UA106207U

UA106207U - Method for producing forging ingots

Info

Publication number: UA106207U
Application number: UAU201508465U
Authority: UA
Inventors: Віктор Михайлович Олешко; Володимир Федорович Шумаков; В'ячеслав Євгенович Фельдман; Ігор Миколайович Гостєв; Артем Володимирович Буряк; Олександр Ігорович Малахов; Віталій Вікторович Шевченко; Олександр Миколайович Бугайов; Віталій Миколайович Глинський; Андрій Анатолійович Гур'єв; Максим Павлович Анацький; Віра Єгорівна Рубченко
Original assignee: Публічне Акціонерне Товариство "Новокраматорський Машинобудівний Завод"
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2016-04-25

Abstract

Спосіб отримання ковальських зливків, при якому здійснюють встановлення виливниці на проміжне піддення, подачу рідкого металу у виливницю, утеплення металу, кристалізацію зливка та його виймання, причому перед заливанням металу у виливницю виконують розміщення на її верхній зовнішній частині збірного металевого каркаса та кріплення на його внутрішній поверхні теплоізолюючих матів із вогнетривкого керамічного волокна, а після кристалізації зливка - зняття каркаса з матами.A method of producing blacksmith ingots, in which the casting of the casting is carried out on the intermediate raising, the flow of liquid metal into the casting mold, insulation of the metal, crystallization of the ingot and its removal, and before placing the metal in the casting is placed on its upper outer part of the prefabricated metal frame and its frame surfaces of heat-insulating mats made of refractory ceramic fiber, and after crystallization of the ingot - removal of the frame with mats.

Description

Корисна модель належить до металургії, а саме - до отримання великих зливків (більше 30 т), залитих сифонним способом у виливниці, що утеплені у верхній частині.A useful model belongs to metallurgy, namely, to the production of large ingots (more than 30 tons), filled by siphoning in a mold insulated in the upper part.

Відомий спосіб отримання зливка в розміщеній на підденні виливниці, що включає заповнення виливниці металом, введення охолоджуючих металевих пластин і подачу утеплювального матеріалу на дзеркало металу. Металеві пластини вводять у виливницю після її заповнення металом перед подачею утеплювального матеріалу на відстані від бічної поверхні зливка, що дорівнює 0,12-0,15 його висоти, верхній край пластин, що утворює замкнутий прямокутник, занурюють нижче рівня дзеркала металу у виливницю, а нижній край пластин - на глибину, що дорівнює 0,5-0,7 висоти зливка. В результаті за рахунок зменшення внецентрової ліквації підвищується якість зливка, що відливається у виливницю БО Мо 160267, В220 7/00, 30.10.1990, Бюл. Мо 401.There is a known method of obtaining ingots in a foundry placed on the bottom, which includes filling the foundry with metal, introducing cooling metal plates and supplying insulating material to the metal mirror. Metal plates are introduced into the mold after it is filled with metal before feeding the insulating material at a distance from the side surface of the ingot equal to 0.12-0.15 of its height, the upper edge of the plates, which forms a closed rectangle, is immersed below the level of the metal mirror in the mold, and the lower edge of the plates - to a depth equal to 0.5-0.7 of the ingot height. As a result, due to the reduction of off-center liquidation, the quality of the ingot cast into the mold increases. Mo 401.

Недоліком цього способу є встановлення металевих пластин після заповнення металом виливниці, видалення пластин зі зливка після його затвердіння, що призводить до зниження виходу придатного металу і додатковим витратам на підготовку зливка до подальшої обробки.The disadvantage of this method is the installation of metal plates after filling the mold with metal, the removal of plates from the ingot after its solidification, which leads to a decrease in the yield of usable metal and additional costs for preparing the ingot for further processing.

Також із рівня техніки відомий спосіб отримання горизонтального зливка, що включає заливання металу, утеплення дзеркала металу зливка і подальше затвердіння й охолодження зливка, заливання металу в оснащення у вигляді термоса, що складається з масивного піддення, виливниці зі стінками змінної теплопровідності, що зменшується знизу вгору, та кришки, що футерована теплоїзоляційними плитами та встановлюється на виливниці, а також забезпечення спрямованої кристалізації металу і спрямованого охолодження зливка зі швидкістю не більше 15 "С/годину |ВО Мо 2277996, В220 27/04, 20.06.2006, Бюл. Мо 171.A method of obtaining a horizontal ingot is also known from the state of the art, which includes pouring metal, warming the mirror of the ingot metal and subsequent solidification and cooling of the ingot, pouring metal into equipment in the form of a thermos consisting of a massive tray, a mold with walls of variable thermal conductivity, which decreases from bottom to top , and the lid, which is lined with heat-insulating plates and installed on the mold, as well as ensuring directed crystallization of the metal and directed cooling of the ingot at a rate of no more than 15 "C/hour .

На горизонтально розміщене масивне чавунне піддення встановлюють виливницю, стінки якої мають змінну теплопровідність по висоті, при цьому теплопровідність стінки на рівні, що складає 0,3-0,5 висоти виливниці від нижнього краю, перевищує теплопровідність стінки виливниці на рівні 0,5-0,7 висоти виливниці від верхнього краю. Таким виконанням стінок забезпечують більше відведення тепла через піддення і нижню частину виливниці (близько 8590), а решту тепла відводять через верхню частину виливниці і футеровану теплоїзоляційними плитами кришку. Нерівномірним відведенням тепла забезпечують направлену кристалізацію металу зливка і подальше спрямоване охолодження металу зі швидкістю не більше 15 "С/годину.On a horizontally placed massive cast-iron tray, a pouring vessel is installed, the walls of which have variable thermal conductivity in height, while the thermal conductivity of the wall at the level of 0.3-0.5 of the height of the pouring vessel from the bottom edge exceeds the thermal conductivity of the pouring wall at the level of 0.5-0 ,7 height of the spout from the upper edge. This design of the walls provides more heat removal through the bottom and lower part of the mold (about 8590), and the rest of the heat is removed through the upper part of the mold and the cover lined with heat-insulating plates. Uneven heat removal provides directed crystallization of the ingot metal and subsequent directed cooling of the metal at a rate of no more than 15 "C/hour.

Задану швидкість охолодження в способі отримання горизонтального зливка забезпечують підбором матеріалу стінок виливниці та конструкцією піддення, виливниці і кришки, футерованої теплоізоляційними плитами й оснащеної люками для подачі шлакоутворюючої і теплоїзолюючої сумішей. Після збирання на кришку встановлюють пальник і нагрівають оснащення. За годину до виливки зливка знімають пальник і встановлюють в один із люків кришки пристрій для підведення металу, закривають футерованими заглушками інші люки. Розливання сталі виконують зі сталерозливних ковшів, оснащених шиберними затворами. Розливання сталі починають повним струменем. Після наповнення металом половини виливниці відкривають додаткові люки і виконують присадку шлакоутворюючої та теплоїзолюючої сумішей. Час відливання зливків масою до 35 т становить не більше 6 хвилин.The specified cooling rate in the method of obtaining a horizontal ingot is provided by the selection of the material of the walls of the mold and the design of the bottom, mold and lid, lined with heat-insulating plates and equipped with hatches for supplying slag-forming and heat-insulating mixtures. After assembly, a burner is installed on the lid and the equipment is heated. An hour before pouring the ingot, the burner is removed and a device for supplying metal is installed in one of the hatches of the lid, and the other hatches are closed with lined plugs. Steel pouring is performed from steel pouring ladles equipped with gate valves. Steel pouring begins with a full jet. After filling half of the mold with metal, additional hatches are opened and slag-forming and heat-insulating mixtures are added. Casting time for ingots weighing up to 35 tons is no more than 6 minutes.

Після закінчення виливки зливка з кришки знімають пристрій підведення металу і закривають люки. Затвердіння зливка масою 35 т відбувається протягом 9-11 годин. Після закінчення твердіння металу зливок охолоджують на підденні у виливниці, яка закрита кришкою, до чотирьох діб при виробництві марок сталей, схильних до утворення тріщин і флокенів. При роздяганні зливка після чотирьох діб витримки температура верхньої поверхні становить 100- 15076.After the casting of the ingot is finished, the metal feeding device is removed from the lid and the hatches are closed. Solidification of the ingot weighing 35 tons takes place within 9-11 hours. After the hardening of the metal, the ingot is cooled on the bottom in the foundry, which is closed with a lid, for up to four days in the production of steel grades prone to cracking and flakes. When stripping the ingot after four days of exposure, the temperature of the upper surface is 100-15076.

Даний спосіб отримання зливка дозволяє отримати зливок без тріщин, із відсутністю водню в його структурі, тобто підвищити якість зливка та виходу придатного.This method of obtaining an ingot allows you to obtain an ingot without cracks, with the absence of hydrogen in its structure, that is, to improve the quality of the ingot and the yield of usable ingots.

За сукупністю суттєвих ознак описаний спосіб одержання зливків є найбільш близьким аналогом (прототипом).According to the set of essential features, the described method of obtaining ingots is the closest analogue (prototype).

Недоліком цього способу отримання зливків є тривала витримка зливка у виливниці, що знижує продуктивність розливної дільниці. Також до недоліків даного способу належить високий ступінь розвитку дефектів усадкового походження, що негативно відбивається на якості металу зливка.The disadvantage of this method of obtaining ingots is the long exposure of the ingot in the pouring chamber, which reduces the productivity of the bottling station. Also, among the disadvantages of this method is the high degree of development of defects of shrinkage origin, which negatively affects the quality of the ingot metal.

В основу корисної моделі поставлена задача - створити спосіб отримання ковальських зливків, що забезпечує високу якість металу для виготовлення виковків з одночасним підвищенням пропускної здатності оснащення розливної дільниці. Рішення цієї задачі забезпечується за рахунок технічного результату, що полягає у мінімізації ступеня розвитку дефектів усадкового походження.The basis of the useful model is the task of creating a method of obtaining forging ingots, which ensures high quality metal for the production of forgings while simultaneously increasing the throughput capacity of the bottling station equipment. The solution to this problem is provided at the expense of the technical result, which consists in minimizing the degree of development of defects of shrinkage origin.

Для досягнення технічного результату винайдено спосіб одержання ковальських зливків, що характеризується виконанням таких технологічних операцій: - встановлення виливниці на проміжне піддення; - розміщення на верхній зовнішній частині виливниці металевого каркаса з двох частин; - кріплення на внутрішній поверхні каркаса теплоїзолюючих матів із вогнетривкого керамічного волокна з класифікаційною температурою матеріалу 1260 С; - подача рідкого металу у виливницю; - кристалізація (витримка) зливка у виливниці; - зняття каркаса з теплоїізолюючими матами; - виймання зливка з виливниці.In order to achieve a technical result, a method of obtaining forging ingots was invented, which is characterized by the following technological operations: - installation of a mold on an intermediate lift; - placement of a two-part metal frame on the upper outer part of the mold; - fastening on the inner surface of the frame heat-insulating mats made of fire-resistant ceramic fiber with a material classification temperature of 1260 C; - supply of liquid metal to the mold; - crystallization (aging) of the ingot in the crucible; - removal of the frame with heat-insulating mats; - removing the ingot from the mold.

Заявлений та відомий способи отримання зливків мають такі подібні ознаки: здійснюють встановлення виливниці на проміжне піддення, подачу рідкого металу у виливницю, утеплення металу, кристалізацію зливка та його виймання.The claimed and known methods of obtaining ingots have the following similar features: they install a casting mold on an intermediate tray, feed liquid metal into the casting mold, warm the metal, crystallize the ingot and remove it.

Пропонований спосіб має наступні відмітні ознаки: перед заливанням металу у виливницю виконують розміщення на її верхній зовнішній частині збірного металевого каркаса та кріплення на його внутрішній поверхні теплоізолюючих матів із вогнетривкого керамічного волокна, а після кристалізації зливка - зняття каркаса з матами.The proposed method has the following distinctive features: before pouring the metal into the mold, a prefabricated metal frame is placed on its upper outer part and heat-insulating mats made of refractory ceramic fiber are attached to its inner surface, and after the ingot crystallizes, the frame with the mats is removed.

Крім цього використовують теплоїзолюючі мати з класифікаційною температурою вогнетривкого керамічного волокна 1260 "С.In addition, heat-insulating mats with a classification temperature of refractory ceramic fiber of 1260 "C are used.

Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає у такому.The cause-and-effect relationship between the set of declared signs and the technical result is as follows.

За рахунок розміщення на верхній зовнішній частині виливниці металевого каркаса з двох частин і кріплення на внутрішній поверхні каркаса теплоїізолюючих матів із вогнетривкого керамічного волокна (з класифікаційною температурою матеріалу 1260 С) до заливання металу у виливницю, а також подальшого зняття каркаса з матами після кристалізації зливка у виливниці забезпечується створення оптимального температурного режиму для процесу кристалізації зливка у виливниці, наслідком чого є мінімізація ступеня розвитку дефектів усадкового походження. Мінімізація ступеня розвитку дефектів усадкового походження покращує структуру вихідного зливка, що дозволяє підвищити якість металу ковальськогоDue to the placement of a two-part metal frame on the upper outer part of the mold and the attachment of heat-insulating mats made of refractory ceramic fiber (with a material classification temperature of 1260 C) on the inner surface of the frame before pouring the metal into the mold, as well as the subsequent removal of the frame with mats after the crystallization of the ingot in the creation of an optimal temperature regime for the process of crystallization of the ingot in the foundry is ensured, as a result of which the degree of development of defects of shrinkage origin is minimized. Minimizing the degree of development of defects of shrinkage origin improves the structure of the original ingot, which allows to improve the quality of the forging metal

Зо зливка, а також коефіцієнт виходу придатного.From the ingot, as well as the coefficient of yield of suitable.

Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б однієї з них не забезпечує досягнення зазначеного технічного результату.Exclusion of at least one of them from the above set of distinguishing features does not ensure the achievement of the specified technical result.

Заявлене технічне рішення не відоме з рівня техніки, тому є новим.The claimed technical solution is not known from the prior art, therefore it is new.

Заявлена корисна модель промислово застосовна - вона призначена для використання в промисловості та впроваджена в сталеплавильному виробництві Новокраматорського машинобудівного заводу (НКМЗ).The declared useful model is industrially applicable - it is intended for use in industry and is implemented in the steelmaking production of the Novokramatorsk Machine-Building Plant (NKMZ).

Суть корисної моделі більш повно розкривається за допомогою графічних матеріалів, де зображені на:The essence of a useful model is more fully revealed with the help of graphic materials, which are shown on:

Фіг. 1 - виливниця з каркасом;Fig. 1 - sprue with a frame;

Фіг. 2 - вид А на Фіг. 1;Fig. 2 - view A in Fig. 1;

Фіг. З - результати металографічних досліджень якості металу поперечних темплетів, виготовлених із трепанів, відібраних від верхньої частини зливка;Fig. C - the results of metallographic studies of the quality of the metal of transverse templates made from trepans taken from the upper part of the ingot;

Фіг. 4 - результати металографічних досліджень якості металу поздовжніх темплетів, виготовлених із трепанів, відібраних від верхньої частини зливка.Fig. 4 - the results of metallographic studies of the metal quality of longitudinal templates made from trepans taken from the upper part of the ingot.

Спосіб отримання ковальських зливків реалізували при виробництві виковків з інструментальних марок сталі наступним чином.The method of obtaining forging ingots was implemented in the production of forgings from tool grades of steel as follows.

На піддення 1 (Фіг. 1) встановили проміжне піддення 2 і виливницю З таким чином, щоб місця з'єднання каркаса 4 не потрапляли на одну вісь розташування з центровою 5. Попередньо вигнутий каркас 4 з двох частин краном встановили на виливницю З (Фіг. 2) і з'єднали (дротом) частини каркаса 4 (Фіг. 1). Далі на внутрішній поверхні каркаса 4 закріпили теплоіїзолюючі мати з вогнетривкого керамічного волокна з класифікаційною температурою 1260" розмірами 25х610х7320 мм (на Фіг. 1-2 не показані).An intermediate platform 2 and a sprue C were installed on the platform 1 (Fig. 1) in such a way that the joints of the frame 4 did not fall on the same axis of location with the central axis 5. The pre-bent frame 4 from two parts was installed with a crane on the sprue C (Fig. 2) and connected (with a wire) parts of the frame 4 (Fig. 1). Next, heat-insulating mats made of refractory ceramic fiber with a classification temperature of 1260" with dimensions of 25x610x7320 mm (not shown in Fig. 1-2) were attached to the inner surface of frame 4.

Після подачі рідкого металу у виливницю З та кристалізації зливка зняли каркас 4 з теплоїзолюючими матами і через 18 годин вийняли зливок масою 35 т із виливниці 3. Час витримки зливка, в порівнянні зі способом, згідно з прототипом, знижено в 4 рази, в результаті чого значно підвищена продуктивність робіт на розливній дільниці.After the supply of liquid metal to the pouring pot C and the crystallization of the ingot, the frame 4 with heat-insulating mats was removed, and after 18 hours, the ingot weighing 35 tons was removed from the pouring pot 3. The ingot holding time, compared to the method according to the prototype, was reduced by 4 times, as a result of which significantly increased work productivity at the bottling station.

Після виготовлення виковку з даного зливка визначили ступінь розвитку дефектів усадкового походження шляхом проведення металографічних досліджень кінцевих відходів заготовок, залитих у виливниці з утепленим верхом (Фіг. 3-4). Порівняння результатів бо металографічних досліджень кінцевих відходів заготовок, залитих у виливниці з утепленою верхньою частиною і без її утеплення підтвердило мінімізацію ступеня розвитку дефектів усадкового походження при утепленні зливка.After making a forging from this ingot, the degree of development of defects of shrinkage origin was determined by conducting metallographic studies of the final waste of the blanks cast in a mold with an insulated top (Fig. 3-4). A comparison of the results of metallographic studies of final scraps of billets cast in a mold with and without insulation confirmed the minimization of the degree of development of defects of shrinkage origin during insulation of the ingot.

При виробництві поковок із даних марок сталі за рахунок поліпшення структури вихідного зливка, виготовленого, згідно з даною корисною моделлю, забезпечено збільшення коефіцієнта виходу придатних, в порівнянні з технологією без утеплення, зливків за допомогою каркаса з матами на 2 95.In the production of forgings from these grades of steel due to the improvement of the structure of the initial ingot produced according to this useful model, an increase in the yield rate of suitable ingots using a frame with mats by 2 95 is ensured, compared to the technology without insulation.

Таким чином, за рахунок створення оптимального температурного режиму для процесу кристалізації зливка мінімізується ступінь розвитку дефектів усадкового походження, відбувається покращення структури вихідного зливка, досягається підвищення якості металу ковальського зливка і коефіцієнта виходу придатного, а також за рахунок зниження часу витримки зливка підвищується продуктивність на розливній дільниці.Thus, due to the creation of an optimal temperature regime for the ingot crystallization process, the degree of development of defects of shrinkage origin is minimized, the structure of the original ingot is improved, the metal quality of the forge ingot is improved and the coefficient of yield is achieved, and also due to the reduction of the ingot holding time, the productivity at the pouring station is increased .

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The method of obtaining forging ingots, in which the casting is installed on an intermediate tray, the liquid metal is fed into the casting, the metal is warmed, the ingot crystallizes and it is removed, which is distinguished by the fact that before pouring the metal into the casting, placing on its upper outer part a prefabricated metal frame and fastening of heat-insulating mats made of refractory ceramic fiber on its inner surface, and after crystallization of the ingot - removal of the frame with mats.

2. The method according to claim 1, which differs in that heat-insulating mats are used with a classification temperature of refractory ceramic fiber of 1260 "С. ZNO y y y y y yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yy yyy

FOR. shhh Con Shk» s i denne schi U KZ s i On K; sk Z. KK still he and OO sa U OK: X I oo a S sya sah I MOH Z he chi a still me KN U and Ж KZ U Bo still I Zh. B 5 o ver VO se and shk ha u Z Do kN Residential complex Me. eh i I i E. i. EE Z V. km Z OO Z DU BO y: ee Ko Z oh KV ZD VH UM SK M Zh n wo KZ z "Z Z HIN vh shk S GU Z hv she shchi oK Z V "E I KU U g SUK Z KZ sov KKU ah : sec. ZVO SEU Y х х хе я Z Ж Же Ма і -Щ В 000 s І і у B УК іх, j. ЗК я - В З ВК Шо в МИ dey Жох ОН Еко ОН ОН ОКОН З сн ИН я EI МК Ж Ж ОО У и я Kz M KE: БЖ х KZ o a З КК Bo cm Кт nova В e her ХК and кн Ya sha

Fig. and Ig-

oMetzokryafichni 0 Zavuokbozuteyumunyaya 0000 Zletekizuuenasnyam o oves aZzheNnNya o: | ! Thank you very much for renewing the work of Mr. and Mrs. BOTH! N N i ENN ' Be N i: KOOOKNE! x : : : o. | : and H : ! . X Oh i N : KIMKNINNN on N WRITE KO i N N PE 1 VAK : i ooo i Ya i : N VK x x i MEM x i 00 shk 1 ! | U.S. with p. o u i S i o Po : : Ko Y N ee Ya enya i : : o eh OV I KOMU i : A 5-0 i o OO M i : N OM i Z OKKO i ! ! about; В Я "МНеметальны | пн В | ШИ E DEMOLITION Ш ши E PED NOYA E : и a o i OO oo N : pln s ! i i Ko ve i v I ! : on ! pi i : MK o i OO o NV : ! shen ! u ' i ; Kooo in N p in Y i V DUSH, : PO in Y ' | sha : s SHE and E zh. : 5: SHE E ! o vk ! in E "horn.

WITH