SU900947A1 - Изложница дл слитков - Google Patents

Description

Х54) ИЗЛОЖНИЦА ДЛЯ СЛИТКОВ

I

Изобретение относитс  к металлургическому производству и может быть использовано дл  Ьтливки стальных нормальных кузнечных слитков.

Известны конструкции изложниц дл  обычных (нормальных) кузнечных слитков с геометрическими параметрами; отношение высоты к среднему внутреннему диаметру изложшщы 2,0-2,3 и конусностью внутренних граней на обе стороны 2-5% 1.

Изложницы с такими параметрами имеют посто нную по всей высоте величину выпуклости внутренних граней.

Больша  относительна  -высота при малой конусности обуславливает: близость расположени  усадочной рак(ины к телу слитка, (Я1асиость которой возрастает с увеличением массы слитка, содержани  углерода и легирующих элементов в стали: развитую осевую зону усадочиЫИ рыхлости, прот женность которой составл ет 62-65% от высоты тела слитка; развитую зону внецентренной ликвации , ишуры которой залегают в опасной близости. к поверхности в нижней части слит-.

ка; ограниченность в использовании прогресатных и автоматизированных процессов ковки прот жкой дл  поковок типа валов из-за недостаточности укова исходного поперечного сечени  слитка, что вьшуждает примен ть предварительную осадку.

При зтом перед осадкой невозможно выполнить полную биллетировку исходного сечени  слитка, так как это вызывает недопустимое увеличение относительной высоты тела (Н:Д 2,5).

Посто нство величины выпуклости внутренних граней по всей высоте, изложницы вызывает неблагопри тное распределение по высоте тела слитка усадочных сил, стрем щихс  разорвать корку металла затвердевшую . в начальный момент кристаллизации, что  вл етс  одной из причин образовани  поверхностных трещин на слитках, возникновение углов(Л ликвации, ..котора  располагаетс . в нижней половине высоты слитка. Углова  ликвавд ; обычно возникает в слитках из легир анных инструментальных сталей и за-. 3 легает вблизи углов поперечного сечени  на глубине 30-40 мм от поверхности. Наиболее близкой к предлагаемой  вл ет с  изложница дл  слитков, расширенна  кве ху и имеюща  сопр женные по радиусу внут ренние грани, выполненные выпуклыми. Отно шение высоты изложницы к ее среднему внутреннему диаметру 2,9-3,1, конусность внутренних граней на обе стороны 6-8%, вы пуклость внутренних граней убывает по высоте: у нижнего торца выпуклость составл ет 1,0-1,2 радиуса сопр жени  граней, а у верхнего торца - 0,6-0,8 этого радиуса 2 Недостатками этой изложницы  вл ютс  узка . область использовани , так как она предназначена дл  получени  слитков удлиненной формы, которые примен ютс  дл  поковок ограниченной номенклатуры (как по массе, так и по форме), что исключает возможность массовой обработки таких слитков на автоматизированных кузнечных ком , плаксах. Явл  сь лучшей среди известных конструкций изложниц дл  удлиненных слитков, форма известной Изложницы из-за большой относительной высоты не обеспечивает требуемую плотность макроструктуры осевой зоны в случае увеличени  массы слитка. Цель изобретени  - получение технологической и универсальной формы слитка при одновременном повышении плотностИ макроструктуры слитка. Указанна  цель достигаетс  тем, что в изложнице, расширенной кверху и имеющей сопр женные по радиусу внутренние грани, выполненные с убьгаающей по высоте величиной вьшуклости, равной у нижнего торца 1,0-1,2 радиуса сопр жени  граней, а у верх него торца - 0,6-0,8 этого радиуса, отношение высоты к среднему внутреннему диаметру составл ет 1,5-1,7. Вьшолнение изложницы с отношением вы соты к среднему внутреннему диаметру 1,51 ,7 и общей конусностью внутренних граней 7-9% позвол ет получать слитки с плотной макроструктурой в осевой зоне, с ослабленными зонами осевой и внецентренной ликвации минимальной прот женности по высоте тела, с высокой объемной однородностью химических элементов и механических свойств, а также с надежным расположением усадочной раковины в объеме прибыли. Использу  изложницу с предлагаемыми геометрическими параметрами, получают слиток универсальной формы, пригодной дл  ма совой обработки на автоматизированных кузнечных комплексах. Полученна  форма слитка дает возможность эффективно подготовить поверхность и исходную структуру слитка перед осадкой в тех случа х, когда применение этой операции необходимо, а также удобство захвата, манипулировани  и обжати  при деформировании . На чертеже представлена предлагаема  изложница . Предлагаема  изложница дл  слитков состоит из поддона 1, собственно изложницы 2, прибыльной надставки 3. На изложнице показаны: -центральный угол конуса жидкокого металла; -угол наклона грани изложницы; -радиус нижнего сечени  изложницы; Н - высота изложницы; D - средний внутренний диаметр изложницы ; X - рассто ние до точки в пересечени  биссектрисы с осью изложницы, определ емое по формуле X dtg(45 + где D - радиус верхнего сечени  изложницы. Рассто ние х характеризует зону завершени  кристаллизации металла под вли нием нижней части изложницы и поддона, т.е. отражает интенсивность вертикальной направленности процесса кристаллизации металла в изложнице. Относительна  величина - -100% в предлагаемой изложнице существенно выше, чем в известной изложнице, и что усиливает вертикальную направленность процесса кристаллизации металла. Угол конуса жидкого металла (2аУ уменьшаетс  с уве.1шчением высоты изложницы (Н), что ухудшает питание жидким металлом прибыли отдаленных от ней слоев осевой зоны. а,а- величина выпуклости, R - радиус сопр жени  граней. Дл  работы на поддон 1 устанавливаетс  восьмигранна  изложница 2, на которую монтируетс  прибыльна  надставка 3. Металл заливаетс  сверху в рабочую полость. Весовые соотношени  частей слитка, отливаемого в изложницу предлагаемой конструкции , составл ют, %: Тело слитка78-76 Прибыль18,5-20,0 Поддон3,5-4,0 Оптимальность предлагаемых aHaqeiodt геометрических параметров изложницы и их соотношени  подтвердилась исследованием опытных натурных слитков массой 7,8 т из стали 32ХМ1А и 90Х2МФ.

Натурные слитки отливались в опьпны& изложницы с параметрами:

Относительна  высота1,6

Обща  конусность граней8,0%

Вьшуклость граней:,

внизу1,15R

вверху0,72R

Дл  вы влени  качества натурных опытны слитков выполнено исследование: состо ни  поверхности слитков, макроструктуры (по Бауману и травлением) в продольно-осевом слитка, химической неоднородности по углероду, сере и фосфору (на трех уровн х по высоте тела и в прибыли слитка); механических свойств в осевом и радиальном ,5 направлени х в трех зонах поперечного сечени  (поверхность, половина радиуса, центр) на трех уровн х по высоте тела слитка (со стороны прибыли, середина высоты тела слит ка, со стороны поддона). Общее распределение серы в слнтке стали 32ХМ1А однородно и соответствует 1 баллу, а в осевой зоне - 1-2 баллам. Общее распределение серы в слитке стали 90Х2МФ также однородно и соответствует 1-2 баллам, а в осевой зоне - 2 баллу. В слитке из стали 32ХМ1А зона внецентренной ликвации выражена слабо, развитых усов нет. Зона заканчиваетс  отдельными сла быми следами ликвацин, кото{}ые располагаютс  от поверхности слитка на рассто нии :200 мм. Это почти в 2 раза глубже чем в слитках, получаемых в известной изложнице и в и:шожницах дл  обычных (нормальных) слитков. Зона осевой ликвации плотна , не имеет усадочн(ж рыхлости и пустот. Наблюдаетс  разрозненна  межкристаллическа  ликваци  прот женностью: 30-35% от высоты тела сли ка. В слитке из стали 90Х2МФ зона внецентренной ликвации более выражена; усы сформиро вались отчетливо, которые заканчиваютс  в районе, отсто щем от поверхности слитка на 150 мм. Это почти в 1,5 раза глубже чем в слитках из инструментальной стали, получаемых в известной изложнице и в изложницах дл  обычных (нормальных) слитков. Зона осевой ликвации узка  и не имеет усадочной рыхлости и надрывов; поперечный размер ее около 40 мм, что составл ет 5% от среднего диаметра слитка. В зоне имеет место межкристаллическа  ликваци  прот жен ностью 45% от высоты тела слитка. В обоих слитках углова  ликваци  не об наружена, а усадочна  раковина располагаетс  в прибыли с некоторым запасом плотного металла на границе перехода, что позвол ет использовать весь объем тела слнтка.

Кривые графиков показывают, что по отношеимю к плавочному анализу .наблюдаетс  незначите1 и   ликвада  этементсж. Однако фактическое содержаше углерода, серы и форфора в объеме тела слитков находитс  в пределах , зацаиных DO техническим услови м дл  исследуемых сталей.

Состо ние механических. свойств по уровню и степени, оп орориосп вдоль, и поперек оси слитков по высоте гела соответствует т.оикому распределеиию , lutoTifocm макроструктуры и высокой объемной химической однородности элементов. Пластические свойства по высоте тела не обнаруживают вли ни  прибыли слитка и определ ютс  твердостью и зонами кристаллизации металла. Исследование опытных слитков массой . 7,3 т показало, что в изложнице предлагаемой конструкции относительна  осева  скорость затвердевани  выше, чем в известных излож- ницах дл  обычных (нормальных) слитков, и, спедсжательно, реализуетс  процесс направленного затвердевани  Металла. Исоользу  предлагаемую форму изложницы , получают иовую форцу слитка, котора  по ср виеиню с формой слитка из известных изложниц дл  (нормальных) слитков , обеспечивает: универсальность его применени  дл  всех поковок (независимо от массы и формы) с пониженной трудоемкостью ковки . за счет более плотного макростроенк  и с повышенным выходом годного металла за счет возможности полного, использоваии  тела слнтка; резкое расширение области применени  прогрессивных процессов ковки поковок только прот жкой и, следовательно, организацию массовой обработки иа автоматизированных кузнечных комплексах (за счет увеличенных поперечных размеров и повыпкннсж плотности макростроенн );. технологичность при ковке , возможность зффективиш подготовки поверхности и исходной структуры слитка (полной биллетировкой или предварительной прот жкой) перед осадкой в случае, когда ее применение необходимо, удобство захвата, манипулировани  и обжати . Изложница предлагаемой, коиструкпии испытана иа большой парпги слитков массой 7,3 т из углеродистхж, легированной и инструментальной стали. Прикжнеиие предлагаемой изложиицы повышает качество поковок и выход годного на 2-3% за счет полного использовани  тела слитка и сокращает дпитета.ностъ нагрева и трудоемкость ковки иа 20-25% за счет исключени  осадки. Формула йзобретени Изложница дл  слитков, преимущественно кузнечных, расширенна  кверху   имеюща  сопр женные по радиусу внутрен1О1е грани с убывающей по высоте величиной выпуклости , равной у нижнего торца 1,0-1,2 радиуса сопр жени  граней, а у верхнего торца - 0,6-0,8 этого радиуса с общей конусностью внутренних граней, равной 6-8%, о т л и ч&юща с  тем, что, с целью повышени  технологичности. формы слитка и плот9 8 ности его макроструктуры, она выполнена с соотнощеннем высоты к среднему внутреннему диаметру, равным 1,5-1,7. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Ковка крупных поковок. Под ред. В. Н, Трубина. М., ч. 2, Машиностроеиие. 1965, с. 9.2 .Авторское свидетельство СССР N 495144, кл. В 22 D 7/06, 1973.

Claims (1)

1. Формула изобретения ности его макроструктуры, она выполнена с

   Изложница для слитков, преимущественно кузнечных, расширенная кверху и имеющая сопряженные по радиусу внутренние грани 5 с убывающей по высоте величиной выпуклости, равной у нижнего торца 1,0-1,2 радиуса сопряжения граней, а у верхнего торца — 0,6-0,8 этого радиуса с общей конусностью внутренних граней, равной 6-8%, о т л и - ю чающаяся тем, что, с целью повышения технологичности. формы слитка и плот-.

   соотношением высоты к среднему внутреннему диаметру, равным 1,5-1,7.