RU2277133C2 - Method of casting metal into reservoirs at varying inclination and rotation - Google Patents

Method of casting metal into reservoirs at varying inclination and rotation Download PDF

Info

Publication number
RU2277133C2
RU2277133C2 RU2001105078/02A RU2001105078A RU2277133C2 RU 2277133 C2 RU2277133 C2 RU 2277133C2 RU 2001105078/02 A RU2001105078/02 A RU 2001105078/02A RU 2001105078 A RU2001105078 A RU 2001105078A RU 2277133 C2 RU2277133 C2 RU 2277133C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
reservoir
rotation
refractory
casting
Prior art date
Application number
RU2001105078/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001105078A (en
Inventor
Анатолий Евгеньевич Волков (RU)
Анатолий Евгеньевич Волков
Original Assignee
Анатолий Евгеньевич Волков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Евгеньевич Волков filed Critical Анатолий Евгеньевич Волков
Priority to RU2001105078/02A priority Critical patent/RU2277133C2/en
Publication of RU2001105078A publication Critical patent/RU2001105078A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2277133C2 publication Critical patent/RU2277133C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

FIELD: casting of refractory and chemically active metals.
SUBSTANCE: proposed method consists in preparation of melt in intermediate reservoir by molten-slag electric melting or by melting the burden by electron beam, plasma or laser beam. During rotation of inclined reservoir heavy refractory particles shift away from melt discharge. Change in rotational speed and angle of inclination of reservoir may ensure modes at which refractory particles are practically fully molten in melt and are used as master alloy. The same operations may be used for change of amount of burden batch loaded in reservoir. Melt to be poured off is additionally heated, acted on by vibration, magnetic field and ultra sound.
EFFECT: facilitated procedure of control of plant, enhanced efficiency; extended technical capabilities.
3 ck, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для литья любых металлов, включая тугоплавкие и химические активные.The present invention relates to the field of foundry and can be used for casting any metals, including refractory and chemical actives.

Аналогом предлагаемого технического решения является способ плавки металла в промежуточной емкости с отливкой слитков, при котором происходит хорошее усреднение расплава, его очистка от легких и тяжелых примесей, а при литье образуется бездефектная кристаллическая структура. Способ включает приготовление расплава в отдельной промежуточной емкости с последующим его переливанием и кристаллизацией в изложнице [1]. Методы плавки в промежуточной емкости с отливкой слитков обеспечивают высокую плотность слитков, однородный химический состав и достаточно однородную кристаллическую структуру. Данный способ нашел применение для изготовления круглых и плоских слитков небольшого сечения.An analogue of the proposed technical solution is a method of melting metal in an intermediate vessel with ingot casting, in which the melt is averaged well, it is cleaned of light and heavy impurities, and a defect-free crystalline structure is formed during casting. The method includes the preparation of the melt in a separate intermediate vessel with its subsequent transfusion and crystallization in the mold [1]. Melting methods in an intermediate tank with casting of ingots provide a high density of ingots, a uniform chemical composition and a fairly uniform crystalline structure. This method has found application for the manufacture of round and flat ingots of small cross section.

Наиболее близким техническим решением является способ по патенту RU 2089633 C1 [2].The closest technical solution is the method according to patent RU 2089633 C1 [2].

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования и расширение технических возможностей.The aim of the invention is to increase the efficiency of use and expansion of technical capabilities.

Использование вращения промежуточной емкости позволяет увеличить площадь обогрева ванны расплава. При вращении промежуточной емкости часть расплава поднимается за счет вязкостных свойств, выше горизонтального уровня основной ванны расплава, обеспечивая хороший теплообмен за счет большой площади обогрева. При этом происходит хорошее удаление летучих и газовых примесей из расплава, интенсивное перемешивание и усреднение состава.The use of rotation of the intermediate tank allows you to increase the heating area of the melt bath. During the rotation of the intermediate tank, part of the melt rises due to the viscous properties, above the horizontal level of the main bath of the melt, providing good heat transfer due to the large heating area. In this case, a good removal of volatile and gaseous impurities from the melt occurs, intensive mixing and averaging of the composition.

Использование наклона и вращения промежуточной емкости позволяет рафинировать расплав от тяжелых, летучих и нерастворимых примесей за счет центробежных сил вращения и расположения сливного отверстия по центру промежуточной емкости.Using the tilt and rotation of the intermediate tank allows the melt to be refined from heavy, volatile and insoluble impurities due to the centrifugal forces of rotation and the location of the drain hole in the center of the intermediate tank.

Поставленная цель достигается тем, что известный способ литья металла в емкости с переменным наклоном и вращением включает получение расплава в промежуточной вращающейся емкости и слив расплава через центральное сливное отверстие в форму, отличающийся тем, что расплав получают в наклонной промежуточной вращающейся емкости, а слив металла осуществляют за счет увеличения глубины ванны расплава, а также изменением угла наклона и скорости вращения емкости. Сливаемый расплав подогревают независимыми источниками нагрева, на кристаллизуемый расплав воздействуют вибрацией, магнитным полем и ультразвуком.This goal is achieved in that the known method of casting metal in a tank with a variable inclination and rotation includes obtaining a melt in an intermediate rotating vessel and draining the melt through a central drain hole into a mold, characterized in that the melt is obtained in an inclined intermediate rotating vessel, and the metal is drained by increasing the depth of the melt pool, as well as by changing the angle of inclination and the speed of rotation of the tank. The melt being drained is heated by independent sources of heating, and the melt being crystallized is affected by vibration, magnetic field, and ultrasound.

Предложенный способ реализует установка, изображенная на фиг.1. Установка включает образующуюся жидкую ванну расплава 1, твердый гарнисаж 2, формируемое изделие (слиток; фасонную отливку; лист; трубу) 3, расплав образуется за счет электродуги 4, стекая с электрода 5. Ванна удерживается во вращающейся, сферической, наклонной емкости 6, нейтральная атмосфера и откачка отходящих газов обеспечивается за счет патрубка 7, а гибкое соединение 8 упрощает конструкцию и уменьшает вес поворотной части установки. Водяное охлаждение 9 емкости 6 обеспечивает теплоотвод, соленоид 10 служит для фокусировки или расфокусировки дуги 4. Шарнирное соединение 11 и подъемно-опускающее устройство 12 обеспечивают поворот установки, которая крепится на основе 13. Вращение емкости обеспечивается за счет передачи 14 и двигателя вращения 16 через уплотнение 15. Уплотнение 17 служит для герметизации штока 22, соединенного с приводом 18 электрода 5. Корпус установки 20 закрыт крышкой 19, на которой крепятся стойки 21 привода 18. Установка может иметь подогревающее устройство 23, которым может служить индуктор, плазмотрон, электролучевая пушка, нагреватель электросопротивления лазер. Ток на емкость 6 подается через скользящие контакты 24. Водяная герметизация обеспечивается за счет скользящих уплотнений 25, а герметизация корпуса 20 и крышки 19 за счет уплотнения 26. Силовое воздействие на кристаллизующийся расплав обеспечивается за счет устройства 27, закрепленного на форме, изложнице или кристаллизаторе 28.The proposed method implements the installation depicted in figure 1. The installation includes the formed liquid bath of melt 1, a solid skull 2, the molded product (ingot; shaped casting; sheet; pipe) 3, the melt is formed by the electric arc 4, flowing down from the electrode 5. The bath is held in a rotating, spherical, inclined tank 6, neutral the atmosphere and exhaust gas evacuation is ensured by the nozzle 7, and a flexible connection 8 simplifies the design and reduces the weight of the rotary part of the installation. Water cooling 9 of the tank 6 provides heat dissipation, the solenoid 10 serves to focus or defocus the arc 4. The hinge joint 11 and the lifting-lowering device 12 provide rotation of the installation, which is mounted on the base 13. The rotation of the tank is provided by transmission 14 and the motor of rotation 16 through the seal 15. The seal 17 is used to seal the rod 22 connected to the actuator 18 of the electrode 5. The housing of the installation 20 is closed by a cover 19 on which the racks 21 of the actuator 18 are mounted. The installation may have a heating device 23, a cat An inductor, a plasma torch, an electric beam gun, and an electric resistance heater can serve as an alternative. Current is supplied to the tank 6 through sliding contacts 24. Water sealing is provided by sliding seals 25, and the casing 20 and the cover 19 are sealed by sealing 26. The force on the crystallizing melt is provided by a device 27 mounted on a mold, mold or mold 28 .

На фиг.2 изображена другая модификация установки, обеспечивающая осуществление способа, где электродуга 4 заменяется на электронный луч, плазму, лазерный луч 4*; подача сырья обеспечивается не за счет переплавляемого электрода 5, а за счет кусково-порошковой шихты 5*; через подающий желоб 18*; токопроводящий шток 22 заменен на одну или несколько электронно-лучевых пушек, плазмотронов, лазеров 22*; а подогревающее устройство может иметь другое расположение 23* с переменной осью направления нагрева, в качестве нагревателя здесь может служить плазмотрон, электронно-лучевая пушка, лазер.Figure 2 shows another modification of the installation, providing the implementation of the method, where the electric arc 4 is replaced by an electron beam, plasma, laser beam 4 *; the supply of raw materials is provided not due to the remelted electrode 5, but due to the lump-powder mixture 5 *; through the supply chute 18 *; the conductive rod 22 is replaced by one or more electron beam guns, plasmatrons, lasers 22 *; and the heating device may have a different arrangement 23 * with a variable axis of the heating direction; here, a plasma torch, an electron beam gun, and a laser can serve as a heater.

Способ могут обеспечивать устройства комбинированного исполнения, показанные на фиг.1 и 2, где могут применяться совместно или раздельно различные источники нагрева, а также может использоваться комбинированная подача металла.The method can be provided by the combined execution devices shown in FIGS. 1 and 2, where different heating sources can be used together or separately, and a combined metal feed can also be used.

При получении металла способом плавки в глухой емкости или на холодном поду путь тугоплавкой плохорастворяемой частицы, находящейся в жидком расплаве, ограничен по времени. Так в глухом кристаллизаторе путь тугоплавкой частицы зависит от глубины жидкой ванны и скорости вращения данной ванны. Частица, проходя по спирали при малом вращении, вмораживается в гарнисаж ближе к центру слитка, при большом - дальше от центра слитка. В ванне с холодным подом общий путь тугоплавкой частицы зависит от глубины ванны расплава и ее общей длины. В том и в другом случаях путь данной частицы не может быть бесконечным и рано или поздно она вмерзает в гарнисаж. Хотя сама по себе тугоплавкая частица как примесь для сплава может быть полезна, вредным является только ее размер. Если, например, частица W, Мо или какой-либо тугоплавкий карбид превышают определенный размер, то в дальнейшем вокруг данного включения в изделии собираются концентраторы напряжений, по которым и происходит разрушение деталей.When obtaining metal by melting in a dull tank or on a cold hearth, the path of a refractory poorly soluble particle in a liquid melt is limited in time. So in a solid mold, the path of a refractory particle depends on the depth of the liquid bath and the speed of rotation of the bath. The particle, spiraling at low rotation, is frozen into the skull plate closer to the center of the ingot, while at large - further from the center of the ingot. In a bath with a cold hearth, the total path of a refractory particle depends on the depth of the melt bath and its total length. In both cases, the path of a given particle cannot be infinite and sooner or later it freezes into the skull. Although in itself a refractory particle as an impurity for an alloy can be useful, only its size is harmful. If, for example, a particle of W, Mo or any refractory carbide exceeds a certain size, then stress concentrators are collected around this inclusion in the product, along which the destruction of parts occurs.

Если же данные частицы равномерно растворить во всем объеме изделия так, чтобы они не превышали критических размеров, то за счет этого сплав упрочняется и не имеет опасных точек с концентрацией напряжений. Способ по патенту RU 2089633 C1 [2], выбранный в качестве прототипа, предназначен для устранения попадания тугоплавких примесей в кристаллизуемый металл, который включает получение расплава в промежуточной вращающейся емкости и слива расплава через центральное сливное отверстие в кристаллизатор или форму. В отличие от него предлагаемый способ включает все положительные стороны прототипа, но в отличие от него имеет ряд преимуществ за счет изменяемого вращения и угла наклона емкости, так как если требуется более полно и качественно подготовить определенный объем металла, то, увеличивая наклон от вертикальной оси и скорость вращения, можно получить хорошо перемешанный расплав. Затем, если требуется его быстрый слив в изложницу или штамп для получения более мелкозернистой структуры, идет уменьшение угла наклона от вертикальной оси и одновременно скорости вращения. За счет подобного же изменения наклона и вращения можно увеличить количество загрузки порционной шихты в емкость, тем самым упрощается процесс управления установкой. Кроме того, за счет изменения наклона и вращения появляется возможность менять штампы, изложницы и кристаллизаторы между заливками без какой-либо потери металла. В конце плавления за счет перевода оси емкости в вертикальное положение и остановки вращения можно добиться максимального уменьшения гарнисажа и максимального слива расплава.If these particles are evenly dissolved in the entire volume of the product so that they do not exceed critical sizes, then due to this, the alloy is hardened and does not have dangerous points with a stress concentration. The method according to patent RU 2089633 C1 [2], selected as a prototype, is designed to eliminate the ingress of refractory impurities into the crystallizable metal, which includes obtaining a melt in an intermediate rotating container and draining the melt through a central drain hole into a mold or mold. In contrast to it, the proposed method includes all the positive aspects of the prototype, but in contrast to it, it has a number of advantages due to the variable rotation and the angle of inclination of the container, since if it is required to more fully and efficiently prepare a certain volume of metal, then increasing the inclination from the vertical axis and rotation speed, you can get a well mixed melt. Then, if you want it to quickly drain into the mold or stamp to obtain a finer-grained structure, there is a decrease in the angle of inclination from the vertical axis and at the same time the speed of rotation. Due to a similar change in the slope and rotation, it is possible to increase the amount of loading of the batch charge into the tank, thereby simplifying the process of controlling the installation. In addition, by changing the slope and rotation, it becomes possible to change dies, molds and molds between castings without any loss of metal. At the end of melting, by translating the axis of the vessel into a vertical position and stopping rotation, it is possible to achieve a maximum decrease in the skull and a maximum discharge of the melt.

Дополнительный подогрев в зоне сливного отверстия удаляет излишние настыли, а подогрев в зоне кристаллизации устраняет усадочные раковины.Additional heating in the drain hole area removes unnecessary accretions, and heating in the crystallization zone eliminates shrinkage shells.

Дополнительное силовое воздействие на кристаллизующийся расплав позволяет измельчать зерно, обеспечивает более качественное заполнение форм, улучшает механические свойства металла.An additional force effect on the crystallizing melt allows grinding grain, provides better filling of molds, improves the mechanical properties of metal.

Поэтому предлагаемый способ может успешно быть применен в производстве.Therefore, the proposed method can be successfully applied in production.

Источники информацииInformation sources

1. Андреев А.Л. и др. - Плавка и литье титановых сплавов, - М.: Из-во "Металлургия". 1994 г. (стр.178-186).1. Andreev A.L. and others. - Melting and casting of titanium alloys, - M.: Iz-in "Metallurgy". 1994 (p. 178-186).

2. Способ литья металла - RU 2089633 C1, С 22 В 9/18, 10.09.1997 г, 3 л.2. The method of casting metal - RU 2089633 C1, C 22 V 9/18, 09/10/1997 g, 3 l.

Claims (3)

1. Способ литья металла, включающий получение расплава в промежуточной вращающейся емкости и слив расплава через центральное сливное отверстие в форму, отличающийся тем, что расплав получают в наклонной промежуточной вращающейся емкости, а слив металла осуществляют за счет увеличения глубины ванны расплава, а также изменением угла наклона и скорости вращения емкости.1. The method of casting metal, including obtaining a melt in an intermediate rotating container and draining the melt through a central drain hole into a mold, characterized in that the melt is obtained in an inclined intermediate rotating container, and the metal is drained by increasing the depth of the melt bath, as well as by changing the angle tilt and rotation speed of the tank. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сливаемый расплав подогревают независимыми источниками нагрева.2. The method according to claim 1, characterized in that the melt being drained is heated by independent sources of heating. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на кристаллизуемый расплав воздействуют вибрацией, магнитным полем и ультразвуком.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the crystallizable melt is affected by vibration, magnetic field and ultrasound.
RU2001105078/02A 2001-02-21 2001-02-21 Method of casting metal into reservoirs at varying inclination and rotation RU2277133C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105078/02A RU2277133C2 (en) 2001-02-21 2001-02-21 Method of casting metal into reservoirs at varying inclination and rotation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105078/02A RU2277133C2 (en) 2001-02-21 2001-02-21 Method of casting metal into reservoirs at varying inclination and rotation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001105078A RU2001105078A (en) 2003-01-27
RU2277133C2 true RU2277133C2 (en) 2006-05-27

Family

ID=34880579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001105078/02A RU2277133C2 (en) 2001-02-21 2001-02-21 Method of casting metal into reservoirs at varying inclination and rotation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2277133C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524036C2 (en) * 2010-10-28 2014-07-27 Анатолий Евгеньевич Волков Method and device for metal spun casting

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524036C2 (en) * 2010-10-28 2014-07-27 Анатолий Евгеньевич Волков Method and device for metal spun casting

Also Published As

Publication number Publication date
RU2001105078A (en) 2003-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1104834A (en) Method and apparatus for removing inclusion contaminants from metals and alloys
EP1784515B1 (en) Process and equipment for the treatment of loads or residues of non-ferrous metals and their allows
US6868896B2 (en) Method and apparatus for melting titanium using a combination of plasma torches and direct arc electrodes
US5291940A (en) Static vacuum casting of ingots
JPH11108556A (en) Straight furnace floor-type furnace for refining titanium
WO2010068140A1 (en) Method and apparatus for electron-beam or plasma-jet melting of metal from a crystallizer into a crystallizer
US4750542A (en) Electron beam cold hearth refining
CA1090568A (en) Apparatus and method to form metal containing nondendritic primary solids
RU2277133C2 (en) Method of casting metal into reservoirs at varying inclination and rotation
US3273212A (en) Method of operating an electric furnace
JP4512542B2 (en) Flotation melting casting method and water-cooled crucible used in the casting method
JP2005343779A (en) Refining apparatus for scrap silicon using electron beam
US4194552A (en) Method to form metal containing nondendritic primary solids
JP2614004B2 (en) Method and apparatus for dissolving and injecting active metal
RU2283205C2 (en) Metal centrifugal casting process without turning off heat source
RU2660784C2 (en) Device for vacuum melting of refractory and reactive metals
RU2185932C2 (en) Melt pelletizing apparatus
RU2246547C1 (en) Method of autocrucible melting of metals and slag lining furnace for realization of this method
JP2005055017A (en) Molten metal tapping device
JP7339098B2 (en) Arc melting furnace apparatus and arc melting method for meltable material
EP1900455A1 (en) Semi-solid casting method and charge
RU2375152C1 (en) Installation for receiving of metallic granules
RU2282522C2 (en) Process for centrifugal casting of metal in horizontal plane
JP4366705B2 (en) Ingot manufacturing method and apparatus
JP2021079395A (en) Method of making titanium ingot

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20041124

PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20070918

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090222