37 значительными силами трени между стенкой кристаллизатора и наружной поверхностью отливки, что обусловлено профилем рабочей поверхности крис таллизатора . В начальный момент формировани корка имеет высокую температуру ( 950-1050°С). При этих температурах прочность чугуна составл ет 0,1-0,5 кг/мм . Резкое возрастание скорости движени отливки в начале каждого цикла часто приводит к обрыву корки и прекращению процесса лить . Кроме того, применение соединительного стакана приставного типа не всегда обеспечивает плотный контакт между стаканом и кристаллизатором. Жидкий металл часто попадает под ниж ний торец кристаллизатора и затвердевает там, что преп тствует движени отливки вверх и приводит к ее обрыву С целью устранени указанных недо статков уровень жидкого металла в ли никовой системе поддерживают на уров не верхнего торца кристаллизатора, п этом интенсивность теплоотвода от по верхности отливки в збне, расположен ной више зоны затвердевани начально корки до уровн , равного 2/3 высоты кристаллизатора, измен ют в пределах С ,5-й,7) - 103 град, а в верх ней трети кристаллизатора - в пределах 3QO-tOO Вт/м - град, затем отливку охлаждают вне кристаллизатора до температуры на 25 30С ниже температуры эвтектоидного превращени со средней скоростью 0,,1 град/сек. Высота рабочей поверхности кристаллизатора в 1, раза больше его диаметра и на 2/3 высоты выполнена в виде усеченного конуса, диаметр верхнего основани которого на 0,10 ,2 больше диаметра нижнего, причем в верхней трети кристаллизатора выполнена цилиндрическа расточка, диаметр которой в 1,005-1,05 раза больше диаметра верхнего основани усеченного конуса , а продольные пазы расположены.через 2-23 градуса. Высота вставл емого бурта соедини тельного стакана равна 0,01-0,0 высоты кристаллизатора, а толщина 0,015-0,16 его диаметра. Устройство имеет съемный экран, расположенный над кристаллизатором. На чертеже изображен общий вид устройства. Устройство дл осуществлени способа имеет один или несколько ручьев 14 каждый из которых содержит медный водоохлаждае «,1й кристаллизатор 1 . (фиг. 1), рабоча поверхность которого на 2/3 его высоты имеет плавное расширение кверху. Величина расширени А Г) определ етс из выражени : ЛО 13,8 , где D - диаметр кристаллизатора в нижнем сечении , мм. В верхней трети кристаллизатора выполнена цилиндрическа расточка 2. На рабочую поверхность кристаллизатора через 2-23 нанесены продольные пазы эллипсного профил в поперечном сечении глубиной от 0,8 до 1,2 мм с шириной по внутреннему диаметру кристаллизатора от 1,0 до 1,5 мм. В зависимости от диаметра отливки DQ высота кристаллизатора Н определ етс по соотношению: Нцр Dg + 100 мм Кристаллизатор 1 стыкуетс с сиАонной литниковой системой 4 через соединительный стакан 3 вставного типа из огнеупорного материала с высотой вставл емого бурта от 0,01-0,0 высоты кристаллизатора и толщиной бурта по верхнему торцу от 0,015-0,16 его диаметра. Над кристаллизатором 1 расположены съемный экран 5, выт жной механизм 6 и механизм резки 7. Процесс лить и формировани непрерывной отливки происходит следующим образом. Жидкий чугун из ковша 8 через сифонную литниковую систему и соединительный стакан 3 непрерывно подают в кристаллизатор 1. Твердую корку 9, образующуюс на рабочей поверхности кристаллизатора , по заданному циклическому режиму непрерывно извлекают вверх при помощи выт жного механизма 6 . По мере выхода непрерывной отливки , на заданную длину над выт жным механизмом 6 от нее периодически отрезают при помощи механизма резки 7 мерные заготовки и укладывают в накопитель. При каждом цикле движени отливки вверх в нижней части кристаллизатора 1 освобождаетс участок поверхности , равный высоте перемещени отливки . На этом участке жидкий металл приходит в соприкосновение с рабочей поверхностью кристаллизатора, в результате чего происходит быстрое охлаждение металла и образуетс тверда корка , сваривающа с с ранее затвердевшим участком. Выпо11ненные на рабочей поверхности кристаллизатора пазы заполн ютс жидким металлом и на наруж ной поверхности затвердевшей корочки образуютс небольшие приливы, В начальный момент затвердевани зазор между отливкой и поверхностью кристаллизатора практически отсутствует. В св зи с этим интенсивность теплоот вода от поверхности отливки очень ве лика и составл ет около 610 Вт/м у ) Ц.град. Така интенсивность теплоотвода вызывает резкое падение темпера туры поверхности отливки от температуры кристаллизации до 800-750С со скоростью более 100 град/сек. Кристаллизаци чугуна идет с образованием дендритов аустенита нар ду с выде лени ми цементита и отдельных включе ний графита. При последующем цикле движени отливки рассматриваемый уча ток перемещаетс в вышележащие зоны, где между поверхностью отливки и кри таллизатором возникает газовый зазор 10, который образуетс за счет увеличени диаметра кристаллизатора и усадки затвердевшего металла. Прич при движении отливки вверх ее приливы скольз т по пазам кристаллизатора , выполн ющим роль направл ющих, и автоматически устанавливают одинак вый по периметру и измен ющийс толь ко по высоте зазор 10 между поверхностью отливки и кристаллизатором, что обеспечивает равномерный теплоот вод от поверхности отливки и способствует получению качественных издели без разностенности. Увеличение диаметра кристаллизато ра в направлении движени отливки создает определенный в каждом сечении кристаллизатора зазор, что обеспечивает заданную интенсивность теплоотвода от поверхности отливки в те чение всего времени ее формировани .. Кроме того, создание искусственного зазора значительно снижает силу трени между затвердевшейкоркой и рабочей поверхностью кристаллизатора. В средней зоне кристаллизатора 1 интенсивность теплоотвода уменьшаетс до ( 3-1)- 10 град, что создае оптимальные услови дл кристаллизации чугуна с образованием дендритов аустенита и графитной эвтектики и предотвращает образование цементита. В верхней зоне кристаллизатора, где зазор между отливкой и кристаллизатором 1 существенно увеличиваетс за счет расточки 2, интенсивность теплоотвода падает до 0,3-10 Вт/м. град. В св зи с этим температура наружной поверхности отливки повыишетс до 920-9Пп-с, что создает услови дл распада цементита, образовавшегос в наружных сло х отливки при кристаллизации начгтьной корочки. При выходе из кристаллизатора отливка имеет температуру около и процесс распада цементита продолжаетс . Охлаждение о.тливки вне кристаллизатора до температуры б70-72П С осуществл ют на воздухе со средней скоростью 0,91 ,1 град/сек или со скоростью О , 0,6 град/сек, что достигаетс применением экрана 5, устанавливаемого над кристаллизатором 1. В первом случае заготовка имеет перлитную, а во втором - феррито-перлитную металлическую основу, В результате получают раоностенную заготовку без отбела с перлитной или феррито-перлитной металлической матрицей и мелко- и среднепластинчатыми включени ми графита в средней и внутренней зонах по толщине стенки отливки . В наружных сло х заготовки толщиной 1,5-2,5 мм присутствует междендритный графит, но этот слой всегда входит в припуск на механическую обработку . Использование кристаллизаторов, отличающихс по профилю рабочей поверхности от предлагаемого, не обеспечивает получени качественных заготовок и стабильность процесса лить . Слишком большой зазор между отливкой и кристаллизатором приводит к подплавлению затвердевшей корочки и ее обрыву. Малый зазор не создает необходикых условий дл кристаллизации чугуна без образовани цементита. К таким же результатам приводит повышение мениска жидкого металла над кристаллизатором или его опускание ниже верхнего торца . Высота кристаллизатора находитс в пр мой зависимости от диаметра получаемой заготовки . Слишком больша высота приводит к переохлаждению жидкой ванны в кристаллизаторе и образованию мостов. Мала высота кристаллизатора не обеспечивает получение заготовок заданной толщины. Извлечение отливки по заданному режиму обеспечивает плавное нарастание скорости отливки от нул до мак7737 significant friction forces between the wall of the mold and the outer surface of the casting, due to the profile of the working surface of the mold. At the initial moment of formation, the crust has a high temperature (950-1050 ° C). At these temperatures, the strength of the cast iron is 0.1-0.5 kg / mm. A sharp increase in the speed of movement of the casting at the beginning of each cycle often leads to a breakage of the crust and the termination of the casting process. In addition, the use of a connecting cup of the attached type does not always ensure tight contact between the glass and the mold. Liquid metal often gets under the lower end of the crystallizer and hardens there, which prevents the casting from moving upwards and leads to its breakage. To eliminate the above disadvantages, the liquid metal level in the linear system is maintained at the upper end of the crystallizer, and the heat sink intensity from the surface of the casting, in the bottom, located above the solidification zone of the initial crust to a level equal to 2/3 of the mold height, is changed within C, 5th, 7) - 103 degrees, and in the upper third of the mold - within 3QO- tOO B / M - hail, then the casting mold is cooled to a temperature of 25 to 30C below the eutectoid transformation temperature at an average rate 0, 1 deg / sec. The height of the working surface of the mold is 1 times its diameter and 2/3 of its height is made in the form of a truncated cone, the diameter of the upper base is 0.10, 2 more than the diameter of the lower one, and a cylindrical boring diameter of 1,005 is made in the upper third of the mold. -1.05 times the diameter of the upper base of the truncated cone, and the longitudinal grooves are located through 2-23 degrees. The height of the inserted collar of the connecting cup is 0.01-0.0 of the height of the mold, and the thickness is 0.015-0.16 of its diameter. The device has a removable screen located above the mold. The drawing shows a General view of the device. A device for carrying out the method has one or several streams 14 each of which contains a copper water-cooled, 1st crystallizer 1. (Fig. 1), the working surface of which at 2/3 of its height has a smooth expansion upwards. The magnitude of the expansion A D is determined from the expression: LO 13.8, where D is the diameter of the mold in the lower section, mm. A cylindrical bore 2 is made in the upper third of the crystallizer. The longitudinal grooves of the ellipse profile in a cross section of 0.8 to 1.2 mm in depth with a width of the crystallizer from the inner diameter of 1.0 to 1.5 mm are applied to the working surface of the mold in 2-23. . Depending on the diameter of the casting DQ, the height of the mold H is determined by the ratio: Hcr Dg + 100 mm. The mold 1 is connected to the AA gating system 4 via a plug-in connecting cup 3 of refractory material with a height of the inserted shoulder from 0.01-0.0 of height mold and a collar thickness on the upper end of 0.015-0.16 of its diameter. Above the mold 1, there is a removable screen 5, an exhaust mechanism 6 and a cutting mechanism 7. The process of casting and forming a continuous casting is as follows. Liquid pig iron from the bucket 8 through the siphon gating system and the connecting cup 3 is continuously fed into the mold 1. The solid crust 9 formed on the working surface of the mold is continuously lifted up by means of an exhaust mechanism 6 according to a predetermined cyclic mode. As the continuous casting progresses, at a predetermined length above the exhaust mechanism 6, 7 dimensional workpieces are periodically cut from it using a cutting mechanism and placed into a hopper. During each cycle of movement of the casting up in the lower part of the mold 1, a surface area is released that is equal to the height of the movement of the casting. In this area, the liquid metal comes into contact with the working surface of the mold, as a result of which the metal is rapidly cooled and a hard crust forms, welding to the previously solidified area. The grooves made on the working surface of the mold are filled with liquid metal and small tides are formed on the outer surface of the solidified crust. At the initial moment of hardening, the gap between the casting and the surface of the mold is practically absent. In this regard, the intensity of the heat of the water from the surface of the casting is very large and is about 610 W / m y) H. hail. Such an intensity of the heat sink causes a sharp drop in the temperature of the casting surface from the crystallization temperature to 800-750 ° C at a speed of more than 100 degrees / sec. Crystallization of pig iron proceeds with the formation of austenite dendrites along with cementite and certain inclusions of graphite. During the subsequent cycle of the movement of the casting, the participant in question moves to the overlying zones, where a gas gap 10 arises between the surface of the casting and the crystallizer, which is formed by increasing the diameter of the mold and shrinking the hardened metal. When the casting moves upward, its tides slide along the mold grooves, which act as guides, and automatically set the same around the perimeter and the gap 10, which varies only in height, between the casting surface and the mold, which ensures uniform heat of water from the casting surface and contributes to obtaining high-quality products with no varnishedness. An increase in the diameter of the mold in the direction of movement of the casting creates a gap defined in each section of the mold, which ensures a given intensity of heat removal from the surface of the casting during the entire time of its formation. Besides, creating an artificial gap significantly reduces the friction force between the solidified core and the working surface of the mold. In the middle zone of the mold 1, the intensity of the heat sink decreases to (3-1) -10 degrees, which creates optimal conditions for the crystallization of cast iron with the formation of austenite dendrites and graphite eutectics and prevents the formation of cementite. In the upper zone of the mold, where the gap between the casting and the mold 1 increases significantly due to the bore 2, the intensity of the heat sink drops to 0.3-10 W / m. hail. In this connection, the temperature of the outer surface of the casting rises to 920-9pp-s, which creates conditions for the decomposition of cementite formed in the outer layers of the casting during the crystallization of the crust. When exiting the mold, the casting has a temperature of about and the process of cementite decomposition continues. Cooling outside the crystallizer to a temperature B70-72P C is carried out in air at an average speed of 0.91.1 deg / sec or at a rate of 0.6 deg / sec, which is achieved by using screen 5 mounted above the crystallizer 1. In the first case, the billet has pearlitic, and in the second, ferritic-pearlitic metal base. As a result, a billet-free billet with a pearlitic or ferritic-pearlitic metal matrix and small and medium plate inclusions of graphite in the middle and inner zones along the wall thickness are obtained. and castings. Interdendritic graphite is present in the outer layers of the workpiece with a thickness of 1.5-2.5 mm, but this layer is always included in the machining allowance. The use of molds that differ in the profile of the working surface from the one proposed does not ensure the production of quality workpieces and the stability of the casting process. Too large a gap between the casting and the mold leads to melting of the hardened crust and its breakage. The small gap does not create the necessary conditions for the cast iron to crystallize without the formation of cementite. An increase in the meniscus of the liquid metal above the mold or its lowering below the upper end results in the same results. The height of the mold is directly dependent on the diameter of the resulting billet. Too high a height leads to supercooling of the liquid bath in the mold and the formation of bridges. Small height of the mold does not provide blanks of a given thickness. Removing the casting according to a given mode ensures a smooth increase in the casting speed from zero to max.
симальиого значени в течение каждого цикла, что исключает резкие динамические нагрузки на затвердевающую корку. Применение соединительного стакана вставного типа исключает подплывы под нижний торец кристаллизатора и создает услови дл свободного перемещени отливки вдоль кристаллизатора .maximum value during each cycle, which excludes sharp dynamic loads on the solidifying crust. The use of a plug-in type connecting cup eliminates submerging under the lower end of the mold and creates conditions for the free movement of the casting along the mold.
Пример. Производилась отливка заготовок дл изготовлени поршневых koлeц из чугуна следующего химсостава: 3,U С; 1,75% Si; 1 ,ЧЗ Мп; 0,08 S; 0,f5% Р; 0,32% Сг; 0,5% N1. Примен лс медный кристаллизатор с внутренним диаметром 102 мм и высотой 200 мм„ Рабоча поверхность кристаллизатора имела плавное увеличение диаметра на 0,7 мм на высоте 135 мм и расточку в верхней части высотой б5 мм с увеличением диаметра на 1 ,k мм. На раЬочей поверхности кристаллизатора было выполнено k8 продольных пазов через 2-23, эллипсным профилем в поперечном сечении, глубиной 0,8 мм и шириной 1,2 мм. Соединительный стакан вставного типа был изготовлен из шамотографита с высотой вставл емого бурта 5 мм и шириной стенки бурта по верхнему торцу 4 мм., Процесс лить вели с частотой 1,0 ц/ /сек, высотой хода отливки за один цикл 12 мм при соотношении времени движени ко времени остановки - 1 Максимальна скорость движени отливки в течение цикла составл ла 0,03 м/сек. Средн скорость извлечени отливки составл ла 0,ОТ2 м/сек. Охлаждение отливки вне кристаллизатора осуществл лось на воздухе в услови х естественной конвекции. Получена заготовка без отбела с перлитной металлической основой, мелко- и среднепластинчатым графитом баллов Гд t-Гд 6 и равномерно распределенными включени ми фосфидной эвтектики. Твердость чугуна составила 270 ИВ; предел прочности на разрыв 40 кг/мм ; плотность чугуна 7,31 г/см . При обработке опытных заготовок брака по вине лить не обнаружено. Все детали полностью соответствуют техническим требовани м, предъ вл емым к поршневым кольцам.Example. A billet was cast for the manufacture of piston rings of iron with the following chemical composition: 3, U C; 1.75% Si; 1, ChZ Mp; 0.08 S; 0, f5% P; 0.32% Cr; 0.5% N1. A copper mold with an internal diameter of 102 mm and a height of 200 mm was used. The working surface of the mold had a gradual increase in diameter by 0.7 mm at a height of 135 mm and a bore in the upper part with a height of b5 mm with an increase in diameter by 1, k mm. On the working surface of the mold, k8 longitudinal grooves were made after 2-23, with an ellipse profile in cross section, a depth of 0.8 mm and a width of 1.2 mm. The connecting cup of the plug-in type was made of a chammotorite with a height of the inserted collar of 5 mm and a wall width of the collar at the upper end of 4 mm. The casting process was conducted at a frequency of 1.0 c / s, the casting stroke height was 12 mm per cycle at a time ratio movement to stop time - 1 The maximum speed of the casting during the cycle was 0.03 m / s. The average casting recovery rate was 0, OT2 m / s. The casting was cooled outside the crystallizer in air under conditions of natural convection. A blank without chill was obtained with a pearlitic metal base, small and medium plate graphite of points Gd t-Gd 6 and uniformly distributed inclusions of phosphide eutectic. The hardness of cast iron was 270 IW; tensile strength of 40 kg / mm; cast iron density of 7.31 g / cm. When processing experienced workpieces, no fault was found due to the fault. All parts are fully compliant with the technical requirements for piston rings.
Использование предлагаемого способа и устройства дл его осуществле ни позволит устранить наиболее распоостраненные литейные дефекты: уса11The use of the proposed method and device for its implementation will allow eliminating the most widely spread casting defects:
8eight
дочную и газовую пористость, неметаллические включени , газовые раковины, несоответствие структуре и т.п. Регулирование теплоотвода от затвердевающей отливки позвол ет управл ть процессом ее формировани и получать заготовки с заданной структурой и физико-механическими свойствами/ Способ обеспечивает высокую производительность труда, легко поддаетс механизации и автоматизации, позвол ет создавать многоручьевые установки , существенно снижает трудбемкость изготовлени отливок и обеспечивает высокую культуру производства, так как исключает изготовление форм и стержней , выбивку, обрубку и очистку лить .daughter and gas porosity, non-metallic inclusions, gas shells, incompatibility with structure, etc. Regulation of the heat sink from the solidified casting allows controlling the process of its formation and obtaining blanks with a given structure and physicomechanical properties / The method provides high labor productivity, easily gives mechanization and automation, allows creating multi-unit installations, significantly reduces the labor intensity of casting and provides high production culture, as it excludes the manufacture of molds and cores, embossing, chipping and cleaning cast.