is necessary to re-melt it to eliminate shrinkage shells and loosening.
Обобщение:
- "Наиболее перспективным следует считать развитие процессов, сочетающих плавку в гарнисажном тигле или промежуточной емкости с непрерывным литьем слитков заданных сечений. Для этого необходимо решить сложные технические проблемы... "
- организация перелива расплава из ванны в кристаллизаторы с заданной постоянной скоростью;
- рафинирование расплава;
- разливка в несколько кристаллизаторов;
- интенсивное охлаждение слитков;
- автоматизация и управление с помощью компьютера.Generalization:
“The development of processes combining melting in a skull crucible or an intermediate tank with continuous casting of ingots of given sections should be considered the most promising. For this, it is necessary to solve complex technical problems ...”
- organization of overflow of the melt from the bath into the molds with a given constant speed;
- refining of the melt;
- casting into several molds;
- intensive cooling of ingots;
- Automation and computer control.
Данный процесс был опробован на НИИМаш в лаборатории "Импульсной Объемной Штамповки" для выплавки слитков диаметром 60 мм интерметаллида титан-алюминий. Далее эти слитки были использованы для штамповки методом Импульсной Объемной Штамповки автомобильных клапанов. В дальнейшем получение тех же самых автомобильных клапанов происходило в комбинации способа Импульсной Объемной Штамповки (ИОШ) с комбинацией вновь предлагаемого способа, то есть переплавляемая заготовка применялась с отверстием, засыпанным кусковым металлом, и при получении расплава способом ИОШ он забивался напрямую в штамп. Первая выдержка из литературы (2) поясняла, почему не получил развития простой и экономически выгодный прототип. Это особая сложность контроля плавки для полного сплавления в гарнисаж переплавляемого слитка и после слива расплава в кристаллизатор. При опробовании предлагаемого способа был использован новый метод контроля за плавкой по относительному нагреву заготовки через контрольные датчики. This process was tested at NIIMash in the laboratory of "Pulse Volumetric Stamping" for smelting ingots with a diameter of 60 mm titanium-aluminum intermetallic. Further, these ingots were used for stamping by the method of Impulse Volumetric Stamping of automobile valves. Subsequently, the production of the same automobile valves took place in a combination of the Pulse Volumetric Stamping (IOS) method with a combination of the newly proposed method, i.e., a remelted billet was used with a hole filled with lump metal, and when it was melt by the IOS method, it was hammered directly into the stamp. The first excerpt from the literature (2) explained why the simple and cost-effective prototype was not developed. This is a particular complication of melting control for full fusion of the remelted ingot into the skull and after the melt is drained into the mold. When testing the proposed method, a new method was used to control the melting of the relative heating of the workpiece through the control sensors.
При отклонении в большую сторону нагрева от своего контрольного значения снижается мощность на дуге в крайних случаях до полного отключения, с дальнейшим продолжением плавки, во избежание раннего проплава. В случае отклонения в меньшую сторону того же нагрева от своего контрольного значения, мощность на дуге повышается. Компьютерная программа состыкована с количеством металла сплавляемого электрода и по заданию оператора установки выплавляет именно заданный объем перед выпуском его в кристаллизатор. В соответствии с обобщающими тезисами литературы (2) можно сказать, что предлагаемое изобретение обеспечивает:
- организацию перелива расплава из ванны в кристаллизаторы с заданной постоянной скоростью (т. к. сам принцип не позволяет делать скорость слива разной, потому как или проплавится полностью промежуточная емкость, или не будет возможности ее проплавления от зарастания ванны);
- рафинирование расплава (нахождение вакуумного патрубка для откачки газов на месте, около ванны расплава, способствует его хорошему рафинированию);
- разливка в несколько кристаллизаторов (способ указывает на выгодность и возможность такого применения);
- интенсивное охлаждение слитков (попадание расплава в кристаллизаторы малого внутреннего объема способствует интенсивному его охлаждению);
- автоматизация и управление с помощью компьютеров (на первой модификации установки был применен компьютер 286, доработанный в полупромышленный. Серия опытов по отслеживанию ванны расплава показала, что опрос датчиков должен быть не менее 0,01 с для своевременного влияния на процесс плавки. То есть без применения компьютера способ просто не осуществим).If the heating deviates upward from its control value, the arc power decreases in extreme cases until it is completely turned off, with further melting, in order to avoid early melting. In case of deviation to the smaller side of the same heating from its control value, the power on the arc increases. The computer program is docked with the amount of metal to be melted into the electrode and, on the instructions of the installation operator, it melts precisely the specified volume before releasing it into the mold. In accordance with the generalizing theses of the literature (2), we can say that the present invention provides:
- the organization of the overflow of the melt from the bath into the crystallizers with a given constant speed (since the principle itself does not allow the discharge speed to be different, because either the intermediate tank is completely melted, or there will be no possibility of its melting from the overgrowing of the bath);
- refining of the melt (finding a vacuum pipe for pumping gases in place, near the bath of the melt, contributes to its good refining);
- casting into several molds (the method indicates the profitability and the possibility of such an application);
- intensive cooling of ingots (ingress of the melt into crystallizers of small internal volume contributes to its intensive cooling);
- Automation and control using computers (on the first modification of the installation, a 286 computer was used, modified into a semi-industrial one. A series of experiments on tracking the melt pool showed that the probe should be interrogated for at least 0.01 s for a timely effect on the melting process. That is, without using a computer, the method is simply not feasible).
Все это дает преимущества данного способа литья металла над его прототипом (1). All this gives the advantages of this method of casting metal over its prototype (1).
Источники информации
1 Патент 2089633, С 22 В 9/18, 10.09.1997.Sources of information
1 Patent 2089633, C 22 V 9/18, 09/10/1997.
2 Андреев А.Л. и др. Плавка и литье титановых сплавов. М., Металлургия, 1994. 2 Andreev A.L. and others. Melting and casting of titanium alloys. M., Metallurgy, 1994.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105924A RU2209841C2 (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Metal pouring method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105924A RU2209841C2 (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Metal pouring method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98105924A RU98105924A (en) | 1999-12-20 |
RU2209841C2 true RU2209841C2 (en) | 2003-08-10 |
Family
ID=29245117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98105924A RU2209841C2 (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Metal pouring method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2209841C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009113913A1 (en) * | 2008-03-14 | 2009-09-17 | Volkov Anatoly Evgenievich | Method for producing chemically active metals and the structural design of a vertical stationary plasmotron |
RU2585581C2 (en) * | 2014-01-09 | 2016-05-27 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and device for electron beam melting of metal with bottom drain for moulding ingots with complex configuration |
RU2612867C2 (en) * | 2012-02-15 | 2017-03-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Рутений" | Method of melting highly reactive metals and alloys based thereon and device therefor |
RU2782537C1 (en) * | 2021-07-02 | 2022-10-28 | Акционерное общество "Литий-Элемент" | Method for preparing lithium metal for the negative electrode of a chemical current source |
-
1998
- 1998-03-30 RU RU98105924A patent/RU2209841C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АНДРЕЕВ А.Л. и др. Плавка и литье титановых сплавов. - М.: Металлургия, 1994, с.184, с.227. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009113913A1 (en) * | 2008-03-14 | 2009-09-17 | Volkov Anatoly Evgenievich | Method for producing chemically active metals and the structural design of a vertical stationary plasmotron |
RU2612867C2 (en) * | 2012-02-15 | 2017-03-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Рутений" | Method of melting highly reactive metals and alloys based thereon and device therefor |
RU2585581C2 (en) * | 2014-01-09 | 2016-05-27 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and device for electron beam melting of metal with bottom drain for moulding ingots with complex configuration |
RU2782537C1 (en) * | 2021-07-02 | 2022-10-28 | Акционерное общество "Литий-Элемент" | Method for preparing lithium metal for the negative electrode of a chemical current source |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2490350C2 (en) | METHOD FOR OBTAINING BASIC β-γ-TiAl-ALLOY | |
US5291940A (en) | Static vacuum casting of ingots | |
UA93651C2 (en) | Electroslag system for refinement or producing of metal and method for refinement and method for producing of metal | |
RU2209841C2 (en) | Metal pouring method | |
RU2328538C1 (en) | Method of production of multylayer ingots by electroslag remelting | |
Holzgruber et al. | Innovative electroslag remelting technologies | |
JP6994392B2 (en) | Ingot made of an alloy containing titanium as the main component, and its manufacturing method | |
RU2283205C2 (en) | Metal centrifugal casting process without turning off heat source | |
RU2338622C2 (en) | Method and device of disk bottom tapping of volkov's system | |
RU2353470C2 (en) | Method and facility for liquid forging for casting of reactive metal with usage of method of induction keeping of melt | |
RU2286398C2 (en) | Method for metal casting with the use of lining slag as consumable electrode | |
CS209655B1 (en) | Method of making the metal hollow casting with the bottom | |
RU2319752C2 (en) | Method for induction melting of metal and apparatus for performing the same | |
MX2007013685A (en) | Method for the production of pigs, and pigs. | |
RU2200765C2 (en) | Metal melting and casting method | |
RU2770807C1 (en) | Method for producing blanks from low-alloy copper-based alloys | |
RU2585581C2 (en) | Method and device for electron beam melting of metal with bottom drain for moulding ingots with complex configuration | |
RU2319578C1 (en) | Method for producing small-size cast pieces of high-active metals and alloys and plant for performing the same | |
RU2246547C1 (en) | Method of autocrucible melting of metals and slag lining furnace for realization of this method | |
RU209252U1 (en) | DOUBLE FUNNEL FOR POURING METALS | |
RU2317343C2 (en) | Method of production of ingots | |
RU2282522C2 (en) | Process for centrifugal casting of metal in horizontal plane | |
JPS63157739A (en) | Apparatus for producing hollow metal ingot having high melting point | |
RU2201979C2 (en) | Metal casting method | |
RU2244029C2 (en) | Method of production of ingots |