SU1122406A1 - Способ получени металлических слитков - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЛИТКОВ, включающий заливку расплава в изложницу и его кристаллизацию , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  выхода годного путем уменьшени  в верхней части слитка концентрированной усадочной раковины, после заливки расплава полость над расплавом герметизируют и заполн ют ее водородом под давлением 0,02-4,0 МПа.

Description

Изобретение относитс  к металлур гии и может быть использовано при получении слитков, подвергающихс  обработке давлением. При кристаллизации металлов и сплавов их удельный объем уменьшаетс , в результате чего в головной части слитков создаетс  усадочна  раковина, котора  образуетс  перед обработкой слитков давлением. Известен способ получени  металлургических слитков, включающий заливку расплава в изложницу, его кристаллизацию и подвод дополнительного тепла к верхней части слит каО. Однако способ, хот  и позвол ет уменьшить величину концентрирова ной усадочной раковины в верхней части слитка, не устран ет ее целиком . Наиболее близким к изобретению по технической суп;,ности и достигаемому результату  вл етс  способ, включающий заливку расплава в излож ницу и его кристаллизацию. За счет введени  добавок в расплав в слитке осуществл етс  кипение. При этом вместо сосредоточненной усадочной раковины в слитке образуетс  обща  пористость, впоследствии исчезающа  при гор чей пластической деформации 2 . Недостатки известного способа за ключаотс  в том, что кР пение можно осуществить только в стал х, притом только узкого сортамента, а кип щие и г олуспокойные стали из-за повышенного содержани  кислорода обла дают пониженными механическими свой ствами по сравнению со спокойными. Целью изобретени   вл етс  увеличение выхода Год1 ого путем уменьщ нк  в верхней части слитка концентр рованной усадочной раковины. Постэвленг1а  цель достигаетс  те что при способе получен.ие металличе ки: с.ю-ггков, включающем заливку рас лава J3 изложницу и его кристаллизац после заливки расплава полость под расплаво.м герметизируют и заполн ют ее водородом под давлением 0,024 ,0 MTIa, ф iзичccкa  сущность способа закл чаетс  в том, что на первой стадии водород раствор чзтс  в верхнем еще не закристал-гшзовавшемс  объеме рас лава. Когда начинаетс  затвердевание , то вследствие падени  растворимости водорода при переходе металла из жидкого состо ни  в кристаллическое избыточный водород выдел етс  в ви,де пузырьков, что приводит к росту верхней части слитка и предотвращению образовани  сосредоточненной усадки. Кристаллизаци  слитка происходит не во всем объеме (одновременно. Вначале кристаллизуютс:  нижние и боковые участки, со стенок изложницы, а верхн   часть затвердевает в последнюю очередь. Поэтому водород необходимо подавать в конце затвердевани  слитка. В этом случае рост объема за счет выделени  газа наблюдаетс  только в верхней части слитка, где во врем  подачи водорода остаетс  жидкость. Технологическа  су:дность способа заключаетс  в том, что заданный металл или сплав заливаот в изложницу (независимо от сюсоба разлиЕ ки ) . Затем верхнюю ча-.ть гер 1етизируют плотно прилегающВй крышкой, снабженной трубой дл  ПОД.1ЧИ водорода. В пространство межд;у зеркалом расплава и крьплкой подаетс  водород, который остаетс  там до конца затвердеваЕш  слитка. Чтобы обеспечить отсутствие натекани  -шздуха под крышку -при низких давлени х водорода , необходимо подавать водород в смеси с инертным газом (азот, аргон ) при общем давлении несколько большем атмосферного. При этом парциальное давление водорода меньше атмосферного на величину, равную разности общего объем; и объема инертного газа. После окончани  за твepдeвaни  слитка снижаетс  крышка и производ тс  обычные операции, св занные с извлечением с:ли7ка из изложнин;ы. Полученные предлагг.емым способом слитки имеют закрытую пористость в верхней части. Поверхность пор не окислена и поэтому при далыгейлей гор чей пластичес - ой деформации они завариваютс  и бес следно исчезают . В то же врем  вьщел етс  избыточный водород, ксторый может отрицательно повли ть -la 1ъпастические свойства металла. Важнейшим преиму1цеством предлагаемого способа  вл етс  то, что он позвол ет получать слитки без сосре

доточенной усадочной раковины практически всех металлов и сплавов.

Проверку способа осуществл ют в лабораторных услови х. Дл  этого алюминий промышленной чистоты и медь технической чистоты расплавл ют в электропечи сопротивлени . Затем расплав заливают в цилиндрические стальные изложницы диаметром 40 мм и высотой 150 мм. После этого ИЗЛОЖНИ накрывают специальной крыдой и под нее подают водород под давлением О,01-А,5 МПа.

При давлении водорода в герметизрованной камере, МПа: 0,0, 0,01,

,015; 0,02; 1,о; з,5; 4,о и 4,5

выход годного дл  а.пюмини  составл ет соответственно, %: 76, 76, 92, 100, 100, 100, 100 и 93. При давлении водорода, МПа:

0,0; 0,01; 0,015; 0,02; о,Об; о,;

1,0 и 1,1 выход годного дл  меди соответственно %: 71, 82, 96, 100, 100, 100, 100 и 87.

Дл  устранени  усадочной раковины при формировании металлических слитков необходимо поддерживать давление водорода между зеркалом металла и крышкой от 0,02 до 4,0 МП Нижний предел давлени  обусловлен тем, что ниже 0,02 МПа величина пористости незначительна и не в состо нии компенсировать снижение объема металла при затвердевании, в результате чего слитки получаютс  с усадочной раковиной. При верхнем пределе выше 4,0 МПа пористость получает значительное развитие, что приводит к чрезмерному снижению плотности верхней части слитка и его росту, по влению открытых пустот и снижению выхода годного.

24064

Дл  определени  прочйостных показателей слитков металла, полученных предлагаемым способом, проводили следующие эксперименты. 5 Образцы заливали в открытую изложницу и изложницу с герметичной ( крышкой, под которую в конце затвердевани  подавали водород давлением 1,0 МПа и сохран ли его до конца затвердевани . После этого слитки диаметром 35 мм и длиной 65 мм целиком прокатывали npii 600 С до диаметра 20 мм. Из головной части изготовл ли образцы дл  испытани  на разрьш. В слитках, полученных в открытой изложнице, перед пластической деформацией обрезали верхнюю часть, содержащую усадочную раковину.

Механические испытани  показали следующие результаты: дл  меди 22,0 и 23,0 кг/мм,- дл  алюмини  8,7 и 8,6 кг/мм соответственно дл  образцов , полученных из слитков с подачей водорода в герметизированную полость и без подачи.

Из результатов испытаний следует, что водород, использованный дл  получени  слитка без усадочной раковины , не повли л на свойства металлов. Последнее объ сн етс  его удалением во врем  гор чей пластической деформации , подтверждающеес  результатами газового анализа.

Реализаци  предлагаемого способа в промьшшенности позволит довести выход годного меташла до 100% за счет исключени  отрезка головной части слитков. Кроме того, способ позвол ет исключить загр знение металла примес ми, значительно снижающими его механические свойства.

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЛИТКОВ, включающий заливку расплава в изложницу и его кристаллизацию, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного путем уменьшения в верхней части слитка концентрированной усадочной' раковины, после заливки расплава полость над расплавом герметизируют и заполняют ее водородом под давлением 0,02-4,0 МПа.