SU1071350A1

SU1071350A1 - Method of producing hollow ingots

Info

Publication number: SU1071350A1
Application number: SU813375172A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Жульев; Александр Васильевич Пакало; Виктор Дмитриевич Арефьев; Борис Григорьевич Восходов
Original assignee: Предприятие П/Я А-3681
Priority date: 1981-12-31
Filing date: 1981-12-31
Publication date: 1984-02-07

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ СЛИТКОЦ, преимуществеино биметалли- чёских, включан фий установку в изложницу полого металлического стержн и отливку слитка, о. тличающ и и с тем, что, с целью повышени |1иквационнш и структурной однородности металла, стержень устанавливают в верхней части на уровне, равном 0,85-0,95 его высоты, при этом в период от начала заливки до истечени 0,5-0,9 времени, полного затвердевани в металле через стержень подают инертный газ, а .перед окончанием подачи газа стер жень перемещают вдоль оси слитка . :до соприкосновени с вертикальным Афронтом кристаллизации и, вмораживают его в тело слитка. The method of producing hollow ingots, mainly bimetallic, includes installation in the mold of a hollow metal rod and ingot casting, o. and with the fact that, in order to increase | 1quatural and structural homogeneity of the metal, the rod is installed in the upper part at a level equal to 0.85-0.95 of its height, while in the period from the start of pouring to the expiration of 0.5- 0.9 times of complete solidification in the metal through the rod inert gas is supplied, and before the end of the gas supply, the rods are moved along the axis of the ingot. : until it touches the vertical spine of crystallization and freezes it into the ingot body.

Description

соwith

СПSP

О Изобретение относитс к черной металлургии и может быть использовано при получении полых слитков и отливок, преимущественно большой массы. Известен способ получени сталь ных заготовок дл буровой стали rt труб, включающий установку по оси отливки прессованного из неметалли ческих материалов стержн и отливк с последующей прокаткой СП. Недостатками известного способа вл ютс возможное загр знение металла слитка частицами огнеупорног материала стержн , а также необходимость его последующего удалени из тела отливки.. Известен также способ изготовле ни полых заготовок, включающий ус новку сплошного стержн , отливку слитка сифоном, удаление стержн и последующую ковку полой заготовки Недостатки известного способа значительные потери металла при си фонном способе отливки, трудности при извлечении стержн и существен ное развитие ликвационной неоднородности в слитках большой массы. Наиболее близким к.изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ по лучени полых слитков, включающий установку в изложницу полого металлического стержн и отливку слитка . После затвердевани ctepwSRbiос таетс в слитке ИЗ. К недостаткам данного способа .производства полых слитков следует отнести значительное развитие ликва ционной неоднородности в металле .при большой массе слитка. Кроме того, известный способ довольно ело жен в исполнении, так как стерженьхолодильник , вводимьлй внутрь трубы состоит из четырех долевых секторов извлекаетс после разливки и замен етс водо6х11аждаемым холодильником При значительных размерах стержней их замена и обслуживание представл ет определенную сложность. .Ликвационна и структурна неоднородности , образующиес при длител ном затвердевании больших, масс расплава , вл ютс причиной ухудшени качества и служебных характеристик металла издели . Цель изобретени - повышение лик ционной и структурной однородности металла. Поставленна цель достигаетс те что согласно способу получени полы слитков, преимущественно биметаллических , включающему установку в изл ницу полого металлического стержн и отливку слитка, стержень устанавливают в верхней части слитка на ур не, равном 0,85-0,95 его высоты, пр этом в период от начала заливки до истечени 0,5-0,9 времени полного затвердевани в металле через стержень подают инертный газ, а перед окончанием подачи газа стержень перемещают вдоль оси слитка до соприкосновени с вертикальным фронтом кристаллизации и вмораживают его в тело слитка. Предлагаемый способ обеспечивает получение качественного стального слитка с измельченной кристаллической структурой б«з развитой области внеосевой ликвации Заглубление полого стержн ниже, чем 0,95 от высоты слитка, может привести к его преждевременному привариванию к нарастающему вертикальному фронту кристаллизации. Уменьшение- заглублени стержн ниже 0,85 нежелательно в св зи с неполной об- работкой металла слитка аргоном, поступающим через полый стержень. Снижение времени продувки расплава ниже 0,5 от времени полного затвердевани нр позвол ет достаточно эффективно воздействовать на область внеосевой ликвации, а увеличение продувки свыше 0,95 может привести к запутыванию тазовых пузырьков в теле слитка. Перед окончанием продувки стержень перемещают под действием груза вниз до упора. Нижний открытый торец стерж н при этом входит в соприкосновение с вертикальным фронтом кpиctaллизaции , и при прекращении подачи газа жидкий, металл во внутреннюю полость стержн не поступает. Перемещение жидкого металла, вызванное всплывающими газовыми пузыр ми вызывает некоторое подплавление наружного поверхностного сло стержн и обеспечивает в дальнейшем плотное вмораживание стержн в основной металл слитка. Соотношение парамет ррв внутреннего диаметра отверсти в стержне к его наружному диаметру и к среднему диаметру слитка может мен тьс в широких пределах, напри- . мер 1:(1,01-3)(3-50). Полученными слиток имеет внутреннюю полость, соответствующую отверстию в стержне. Стержень может быть выполнен, как из метгшла того же химического состав.а, что и основной металл слитка, так и из другого, что позвол ет получать биметгшлические слитки,,. В дальнейшем слиток после нагрева подвергают окончательной прошивке его нижней части и прот жке на оправке . При этом исключаетс така трудоемка операци ковки, как осадка слатка. Следует также отметить, что полые слитки, получаемые предлагаемым способом , можно использовать дл получени трубных поковок, проталкива их на оправке через р д последовательно уменьшающихс в диаметре колец .O The invention relates to ferrous metallurgy and can be used in the preparation of hollow ingots and castings, preferably of large mass. A known method for producing steel blanks for drilling steel rt pipes, including the installation along the axis of a casting of a rod pressed from non-metallic materials and a casting followed by rolling SP. The disadvantages of this method are the possible contamination of the metal of the ingot with particles of the refractory material of the rod, as well as the need for its subsequent removal from the body of the casting. There is also known a method of making hollow blanks, including installing a solid rod, casting the ingot with a siphon, removing the rod and then forging the hollow billets The disadvantages of this method are significant metal losses in the syphonic method of casting, difficulties in extracting the rod and significant development of segregation heterogeneity in the tkah large mass. The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is the method of obtaining hollow ingots, including the installation in the mold of a hollow metal rod and the casting of the ingot. After solidification, ctepwSRbios melts in the ingot OF. The disadvantages of this method of producing hollow ingots are the significant development of liquation inhomogeneity in the metal with a large ingot mass. In addition, the well-known method is fairly sophisticated, since the fridge rod inserted into the pipe consists of four proportional sectors removed after casting and replaced with a water-cooled fridge. With the large rods, replacing and servicing them presents a certain difficulty. . The residual and structural heterogeneities resulting from the long solidification of large masses of the melt cause a deterioration in the quality and performance characteristics of the metal of the product. The purpose of the invention is to increase the lection and structural homogeneity of the metal. The goal is achieved by the fact that, according to the method for producing ingots, mainly bimetallic floors, which include installing a hollow metal rod into the radius and casting the ingot, the rod is installed in the upper part of the ingot at ur height not equal to 0.85-0.95 of its height, etc. the period from the beginning of pouring to the expiration of 0.5-0.9 time of complete solidification in the metal through the rod serves inert gas, and before the end of the gas supply the rod is moved along the axis of the ingot to contact with the vertical crystallization front and freezing t it into the body of the ingot. The proposed method provides a high-quality steel ingot with a crushed crystalline structure of a b 's developed area of off-axis segregation. The hollow rod is deeper than 0.95 from the height of the ingot, which can lead to its premature welding to the growing vertical crystallization front. Decrease-depth of the core below 0.85 is undesirable due to incomplete treatment of the metal of the ingot with argon, flowing through the hollow rod. A decrease in the time of melt purging below 0.5 from the time of complete solidification of the nanoparticles makes it possible to quite effectively influence the region of off-axis segregation, and an increase in the purges above 0.95 can lead to entanglement of pelvic vesicles in the ingot body. Before the end of the purge rod is moved under the action of the load down to the stop. In this case, the lower open end of the rod comes into contact with the vertical front of crystallization, and when the gas supply is cut off, the metal does not flow into the internal cavity of the rod. The movement of the liquid metal caused by the pop-up gas bubbles causes some melting of the outer surface layer of the rod and further provides a dense freezing of the rod into the base metal of the ingot. The ratio of the parameters ppb of the inner diameter of the hole in the rod to its outer diameter and to the average diameter of the ingot may vary within wide limits, for example. measures 1: (1.01-3) (3-50). The resulting ingot has an internal cavity corresponding to the hole in the rod. The rod can be made both from metal with the same chemical composition. As well as from the base metal of the ingot, as well as from the other, which allows to obtain bimeglichic ingots,. In the future, the ingot after heating is subjected to the final firmware of its lower part and drawn on the mandrel. This eliminates such a laborious forging operation as a sediment slat. It should also be noted that the hollow ingots obtained by the inventive method can be used to produce pipe forgings by pushing them on a mandrel through a series of successively decreasing rings in diameter.

Пример. Отливка полых слитков производитс сверху из разливочного . ковша через промежуточное устройство, Внутрени полость в слитке формируетс с помощью металлической трубы. Сравнительные полые слитки отливаютс 5 со стационарно установленной по оси изложницы металлической трубой При отливке опытных слитков подвешиваетс по ос|И изложницы в ее верхней части на различной высоте 10 в пределах 0,85-0,95 от общей высоты внутренней полости изложницы. Одновременно с началом отливки в трубу сверху подаетс инертный газ аргон, с расходом 0,5-0,8 , в течение 5 времени, составл ющего дл разных , слитков 0,45-0,95 от времени полнойExample. Hollow ingots are cast from the top of casting. bucket through an intermediate device. Inside the cavity in the ingot is formed with the help of a metal pipe. Comparative hollow ingots 5 are cast with a metal pipe stationary along the mold axis. During casting, the experimental ingots are suspended along the axis | And the mold in its upper part at different height 10 within 0.85-0.95 of the total height of the internal cavity of the mold. Simultaneously with the beginning of the casting, inert argon gas is fed into the pipe from the top, with a flow rate of 0.5-0.8, for 5 times, which is 0.45-0.95 for different ingots from the total

кристаллизации. Отливают как обычные полые слитки, когда металл центральной трубы соответствует по химическому составу заливаемому расплаву, так и биметаллические слитки: трубасталь ОХ18Н10Т заливае№ й металлсталь 16ТС.crystallization. Both regular hollow ingots are cast, when the metal of the central pipe corresponds in chemical composition to the melt to be poured, and bimetallic ingots: Trubastal ОХ18Н10Т is filled with metal and 16TC metal.

В опытных слитках, отлитых по :, предлагаемому способу примерно за 2 мин до окончани подачи газа металлическа труба подаетс вниз до упора под действием груза При этом труба после небольшого смещени вниз достигает нижнего фронта кристаллизации, после чего подачу газа прекращают.In the test bars cast by: the proposed method, about 2 minutes before the end of the gas supply, the metal pipe is fed down to the stop under the action of the load. The pipe, after a slight downward displacement, reaches the lower crystallization front, after which the gas supply is stopped.

В таблице приведены результаты испытаний.The table shows the test results.

1-20 0,45С36мин 0,101-20 0.45C36min 0.10

16ГС16GS

//

0,85 1-200,5(40 мин) 0,100.85 1-200.5 (40 min) 0.10

1-170,7(54 мин) 0,051-170.7 (54 min) 0.05

1-150,9(68 мин) 0,051-150.9 (68 min) 0.05

. 1-150,95(71 мин) 0,05. 1-150.95 (71 min) 0.05

1-20 0,45(36 мин) 0,101-20 0.45 (36 min) 0.10

0,90 1-20 0,5(40 мин) 0,050.90 1-20 0.5 (40 min) 0.05

1-17 0,7(54 мин) 0,05 1-15 0,9(68 мин) 0,051-17 0.7 (54 min) 0.05 1-15 0.9 (68 min) 0.05

1-150,95(71 мин) 0,051-150.95 (71 min) 0.05

0,95 1-200,5(40 мин) 0,050.95 1-200.5 (40 min) 0.05

1-170,7(54 мин) 0,051-170.7 (54 min) 0.05

1-150,9(68 мин) 0,051-150.9 (68 min) 0.05

34ХН1МА 0,834XH1MA 0.8

4-10 0,90(2;25мнн} 0,24-10 0.90 (2; 25mnn) 0.2

16ГС 1,0 16GS 1.0

1-30 Без продув- 0,25 й 1-30 No purge- 0.25

34ХН111Л 1,0 34ХН111Л 1,0

4-30 Без продув- 0,54 й 4-30 No purge- 0,54

Единичные шнуры внецентренной ликвации Дефектов нетSingle cords of non-centered segregation No defects

Газовые пузыриGas bubbles

« "

Газовые пузуриGas puzuri

Дефектов нет No defects

- -

. .

Развита внеки Developed outside

центренна аргрномarctic center

ликваци liquation

п ки аргоном p k argon

Полученные слиткн ,используют дл производства поЛых поковок. Концева обрезь с поковок удеш етс газовой резкой и исследуетс на наличие дефектов . Исследование поковок ислитков по предлагаемому и из.вестному варианту показывает, что в опутных слитках менее развита ликвационна веоднородность, что вырс1жаетс в уменьшении коэффициента ликвации и отсутствии, шнуров, внецентренной ликт нации (таблица) . При этом также измельчдетс кристаллическа структура слитка, о чем можно судить по уменьJr- .The resulting ingots are used for the production of hollow forgings. The end trim of the forgings is gas cut and tested for defects. The study of islicks forgings according to the proposed and well-known variant shows that segregation inhomogeneity is less developed in round ingots, which increases in reducing the segregation rate and the absence of cords and eccentricity of the nation (table). It also grinds the crystal structure of the ingot, which can be judged by the decrease in Jr-.

}(:« } (: "

ению величины дисперсности кристешг лической структуры, характеризующейс рассто нием между ос ми 1 пор дка (таблица). The value of the dispersion of the crystal structure, characterized by the distance between the axes of the first order (table).

Металл опытных слитков имеет менееMetal experienced bullion has less

развитую ликвационную неоднородность и более мелкую кристаллическую структуру . Кроме того, предлагаемой способ менее трудоемок, так как не требует дополнительных стержней холодильников . Годовое экономический; эф-, фект от использовани предлагаемого / технического решени составл ет около 50 тыс. руб.developed segregation heterogeneity and a smaller crystal structure. In addition, the proposed method is less time consuming, since it does not require additional rods of refrigerators. Annual economic; the effect of the use of the proposed / technical solution is about 50 thousand rubles.

Claims

METHOD FOR PRODUCING HOLLOW INGOTS, mainly bimetallic, including installation of a hollow metal core into a mold and casting of an ingot, characterized in that, in order to increase / burst and structural uniformity of the metal, the core is installed in the upper part of the cream at a level equal to 0.85 —0.95 of its height, while in the period from the beginning of pouring to the expiration of 0.5-0.9 time, complete solidification in the metal, an inert gas is supplied through the rod, and before the end of gas supply, the rod is moved along the axis of the ingot! Until it touches rtikalnym affront crystallization and were frozen it into the body of the ingot.

(/) since solidification in the metal, an inert gas is supplied through the rod, and before the end of the gas supply, the rod is moved along the axis of the ingot until it contacts the vertical crystallization front 5 and it is frozen into the body of the ingot.

The proposed method provides a high-quality steel ingot with a crushed crystalline structure without a developed area of off-axis segregation ".

The hollowing of a hollow core lower than 0.95 from the height of the ingot can lead to its premature addition to an increasing vertical crystallization front. A decrease in the depth of the rod below 0.85 is undesirable due to incomplete processing of the ingot metal by argon, which step through the hollow rod. Reducing the time of melt blowing below 0.5 from the time of complete solidification of the NR allows us to efficiently affect the area of off-axis segregation, and increasing the purge above 0.95 can lead to entanglement of gas bubbles in the body of the ingot. Before the end of the purge, the rod is moved under the action of the load down. all the way. The lower open end of the rod 30 ny comes into contact with the vertical crystallization front, and when the gas supply is cut off, liquid metal does not enter the inner cavity of the rod.

35 The movement of liquid metal caused by pop-up gas bubbles causes some melting of the outer surface layer of the rod and subsequently provides a dense freezing of the rod into the base metal of the ingot. The ratio of the parameters of the inner diameter of the hole in the rod to its outer diameter and to the average diameter of the ingot can vary within wide limits, for example. measures 1: (1.01-3) :( 3-50).

The resulting ingot has an internal cavity corresponding to a hole in the rod. The core can be made of metal of the same chemical composition as the base metal of the ingot, or of another, which allows you to get bimetallic ingots.

Subsequently, the ingot after heating is subjected to final flashing of its lower part and broaching on the mandrel. In this case, such a time-consuming forging operation as ingot upsetting is excluded.

It should also be noted that the hollow ingots obtained by the proposed method can be used to obtain pipe forgings by pushing them on the mandrel through a series of rings gradually decreasing in diameter.