UA46292A

UA46292A - METHOD OF OBTAINING LONG-DIMENSIONAL HOLLOW CASTINGS AND BARS AND DEVICES FOR ITS IMPLEMENTATION

Info

Publication number: UA46292A
Application number: UA2001063876A
Authority: UA
Inventors: Іван Никонорович Примак; Иван Никонорович Примак; Володимир Михайлович Щеглов; Владимир Михайлович Щеглов; Олег Йосипович Шинський; Олег Иосифович Шинский; Станіслав Євгенович Кондратюк; Станислав Евгеньевич Кондратюк; В'ячеслав Олександрович Санніков
Original assignee: Фізико-Технологічний Інститут Металів Та Сплавів Нан України; Физико-Технологический Институт Металлов И Сплавов Нан Украины
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-05-15

Abstract

A method for producing long-length hollow castings and ingots includes pouring from above liquid metal through a pouring cup into a circular cavity between a mould (chill mould or ingot mould) and a central vibrating rod. The metal is partially directed through a system of channels on the pouring cup along the rod directly into the circular movable metal collector and partially on the vibrating rod-chiller, particles that solidify on the rod's surface come into the metal stream flown along the rod and to the metal collector where they intermix once more, the solid-liquid phase thus produced fills the casting mould (ingot mould) through the side feeders under continuos changes in the level of supplied metal, at that the demanded ratio between the solid and liquid phases is controlled by the mass ratio of liquid metal, one fed onto the vibrating rod-chiller and other directly supplied into the circular metal collector along the rod surface. A facility for producing long-length hollow castings includes a mould (chill mould or ingot mould), a stood, an extension arm, a central rod-chiller, a pouring cup, a circular metal collector with a system of feeders and a facility for generation of rod vibrations. The pouring cup has a system of through openings located at different angles to the rod's axis and the circular metal collector has a system of through openings (feeders) on the side surface.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до області ливарного виробництва та металургії і може бути використаний при 2 виготовленні порожнистих довгомірних виливків та зливків з чорних та кольорових металів і сплавів.The invention relates to the field of foundry production and metallurgy and can be used in the production of hollow long castings and ingots from ferrous and non-ferrous metals and alloys.

Сифонне підведення металу до ливарної форми при виготовленні порожнистих довгомірних виливків та зливків створює труднощі для спрямованного їх тверднення та забезпечення щільності по всій висоті.The siphoning of metal to the mold during the production of hollow long castings and ingots creates difficulties for their directional solidification and ensuring density along the entire height.

При заливці металу зверху забезпечуються більш сприятливі умови спрямованої кристалізації металу, що твердне. Проте поряд з проблемами забезпечення щільності порожнистих довгомірних виливків та зливків додається проблема захисту поверхні форми від бризок металу, щоб запобігти утворенню поверхневих дефектів та зменшити витрати на фінішні операції.When the metal is poured from above, more favorable conditions are provided for directed crystallization of the hardening metal. However, along with the problems of ensuring the density of hollow long castings and ingots is added the problem of protecting the surface of the mold from splashes of metal to prevent the formation of surface defects and reduce the costs of finishing operations.

Існує також проблема запобігання утворенню тріщин в зоні контакту з внутрішнім стрижнем. Існує спосіб отримання таких зливків з використанням пристрою для приймання потоку металу, що подається зверху, і уловлювання бризок /а. с. СРСР Мо520175, кл. В22Д7/12, 1976/. Недолік цього способу полягає в тому, що 72 пристрій в процесі заливки некеровано зміщується щодо поверхні металу, не забезпечує стабільності процесу.There is also the problem of preventing the formation of cracks in the contact zone with the inner rod. There is a method of obtaining such ingots using a device for receiving the flow of metal fed from above and catching splashes /a. with. USSR Mo520175, cl. B22D7/12, 1976/. The disadvantage of this method is that the 72 device in the process of pouring uncontrollably shifts relative to the metal surface, does not ensure the stability of the process.

Для боротьби з тріщинами, щоб забезпечити проміжок між внутрішньою порожниною, що формується, і стрижнем, застосовують різні способи коливання стрижнів, наприклад, конусоподібне переміщення стрижня /а. с.To combat cracks, in order to provide a gap between the inner cavity being formed and the rod, various methods of rod oscillation are used, for example, cone-shaped movement of the rod /a. with.

СРСР Мо1507819, кл. В822Д7/04, 1989/.USSR Mo1507819, cl. B822D7/04, 1989/.

Найближчими за технічним рішенням щодо винаходу, що заявляється, у частині заливки зверху порожнистих виливків є а. с. СРСР Мо150835, кл. 8В22Д7/04, 1990, а в частині впливу на метал в процесі кристалізації - а. с. СРСР Мо1496911, кл. В22Д7/04, 1987.The closest in terms of technical solution to the claimed invention in the part of pouring from above hollow castings are a. with. USSR Mo150835, cl. 8В22Д7/04, 1990, and in terms of the effect on the metal during the crystallization process - a. with. USSR Mo1496911, cl. B22D7/04, 1987.

Використання пристрою згідно з а. с. Мо1570835 неможливе для довгомірних порожнистих виливків та зливків, оскільки зі збільшенням довжини гнучкого сильфону не вдається запобігти контакту його з рідким металом. При наявності ж такого контакту забезпечується надійність роботи сильфону. Крім того, за своїми 29 розмірами цей пристрій не може бути використаний для виготовлення тонкостінних порожнистих виливків. «Use of the device according to a. with. Mo1570835 is not possible for long hollow castings and ingots, because with the increase in the length of the flexible bellows it is not possible to prevent its contact with the liquid metal. If there is such a contact, the reliability of the bellows is ensured. In addition, due to its 29 dimensions, this device cannot be used for the production of thin-walled hollow castings. "

Винахід за а. с. Мо496911 не забезпечує спрямованного тверднення по висоті виливка або зливка, що особливо потрібно для забезпечення щільності металу по всій висоті довгомірних порожнистих виробів.Invention for a. with. Mo496911 does not provide directional hardening along the height of the casting or ingot, which is especially necessary to ensure the density of the metal along the entire height of long-dimensional hollow products.

В основу винаходу поставлено задачу розробити новий спосіб отримання довгомірних порожнистих виливків та зливків, а також пристрій для його здійснення, які шляхом керованої заливки зверху форм металом та сч спрямованого послідовного тверднення металу в ливарній формі або у виливниці знизу вгору забезпечують Ге») щільність порожностих довгомірних виливків по всій висоті, необхідну якість їх поверхні, подрібнення структури та підвищення рівня їх фізико-механічних властивостей. счThe invention is based on the task of developing a new method of obtaining long-dimensional hollow castings and ingots, as well as a device for its implementation, which by controlled filling of molds from above with metal and controlled sequential solidification of the metal in a foundry mold or in a mold from the bottom up provides the density of hollow long-dimensional castings along the entire height, the necessary quality of their surface, grinding the structure and increasing the level of their physical and mechanical properties. high school

Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання довгомірних порожнистих виливків та зливків, Ге) що включає заливку зверху рідкого металу Через ливникову чашу в кільцеву порожнину між формою /кокілем, виливницею/ та центральним .вібруючим стрижнем, згідно з винаходом, метал через систему каналів М ливниковоїї чаші частково спрямовується вздовж стрижня безпосередньо в кільцевий рухомий металоприймач, а частково - на вібруючий стрижень-холодильник, з поверхні якого затверділі частки надходять в потік металу, що рухається вздовж стрижня, та до металоприймача, де відбувається їх додаткове взаємне змішування, а « сформована при цьому рідко-тверда фаза через бокові живильники заповнює ливарну форму /виливницю/ з З 50 безперервною зміною рівня подачі металу. При цьому необхідне співвідношення між твердою та рідкою фазами с регулюється співвідношенням мас рідкого металу, що подається на вібруючий стрижень-холодильник, чи вздовж з» його поверхні безпосередньо в кільцевий металоприймач.The task is solved by the fact that in the method of obtaining long-dimensional hollow castings and ingots, Ge) which includes pouring liquid metal from above through the pouring bowl into the annular cavity between the mold /mold, pouring vessel/ and the central vibrating rod, according to the invention, the metal is poured through a system of channels M of the sluice bowl is partly directed along the rod directly into the ring moving metal receiver, and partly - to the vibrating rod-refrigerator, from the surface of which solidified particles enter the flow of metal moving along the rod, and to the metal receiver, where their additional mutual mixing takes place, and " the liquid-solid phase formed at the same time through side feeders fills the foundry mold with C 50 continuously changing the level of metal supply. At the same time, the required ratio between the solid and liquid phases is regulated by the ratio of the masses of the liquid metal supplied to the vibrating rod-refrigerator, or along its surface directly into the annular metal receiver.

Крім того, пристрій, який включає форму /кокіл»ь, виливницю/, піддон, надставку, центральний стрижень-холодильник, ливникову чашу, кільцевий металоприймач з системою живильників та пристрій для вібрації стрижня, в якому, згідно з винаходом, ливникова чаша має систему наскрізних отворів, розташованих шк під різними кутами до осі стрижня, які забезпечують формування розрізнених потоків металу з спрямуваннямIn addition, the device, which includes a mold /mold, pouring/, a tray, an extension, a central cooling rod, a pouring bowl, an annular metal receiver with a system of feeders and a device for vibrating the rod, in which, according to the invention, the pouring bowl has a system through holes located at different angles to the axis of the rod, which ensure the formation of separate streams of metal with direction

Ге»! частини їх на вібруючий стрижень, а частини вздовж нього, при цьому величина отворів та їх нахил виконуються за умови необхідного співвідношення мас металу, що спрямовується на стрижень, чи безпосередньо до о металоприймача, а кільцевий металоприймач на боковій поверхні має систему наскрізних отворів /живильників/, (Те) 20 кількість, розміри та розташування яких визначається, виходячи з необхідності і забезпечення стабільності надходження рідко-твердої фази в порожнину форми без ударів в її стінки та сприяють формуванню рівномірної із температури по перерізу виливка /зливка/.Gee! parts of them on the vibrating rod, and parts along it, while the size of the holes and their inclination are performed under the condition of the necessary ratio of the masses of metal directed to the rod or directly to the metal receiver, and the ring metal receiver on the side surface has a system of through holes / feeders / , (Те) 20 the number, size and location of which is determined based on the necessity and ensuring the stability of the liquid-solid phase entering the mold cavity without impacting its walls and contributing to the formation of a casting with a uniform temperature across the cross-section.

На фіг. представлена схема пристрою: кокіль /виливниця/ 1, піддон 2, надставка 3, центральний стрижень-холодильник 4, ливникова чаша 5, кільцевий металоприймач з системою живильників 6, пристрій для 29 вібрації стрижня 7. При заливці форми кільцевий металоприймач піднімається металом вгору по мірі змінення в. рівня металу в ливарній формі або виливниці; це забезпечує спокійну заливку форми металом безпосередньо під рівень металу в формі і спрямоване тверднення порожнистого виливка чи зливка різної висоти. Вібрація центрального стрижня не тільки генерує тверду фазу в процесі заливки, а і суттєво впливає на процеси кристалізації, структуроутворення, фізико-механічні властивості металу та формування внутрішньої контактної 60 зони виливків та зливків з центральним стрижнем.In fig. the scheme of the device is presented: mold /pourer/ 1, pallet 2, extension 3, central rod-refrigerator 4, pouring bowl 5, ring metal receiver with a system of feeders 6, device for 29 vibration of the rod 7. When pouring the form, the ring metal receiver rises with the metal up to the extent change in level of metal in a foundry mold or mold; this ensures calm filling of the mold with metal directly below the level of the metal in the mold and directional solidification of the hollow casting or ingot of different heights. The vibration of the central rod not only generates a solid phase in the pouring process, but also significantly affects the processes of crystallization, structure formation, physical and mechanical properties of the metal and the formation of the internal contact zone of castings and ingots with the central rod.

Все це забезпечує щільність порожнистих довгомірних виливків та зливків за всією висотою, якість їх поверхні, подрібнення структури та підвищення рівня фізико-механічних властивостей литого металу.All this ensures the density of hollow long castings and ingots over the entire height, the quality of their surface, grinding of the structure and an increase in the level of physical and mechanical properties of the cast metal.

Claims

65 Formula of the invention

1. The method of obtaining long-dimensional hollow castings and ingots includes pouring liquid metal from above through the pouring bowl into the annular cavity between the mold /mold, pouring pan/ and the central vibrating rod, which is characterized by the fact that the metal through the channel system of the pouring bowl is partially directed along the rod directly into the annular moving metal receiver, and partly - on a vibrating rod-refrigerator, from the surface of which solidified particles enter the flow of metal moving along the rod, and to the metal receiver, where their additional mutual mixing takes place, and the liquid-solid phase formed at the same time through the side feeders fills a foundry mold / foundry / with a continuous change of the metal supply level 70, while the necessary ratio between the solid and liquid phases is regulated by the ratio of the masses of liquid metal, which is fed to the vibrating rod-refrigerator, or along its surface directly into the ring metal receiver.

2. The device for carrying out the method according to claim 1 includes a form /mold, pouring/, a pallet, an extension, a central cooling rod, a pouring bowl, a ring metal receiver with a system of feeders and a device for vibrating the rod, which is characterized by the fact that the pouring bowl has a system through holes located at different angles to the axis of the rod, which ensure the formation of separate streams of metal with the direction of part of them towards the vibrating rod and part along it, while the size of the holes and their inclination are performed under the condition of the necessary ratio of the masses of metal directed to the rod, or directly to the metal receiver, and the ring metal receiver on the side surface has a system of through holes /feeders/, the number, size and location of which are determined based on the need to ensure the stability of the liquid-solid phase entering the mold cavity without hitting its walls and contribute to the formation of a uniform temperature along the cross-section of the casting /ingot/. « s to F s (Se) «

- and? sh» (o) name) se) Ko) 60 b5