SU753527A1 - Method of producing ingots - Google Patents

Method of producing ingots Download PDF

Info

Publication number
SU753527A1
SU753527A1 SU782586024A SU2586024A SU753527A1 SU 753527 A1 SU753527 A1 SU 753527A1 SU 782586024 A SU782586024 A SU 782586024A SU 2586024 A SU2586024 A SU 2586024A SU 753527 A1 SU753527 A1 SU 753527A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
ingot
layer
metal
mold
torch
Prior art date
Application number
SU782586024A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Николаевич Мангасаров
Анатолий Иванович Чижиков
Василий Николаевич Федоров
Борис Васильевич Солодовников
Original Assignee
Предприятие П/Я Р-6762
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 Предприятие П/Я Р-6762 filed Critical Предприятие П/Я Р-6762
Priority to SU782586024A priority Critical patent/SU753527A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU753527A1 publication Critical patent/SU753527A1/en

Links

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Description

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при получении слитков путем послойного наращивани  металла. Известен способ получени  заготовок , в котором используетс  прием послойного наращивани  корки Щ . Недостатком этого способа  вл етс возникновение границ между намораживаемыми сло ми металла, в которых собираютс  различного рода загр знени , приход щие из разливаемого мета ла в виде ликвирующих эле «1ентов : серы, фосфора и других, а также загр знени , попадающие с повархности прессующего инструмента. Известен также способ разливки металлов,заключающийс Г в том, чтрг перед намораживанием последующего сло  на поверхность слитка подают поток жидкого металла и оплавл ют им слой металла ранее намороженной корки 2 . Недостатком указанного способа  в л етс  затруднительность поддержани  рабочей поверхности инструмента/ сво бодной от скардовин, затрудн ющих фо мирование слитка хорошего качества. Цель изобретени  - исключение ликвации и получение слитков с однород- ной мелкозернистой структурой металла по всему сечению и лишенных ликвацель достигаетс  тем, что послойное наращивание слитка производ т из раздробленных и охлгшденных до твердожидкого состо ни  чистиц металла, при этом после наращивани  каждого сло  его поверхность обдувают нейтральным газом до полного затвердени . Способ по сн етс  чертежом. Из емкости 1 жидкий металл подаетс  по металлопроводу 2 за счет эжектировани  его инертным газом, подавае ым по трубке 3. В эжекторе 4, изготовленном , например, из огнеупорного материала, металл дробитс  на мелкие капельки заданной фракции и выбрасываетс  факелом 5 также с заданным углом раскрыти , в частности в зависимости от необходимой величины напыл емой площади. Факел 5 замкнут в охлаждаемом кожухе 6, который отводит тепло излучени  факела. Факел 5, состо щий из мелких капелек металла, достигает в начале поверхности затравки 7, а затем и слитка 8 по мере его нараадивани  и выт гивани  в охлаждаемый кристаллизатс э 9. Перед.входом факела в кристаллизатор его формируют коллиматором (на чертеже не показан), после чего факел точки вписьшаетс  в профиль слитка, К моменту достижени  тор ца слитка 8 капельки оказываютс  охлажденными инертным газом, который, уход  через отверстие в кожухе G, .уносит тепло, а также за счет тепла излучени , уносимлм охлайсителем, циркулирующим в кожухе б. Оба из указанных путей отвода тепла регулируютс  дл  достижени  необходимого теплоотбора от капель металла. В этих случа х от металла может отбиратьс  тепло его перегрева, а также часть или полностью скрыта  теплота кристаллизации . Таким образом, частицы метешла , разогнанные газом до необходимой скорости, достигающей сверхзвуковой, свариваютс  в плотный, монолит,, Последующий теплоот.бор от него протекает в кристаллизаторе. Формирование слитка по предлагаемому способу протекает в услови х полного:- подавлени  ликвационных, процессов с равномерно распределенной мелкозернистой структурой литого металла.The invention relates to metallurgy and can be used in the preparation of ingots by layer-by-layer metal buildup. There is a known method for producing blanks, which uses the method of layer-by-layer crusting. The disadvantage of this method is the occurrence of boundaries between frostbone metal layers, in which various kinds of contaminants are collected, coming from the poured metal in the form of liquidation elements: sulfur, phosphorus and others, as well as contaminants falling from the pressure tool. . Also known is a method of casting metals, which consists in the fact that before freezing the next layer on the surface of the ingot a stream of liquid metal is fed and the metal layer of the previously frozen frost 2 melts. The disadvantage of this method is that it is difficult to maintain the working surface of the tool / free from skardovin, which makes it difficult to form a good quality ingot. The purpose of the invention is to exclude segregation and to produce ingots with a homogeneous fine-grained metal structure throughout the cross section and lacking a liquoritel, due to the fact that the layer-by-layer buildup of the ingot is made from crushed and cooled to a solid-liquid state of metal cleaners, while after building up each layer its surface is blown off. neutral gas until solidified. The method is explained in the drawing. From the tank 1, the liquid metal is supplied through the metal conduit 2 by ejecting it with an inert gas fed through the tube 3. In the ejector 4, made, for example, of refractory material, the metal is crushed into small droplets of a given fraction and ejected with a torch 5 also with a given opening angle in particular, depending on the required size of the sprayed area. The torch 5 is closed in the cooled jacket 6, which removes heat from the torch radiation. The torch 5, consisting of small droplets of metal, reaches at the beginning of the surface of the seed 7, and then the ingot 8 as it expands and is drawn into a cooled crystallization e 9. Before the torch enters the crystallizer it is formed with a collimator (not shown) after which the torch of the point is recorded in the profile of the ingot. By the time the end of the ingot 8 is reached, the droplets are cooled by an inert gas which, escaping through the hole in the casing G, absorbs heat, and also due to radiation heat, is absorbed by the coolant circulating in the casing . Both of these heat removal paths are regulated to achieve the necessary heat removal from the metal droplets. In these cases, the heat of its overheating can be removed from the metal, as well as a part or completely hidden heat of crystallization. Thus, the particles of the metal, dispersed by gas to the required speed, reaching a supersonic one, are welded into a dense, monolith, and the subsequent heat transfer from it flows in the crystallizer. The ingot is formed according to the proposed method under the conditions of complete: - suppression of segregation, processes with a uniformly distributed fine-grained structure of the cast metal.

Угол раздвига напыл ющий струи газа регулируетс  в широких пределах (от 45 до 5°) . Благодар  высокой скорости полета капель длина факела может достигать трех метров, сохран   при этом достаточную кинетическую энергию. Эти два обсто тельства об спечивают получение металлических деталей напылением сложной конфигурации с абсолютно равномерной однородной литой структурой без усадочных раковин и без остатков металла на литнике.The spreading angle of the spray gas jet is regulated within wide limits (from 45 to 5 °). Due to the high speed of flight, the length of the torch can reach three meters, while maintaining sufficient kinetic energy. These two circumstances ensure the fabrication of metal parts by spraying a complex configuration with an absolutely uniform uniform cast structure without shrink holes and without metal residues on the sprue.

В качестве нейтрального газа примен ют аргон, азот. В отдельных случа х примен ют обычный воздух, например , при получении отдельных отливок из чугуна.Argon and nitrogen are used as neutral gas. In some cases, ordinary air is used, for example, in the preparation of individual castings from cast iron.

Наращивание осуществл ют на нижние поверхности, а также на верхние (потолочные) и боковые поверхности слитковThe buildup is carried out on the lower surfaces, as well as on the upper (ceiling) and side surfaces of the ingots.

При получении слитков из некоторых металлов и сплавов, например высокотеплопроводных , факел охлаждают ограниченно или даже подогревают, примен  , в частности , отражающие . тепло поверхности. Это позвол ет вы равнить температуру по сечению факела , а внешние его слои оказываютс  при этом достаточно гор чими и при входе В форму обеспечивают получение поверхности слитка высокого качества.When producing ingots of some metals and alloys, for example, highly heat-conducting, the torch is cooled to a limited extent or even heated, using, in particular, reflective ones. surface heat. This makes it possible to equalize the temperature over the cross section of the flame, while its outer layers turn out to be quite hot and, at the entrance to the mold, provide a high quality ingot surface.

Прб5 щоженный способ получени  слитков реализуетс  следующим образомThe prb5 crude method for producing ingots is implemented as follows.

При получении слитка из углеродистой стали, имеющей температуру ликвидуса 1520°С, а солидуса , металл , перегретый до температуры выше ликвидуса на подают из емкости Upon receipt of the ingot of carbon steel having a liquidus temperature of 1520 ° C, and solidus, the metal is superheated to a temperature above the liquidus and is fed from the tank

1 по металлопроводу 2 инертным газом в эжектор 4. Нейтральный газ (азот или аргон) подаётс  со скоростью, достигающей и превосход щей звуковую скорость (сотни метров в секунду). В эжекторе стру  металла регулируетс -. При этом создаетс  кучность факела с четко выраженными границами, а также регулируетс  размер получаелых частиц распыл емого металла. Форму устанавливают на.определенном рассто нии от эжектора, в зависимости от того, в каком температурном состо нии осуществл етс  формирование поверхностных слоев на торце слитка. Предельные значени  этого рассто ни  определ ютс  из следующих данных.1 through a metal conduit 2 with inert gas to the ejector 4. Neutral gas (nitrogen or argon) is fed at a speed that reaches and exceeds sound speed (hundreds of meters per second). In the ejector, the metal jet is regulated -. This creates torch accuracy with well-defined boundaries, as well as regulates the size of the sprayed metal particles obtained. The form is set at a certain distance from the ejector, depending on the temperature state in which the formation of the surface layers on the end face of the ingot takes place. The limits of this distance are determined from the following data.

Известно, что при распылении жидкого металла удаетс  получать размер частиц диаметром 0,05 м.It is known that when spraying a liquid metal, a particle size of 0.05 m in diameter is obtained.

Имеютс  сведени  о получении более тонких порошков размером от 0,1 до 0,001 мм. При этом скорость их охлаждени  достигает 10 - 10®град/сThere are reports of thinner powders ranging in size from 0.1 to 0.001 mm. At the same time, their cooling rate reaches 10 - 10®grad / s

Принима  среднюю скорость движени  распыленных частиц 300 м/с и среднюю скорость охлаждени  частиц 10 град/с, определ етс  снижение тем .пературы факела частиц.Assuming an average velocity of the sputtered particles of 300 m / s and an average particle cooling rate of 10 degrees / s, the reduction in the temperature of the particle plume is determined.

ДЛЯ формировани  поверхностных слоев торца слитка при температурс1Х в твердожидком состо нии дно формы необходимо устанавливать в пределах 1 метра от эжектора. При этом отбираетс  перегрев стали и часть скрытой теплоты кристаллизации.To form the surface layers of the ingot face at temperature in the solid-liquid state, the bottom of the mold must be installed within 1 meter of the ejector. In this case, the overheating of the steel and a part of the latent heat of crystallization are selected.

В соответствии с приведенным расчетом уже на рассто нии 1 м от эжектора отбираетс  практически вс  скрыта  теплота кристаллизации (так как охлаждение на З30с практически равноценно сн тию величины скрытой теплоты кристаллизации стали).In accordance with the above calculation, even at a distance of 1 m, the crystallization heat is removed almost completely from the ejector (since cooling at 30 ° C is almost equivalent to removing the latent heat of steel crystallization).

Таким образом, в пределах 1 м от эжектора можно намораживать слои металла с различной степенью отбора скрытой теплоты кристаллизации. Точное рассто ние устанавливаетс  опытным путем. Дл  сохранени  идентичности условий формировани  слитка по мере наращивани  толщины слоев слитка форму опускают с тем, чтобы торец слитка находилс  на заданном посто нном рассто нии :Thus, within 1 m of the ejector, it is possible to freeze metal layers with different degrees of selection of the latent heat of crystallization. The exact distance is established empirically. To preserve the identity of the ingot formation conditions, as the thickness of the ingot layers increases, the shape is lowered so that the ingot face is at a given constant distance:

Claims (2)

Дл  достижени  послойного наращивани  слитка из раздробленных и охлажденных до твердо-жидкого состо ни  частиц металла форму перемещают в горизонтальном направлении.Дл  этого факел брызг подает на дно формы к одн из ее кромок. При этом площадь факела занимает от 1/2 до 1/10 площади поперечного сечени  формы (кристаллизатора ) . Причем с момента подачи факела брызг форма горизонтально движетс , пока кромка факела не достигнет противоположной стенки формы,. После., этого форма мен ет свое направление,и,таким образом,форма движетс  циклично с определенной скоростью,а последователь но за движением факела металла следует факел нейтрального газа, направ ленный на поверхность только что нане сенного сло  с целью его охлаждени . При каждом цикле на торце слитка нара гциваетс  слой твердого металла. В св зи с этим форму опускают вниз в соответствии со скоростью наращива ни  слоев металла на торце слитка и после охлаждени  слитка его извлекают из формы кристаллизатора. Видоизменением способа  вл етс  создание слоев из частиц с полностью сн той скрытой теплотой кристаллизации и имеющих температуру вплоть до значений, примен емых при обычной пластической деформации стадии (12001250°С ), В зтом случае рассто ние зо ны охлаждени  факела увеличиваетс  и находитс  в пределах 1-3 метров от эжектора. Эта зона устанавливаетс  опытным путем. Расчеты показывают, что при температурах твердых частиц стали от самых -высоких до 1200-1250° давлени , создаваемое лет щими части цами,  вл ютс  достаточными дл  плас тической деформации и получени  плот ной заготовки или слитка из только что затвердевших частиц. Этот путь создани  слитка полностью исключает вс кое нежелательное перераспределение ликвации за пределами одной частицы . Видоизменение осуществлени  спосо ба послойного наращивани  слитка сос тоит также в том, что факел металла перемещают по торцу слитка, а за факелом следует охлаждаема  стру  нейт рального газа. Видоизменением способа  вл етс  также то, что с целью получени  биметаллической отливки, наращивание ее осуществл ют двум  факелами, разбрызгивающими по очереди металла раз личных составов . При создании достаточно мощных фвелов металла предлагаемым способом зготавливёшзт крупные металлические здели  сложной . Особо успещно данным способом наащиваютс  трубные заготовки. При этом ее наращивание осуществл ют с торца одним или несколькими акелами, например, при вращении заотовок вокруг ее оси с обдуванием нейтральным газом участков мажду факелами , Предлагаелий способ особо ; полезен при изготовлении слитков и отливок из труднодеформируеких металлов, инструментальных сталей вольфрама, молибдена , их сплавов, легких металлов их сплавов, чугуна и его:сплавов. Способ позвол ет получать готовые детали с минимальной механической обработкой или с полным ее исключением. Формула изобретени  Способ получени  слитков, включающий послойное его наращивание, отличающийс  тем, что, с целью исключени  ликвадии и получени  однородной мелкозернистой структуры по всему сечению слитка, послойное наращивание слитка производ т из раздробленных и охлажденных до твердожидкого состо ни  частиц метгшла, при этом после наращивани  каждого сло  его поверхность обдувают нейтральным газом до полного затвердевани , И-сточники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство;СССР № 231070, кл. В 22 D 11/00, 1964. In order to achieve a layer-by-layer build-up of an ingot from metal particles crushed and cooled to a solid-liquid state, the mold is moved in a horizontal direction. For this, a spray plume delivers to the bottom of the mold to one of its edges. At the same time, the torch area takes from 1/2 to 1/10 of the cross-sectional area of the mold (mold). Moreover, from the moment the spray torch is supplied, the form moves horizontally until the edge of the torch reaches the opposite wall of the form ,. After this, the form changes its direction, and thus the form moves cyclically at a certain speed, and successively the movement of the metal plume is followed by a flame of neutral gas directed onto the surface of the newly applied layer in order to cool it. At each cycle, a layer of solid metal is imparted at the end of the ingot. In this connection, the mold is lowered in accordance with the rate of growth of metal layers at the end of the ingot and, after cooling, the ingot is removed from the mold of the mold. A modification of the method is the creation of layers of particles with a completely removed latent heat of crystallization and having a temperature up to the values used during conventional plastic deformation of the stage (12001250 ° C). In this case, the distance of the cooling zone of the torch increases and is within 1 -3 meters from the ejector. This zone is established empirically. Calculations show that at temperatures of solid steel particles from the highest to 1200-1250 ° C, the pressure generated by the flying particles is sufficient for plastic deformation and to obtain a dense preform or ingot from freshly solidified particles. This way of creating an ingot completely eliminates any undesirable redistribution of segregation beyond the limits of a single particle. A modification of the method of layer-by-layer build-up of an ingot is also in that the metal torch is moved along the end of the ingot, and the jet is followed by a cooled jet of neutral gas. A modification of the method is also the fact that in order to obtain a bimetallic casting, it is built up with two torches, spraying metal of different compositions in turn. When creating sufficiently powerful metal fvelos by the proposed method, large metal buildings were made complex. Pipe blanks are especially well worn in this way. At the same time, its extension is carried out from the end by one or several shafts, for example, when rotating the gauges around its axis with the blowing of areas with a torch of neutral gas, the Proposed method is special; useful in the manufacture of ingots and castings of hard metals, tool steels of tungsten, molybdenum, their alloys, light metals of their alloys, iron and his: alloys. The method allows to obtain finished parts with minimal machining or with its complete exclusion. Claims The method of producing ingots, including its layer-by-layer extension, characterized in that, in order to eliminate likvadiya and obtain a homogeneous fine-grained structure over the entire section of the ingot, the layer-by-layer build-up of the ingot is made from crushed and cooled to solid state mettshla, while after building each layer its surface is blown with neutral gas until it is completely hardened, and information sources, taken into account during the examination 1.Certificate of certificate; USSR No. 231070, cl. In 22 D 11/00, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР № 475115, кл. В 22 D 11/00, 1971 (прототип ) .2. USSR author's certificate number 475115, cl. In 22 D 11/00, 1971 (prototype).
SU782586024A 1978-03-06 1978-03-06 Method of producing ingots SU753527A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782586024A SU753527A1 (en) 1978-03-06 1978-03-06 Method of producing ingots

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782586024A SU753527A1 (en) 1978-03-06 1978-03-06 Method of producing ingots

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU753527A1 true SU753527A1 (en) 1980-08-07

Family

ID=20751680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782586024A SU753527A1 (en) 1978-03-06 1978-03-06 Method of producing ingots

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU753527A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4066117A (en) Spray casting of gas atomized molten metal to produce high density ingots
US4830084A (en) Spray casting of articles
US3909921A (en) Method and apparatus for making shaped articles from sprayed molten metal or metal alloy
US4221587A (en) Method for making metallic glass powder
US5954112A (en) Manufacturing of large diameter spray formed components using supplemental heating
US4386896A (en) Apparatus for making metallic glass powder
EP0517882B1 (en) Metal spray forming using multiple nozzles
GB1599392A (en) Method and apparatus for producing workable spray deposits
US4485834A (en) Atomization die and method for atomizing molten material
CA1133670A (en) Method and apparatus for producing flake
Singer et al. Incremental solidification and forming
US20020164436A1 (en) Method for producing a surface-alloyed cylindrical, partially cylindrical or hollow cylindrical component and a device for carrying out said method
US4523621A (en) Method for making metallic glass powder
JPS6061144A (en) Method and device for manufacturing flat product from molten iron or other metal
US5235895A (en) Ballistic armor and method of producing same
US4971133A (en) Method to reduce porosity in a spray cast deposit
SU753527A1 (en) Method of producing ingots
CN105170980A (en) Method for establishing inclined twin-jet-nozzle scanning spray forming technological parameters
Achelis et al. Transient temperatures and microstructure of spray formed aluminium alloy Al‐Si sheets
JPH0754019A (en) Production of powder by multistage fissure and quenching
US4907639A (en) Asymmetrical gas-atomizing device and method for reducing deposite bottom surface porosity
JP2928965B2 (en) Injection molding method for ultra heat resistant and difficult to process materials
Singer et al. Centrifugal spray forming of large-diameter tubes
Singer A new generation of engineering materials produced by Spray forming
US4966224A (en) Substrate orientation in a gas-atomizing spray-depositing apparatus