SU40845A1 - Способ изготовлени металлических слитков - Google Patents

Description

Насто щее изобретение относитс  к способу изготовлени  металлических слитков и, в частности, хот  и не исключительно , - к изготовлению слитков из литой стали.

При изготовлении слитков из литой стали, в особенности слитков крупных размеров, в разных част х получаютс  обыкновенно различи  в структуре. Это может иметь результатом -зейгерование или образование трещин в наружных част х слитков всех форм, пороки на углах при пр моугольных или многоугольных слитках. Обыкновенно эти недостатки обнаруживаютс  в области оси слитка, в особенности в верхней части его.

Изобретение ставит себе целью понижение склонности к этим недостаткам и получение слитков лучшего качества.

Согласно изобретению, предусматриваетс  введение в желаемых стади х процесса отливки или даже после заливки , в пространство, образующеес  между стенкой изложницы и болванкой при сжатии последней или расширении формы, металла или сплава с соответственно более низкой точкой плавлени , оедусмотрены Также средства дл  регулировани  высоты уровн  жидкого металла , вводимого в промежуток между отливкой и изложницей.

При помощи этих средств гидростатическому давлению еще расплавленного металла внутри наружной оболочки отливки, где прежде всего происходит отвердение, может быть оказано противодействие в желаемой степени гидростатическим давлением жидкого металла, введенного между оболочкой и формой. Кроме того, присутствие металла между отливкой и формой будет повышать скорость охлаждени  отливки, так что, измен   высоту введенного металла,, можно регулировать скорость и вид охлаждени  отливки, соответственно измен   уровень жидкого металла. Когда, потребуетс  отделить отливку от формы, введенный металл можно выпустить перед извлечением отливки.

При применении этого способа, например , дл  отливки большого стального слитка, после того, как определенное количество стали будет залито, к дну формы подводитс , лучше всего через отверстие визложнице, расплавленный легкоплавкий металл, например свинец, с такой скоростькЗ, чтобы уровень свинца

в течение всей заливки находилс  неачного ниже свободной поверхности стали. Когда будет найдено, что толщина наружного сло  слитка достаточна дл  выдерживани  гидростатического давлени  еще жидкой стали внутренней части слитка, уровень свинца можно понизить .дл  понижени  скорости охлажден 1  слитка. При стальных слитках обыкновенно желательно, чтобы полное отвердение нижней части слитка имело место раньше отвердени  верхней части и оно шло снизу вверх, так как найдено , что в этом случае y|vfeньшaютc  пороки в осевой зоне слитка. По предлагаемому способу это достигаетс  тем, что расплавленный свинец остаетс  в течение соответственного времени в нижней части изложницы и затем уровень его повышают периодически или непрерывно . Скорость охлаждени  различных частей слитка можно регулировать, повыша  или понижа  уровень свинца в изложнице. Регулирование скорости охлаждени  слитка можно соедин ть с подогреванием или охлаждением изложницы , что позвол ет точнее регулировать скорость охлаждени . Например, дл  охлаждени  изложницы можно обдувать воздухом часть наружной поверхности изложницы, котора  дл  достижени  большего эффекта может быть сделана ребристой или же изложница может быть выполнена таким образом, чтобы она имела достаточно большую поверхность дл  отдачи теплоты. Равным образом вместо охлаждающего воздуха можно примен ть газообразную или другую нагревающую среду и если в той или иной стадии необходимо повысить разность скоростей отвердевани  различных частей слитка, то охлаждение одной части формы должно сопровождатьс  нагревом .другой. В тех случа х, когда действие гидростатического давлени  на наружный слой отливки существенного значени  не имеет, жидкий легкоплавкий металл можно вводить в изложницу известный момент процесса отливки, иногда после окончани  заливки, только дл  того, чтобы регулировать скорость охлаждени , или же введение жидкости можно примен ть дл  противодействи  гидростатическому давлению изнутри отливки. Дл  подведени  и удалени  легкоплавкого металла в изложнице близ ее нижней части или в самом дне ее можно предусмотреть отверсти  соответствующих размеров; дл  распределени  легкоплавкого металла по стенкам изложницы можно предусмотреть соответствующие средства, например, канавки. В одной форме выполнени  это отверстие снабжено пробкой с приспособлени ми дл  отвинчивани  и завинчивани  дл  того, чтобы можно было открывать отверстие и закрывать его дл  впуска и выпуска легкоплавкого жидкого металла и дл  предупреждени  проникновени  расплавленного металла отливки в каналы , по которым подводитс  легкоплавкий металл. Наружна  часть канала соедин етс  трубой с резервуаром, в котором находитс  жидкий .легкоплавкий металл. Уровень этого металла в изложнице можно регулировать, измен   высоту расплавленного металла в резервуаре , или же можно устроить резервуар в форме цилиндра, снаб,женного грузом или свободно вход щим в него порщнем, давление которого можно регулировать, оказыва  давление на верхнюю часть жидкого металла, или же можно otTaвить достаточное пространство между порщнем, ось которого должна быть вертикальной, и резервуаром дл  того, чтобы поршень мог вытесн ть жидкий металл, заставл   его подыматьс  или опускатьс  в зависимости от движени  поршн .

Уровень легкоплавкого металла можно регулировать также при помощи впускной пробки или клапана дл  выпуска этого металла. Можно предусмотреть средства дл  поддерживани  легкоплавкого металла на такой температуре , чтобы весь металл мог быть вводимым в достаточно жидком состо нии . Дл  облегчени  протекани  легкоплавкого металла ко всем сторонам слитка, можно устроить один или несколько распределительных каналов. Эгого удобнее всего достичь при помощи удалени  или смещени  стенок изложницы , снабженных каналами, причем это смещение должно иметь место после начала заливки стали и до подведени  легкоплавкого металла.

На чертеже фиг. 1 изображает и потницу и устройство дл  подачи г

плавленного легкоплавкого металла, например свинца, ко дну формы; фиг. 2 и 3-другие варианты устройства дл  подведени  в изложницу расплавленного свинца; фиг. 4-клапан дл  впуска расплавленного свинца в нижнюю часть изложницы; фиг. 5-вид сбоку, с частичным разрезом, устройства дл  охлаждени  изложницы на различных уровн х.

Дл  осуществлени  предлагаемого способа изготовлени  металлических слитков, при котором в щель между застывающей болванкой и стенками изложницы ввод т снизу легкоплавкий металл , например свинец, предназначено устройство, в котором изложница / (фиг. 1) на одну треть наполнена посредством струи 5 расплавленным металлом 2. Ьйк 4 содержит свинец, который поддерживаетс  в расплавленном состо нии при помощи печи, наход щейс  в пространстве 5 под баком. Последний располагаетс  выше уровн , до которого желательно ввести свинец в изложницу. Дно бака 4 сообщаетс  трубкой б через клапан 7с дном изложницы в точке 8. Клапан 7 приводитс  в движение при помощи шпиндел  9, поворачиваемого маховичком 10 с площадкой /7. Выпуск из бака 4 в трубку б регулируетс  при помощи управл емого от руки клапана 72.

С другой стороны от изложницы показана вертикальна  трубка 75, сообщающа с  с дном изложницы в точке 14 через клапан 15, который может быть той же конструкции, что и клапан 7, и приводитс  в движение при помощи шпиндел  16 и маховичка 77; приспособление 18 показывает уровень легкоплавкого металла в трубе 13 и тем самым уровень, до которого подн лс  жидкий свинец в пространстве между слитком и изложницей. Указание этого уровн  достигаетс  различными способами . Например, гибка  проволока 19 наматываетс  на металлический барабан 20, и положение нижнего конца проволоки в вертикальной трубе регулируетс  поворачиванием барабана. Проволока и металл в вертикальной трубе образуют часть электрической цепи, в которую включен соответствующий источник электричества и сигнальное приспособление , так что, когда металл в трубе

достигает такой высоты, что касаетс  конца проволоки, электрическа  цепь замыкаетс  и даетс  сигнал. Можно примен ть и другие соответствующие устройства , и описанное выше надо рассматривать только как примерное.

Дл  того, чтобы расплавленный свинец мог вытекать из изложницы, предусматриваетс  выпускное отверстие 2/, снабженное запорным краном любой подход щей конструкции. Свинец выпускаетс  через отверстие 27 по наклонному жолобу в сосуд.

На фиг. 4, изображающей примерное устройство клапана, через который впу-екают или выпускают у дна изложницы жидкий свинец, цилиндр 22 представл ет сЬбой корпус клапана, прикрепленный к основанию изложницы фланцем 23, и имеет патрубок 24, соединенный фланцем с трубкой 6, идущей от резервуара 4, и выпуск 27. Цилиндр 22 имеет концевую часть 25 с отверстием 26, благодар  которому внутренн   часть его соедин етс  с внутренностью изложницы. Отверстие 25 снабжено пробкой 27, посредством которой оно может открыватьс  или закрыватьс . На наружном конце корпуса 22 клапана имеетс  сальникова  крышка 28 с набивкой. Эта крышка сальника может быть любой конструкции. Клапанный стержень 29, который может скользить в крышке 28, соединен с пробкой 27 муфтой 30, в которой внутренн   более тонка  часть пробки 27 закреплена штифтом 3J. Наружный конец стержн  29 клапана имеет пониженный диаметр и снабжен винтовой резьбой 32, соответствующей резьбе гайки 33, снабженной конусными зубцами 34. Гайку можно поворачивать на резьбе 32 при помощи конической шестерни 55, насаженной на конце шпиндел  Р, управл ющего клапаном. Гайка 5. удерживаетс  в своем положении закрепленной на цилиндре 22 шайбой 36 ивтулкой 57, один конец которой упираетс  в гайку, а другой-в скобу 38, Тонка  часть клапанного стержн  2Р движетс  взад и вперед в отверстии ,скобы 38 и снабжена шпонкой 39 дл  предупреждени  поворачивани  стержн  при поворачивании гайки 55.

Очевидно, что при поворачивании гайки 55 в том или в другом направиеНИИ , при помощи шпиндел  9 и маховичка W, пробка 27 будет входить в отверстие 26 или выходить из него. Между муфтой 30 и внутренней поверхностью конца 25 корпуса 22 клапана можно поместить прокладку из асбеста или из другого соответственного материала, могущего выдерживать температуру жидкого свинца. Клапан 15, которым днище изложницы соединено с вертикальной трубой 13, может быть той же конструкции , что и клапан 7.

На фиг. 1 слиток показан залитым приблизительно на одну треть; низ его отвердел, так что между нижней частью слитка и изложницей образовалс , вследствие сжати  слитка или расширени  изложницы или вследствие того и другого , промежуток 41. Во врем  первой стадии заливки клапан 7 можно держать закрытым, чтобы предупредить вытекание из изложницы заливаемого в нее металла. В желательный момент во врем  заливки клапан 7 открывают и дают расплавленному свинцу вытекать из резервуара 4 в трубу 6 через клапан 12, который дл  этого открывают, а из трубы- в пространство 41 между нижней частью слитка и изложницей. Уровень жидкого свинца в промежутке 41 регулируют при помощи клапана 12. На чертеже этот уровень изображен линией 42. Клапан 15 также открыт и позвол ет жидкому металлу течь в вертикальную трубу 13, показывающую уровень металла в изложнице. Во врем  лить  трубу 6, клапан 7 и вертикальную трубу 13 с ее клапаном 15 поддерживают , конечно, на такой температуре, котора  позволит жидкому свинцу течь из,резервуара 4, смотр  по надобности, к нижней части изложницы, в вертикальную трубу 13 или через выпуск 27. Этого можно достигать путем обогревани  снаружи, например, посредством не показанных на чертеже газовых рожков. I Жидкий металл можно впускать в изложницу в любой момент заливки и даже по окончании последней и тем регулировать охлаждение и,если потребуетс , подвергать наружные поверхности слитка действию гидростатического давлени .

Хот  нижн   часть слитка или отливки покоитс  на днище изложницы, найдено,

что жидкий свинец, или другой металл дл  заполнени  промежутка, проникает без затруднени  в промежуток между слитком и изложницей. В некоторых случа х можно предусмотреть дл  распределени  заполнительного металла не показанные на чертеже канавки в стенках изложницы или т. п.

На фиг. 2 изображена изложница /, днище которой снабжено клапанами 7 и 15, которые могут быть сходными с описанными выше в св зи с фиг. 4, но имеющими несколько иной внешний вид. Здесь легкоплавкий металл подаетс  в изложницу не самотеком, а под давлением подход ш его газа, например, азота , подводимого из баллона 43, снабженного регулировочным клапаном 44 и рассчитанного так, чтобь ставить под давление верхнюю поверхность жидкости , содержащейс  в герметическом баке 45, в котором при помощи печи в пространстве 46 поддерживаетс  в расплавленном состо нии какой-либо легкоплавкий металл, например, свинец. Бак 45 соединен с клапаном 7 трубой 47 и снабжен манометром 48. Вертикальна  труба будет в этом случае излишней и определ ть высоту уровн  свинца в изложнице можно по показани м манометра. Вместо выпускани  свинца по трубе 2/ его можно заставл ть течь обратно в бак 45, дл  чего в последнем понижают давление.

На фиг. 3 изображен другой вариант подачи легкоплавкого металла. Изложница / и питательна  труба 47 с клапаном 7 могут быть так же как и в предыдущих примерах, но цилиндр 49 дл  жидкого легкоплавкого металла имеет значительную высоту, имеет плунжер 50 несколько меньшего сечени , чем цилиндр , так что металл может свободно подниматьс  между поршнем и стенками цилиндра. Очевидно, что опускание плунжера 50 в цилиндре будет нагнетать легкоплавкий металл по трубе- 7 в нижнюю часть изложницы в промежуток между последней и слитком, а при поднимании поршн  легкоплавкий металл будет возвращатьс  в цилиндр. Уровень 42 свинца или т. п. в изложнице будет, очевидно, тот же, что и в баке 49, так что вертикальна  труба здесь также будет излишней.

На фиг. 5 изображено устройство дл  охлаждени  изложницы. Дл  этой цели изложница, могуща  иметь любое внутреннее очертание, снабжаетс  снаружи ребрами 52, увеличивающими поверхность охлаждени . Муфта 53 из листового металла имеет шайбы верхнюю и нижнюю 54, 55, рассчитанные на охватывание ребер 52 и на вертикальную перестановку на изложнице при помощи цепей или проволочных тросов 56. Муфта имеет впускное и выпускное отверсти  57, 55 дл  охлаждающего воздуха, который течет предпочтительно снизу вверх; это дает более интенсивное охлаждение той части изложницы, котору охватывает муфта. Охлаждение будет, кроме того, более интенсивным у нижней части муфты или у места впуска холодного воздуха. В некоторых случа х верхн   шайба 54 муфты может быть опущена , и воздух может выпускатьс  пр мо в атмосферу. Устройства дл  более интенсивного охлаждени  отдельных частей изложницы, сходные с изображением на фиг. 5, можно примен ть в комбинации с описанным выше устройством дл  впуска жидкого металла в нижнюю часть формы.

В некоторых случа х можно прим.§н ть приспособлени  дл  нагревани  верхнего конца слитка, например,головную часть 59 изложницы можно снабдить футеровкой из огнеупорного материала низкой теплопроводности и предусмо треть какое-либо устройство дл  нагревани . Можно, например, примен ть насадку с двойными стенками, причем кольцевое пространство между этими стенками образует нагревательную камеру, которую можно отапливать газообразным или жидким горючим. В некоторых случа х, например, при очень длинных слитках или отливках может оказатьс  желательным нагревать не только прибыльную часть, но всю верхнюю часть слитка.

В некоторых случа х, после отвердевани  стенок слитка или отливки до достаточной толщины, может оказатьс  желательным понизить скорость охлаждени  верхней части слитка при одновременном повышении скорости охлаждени  нижней части, например, по способу , описанному согласно фиг. 5. В этом случае, под охладительной рубашкой, сходной с изображенной на фиг. 5, можно примен ть теплоизолирующую рубашку или муфту, которую можно во врем  отвердевани  слитка или отливки поднимать от дна кверху. Далее, по отвердевании нижней части слитка или отливки может оказатьс  желательным за медлить охлаждение в цел х предупреждени  внутренних напр жений. В этом случае теплоизолирующее или нагревательное приспособление помещают под охладительной рубащкой.

Предмет патента.

Claims (3)

1.Способ изготовлени  металлических слитков, отличающийс  тем, что в щель между застывающей болванкой и стенками изложницы ввод т снизу легкоплавкий металл (например, свинец).

2.Прием выполнени  способа по п. 1, отличающийс  применением охлаждени  или нагрева|1и  отдельных частей изложницы с целью регулировани  скорости и пор дка затвердевани  слитка.

3.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, отличающеес  применением бака 4 (фиг. 1) с легкоплавким металлом , помещенного выще отливки, или закрытого бака 45 (фиг. 2), из которого нагнетание металла производитс  давлением газа на поверхность металла, или цилиндра 49 с погруженным в него плунжером 50 (фиг. 3). к патенту ин-ной фирмы „Ассошиэтед Электрикад Индэстриз Лимитед № 40845

С$3иг. 3

4(1