Способ непрерывного горизонтального литья металлов и сплавов

 

1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ , включающий подачу расплава в кристаллизатор и извлечение слитка методом протяжкипо циклическому режиму, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности , стабильности процесса литья и качества отливки, слиток извлекают с частотой циклов 1-10 Гц и ускорение движения в те-, чение цикла 0,5-10 м/с2, причем время остановки поддерживают равным 0,2-5 времени двизкениЯ слитка в течение цикла, а длину протяжки за -ОДИН цикл - 0,01-0,06 длины кристаллизатора , при гидростатическом напоре расплава равном 2-15 и толгцине затвердевшей стенки слитка на выходе из кристаллизатора равной 0,05-0,5 толщины слитка, причем слиток охлаждают в кристаллизаторе и вне его с заданной интенсивностью теплообмена в зависимости от вида металла или сплава. 2- Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что при получении слитка из стали его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью (Л (, 1-10 ) 10°Вт/м, а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 500 5000 . 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что при получении слитка из чугуна его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК,SU„„11329 А

3(Я) В 22 0 11 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ",. ..

1

t н авто сиоьм свидетельств (21) 3230831/22-02 (25) 3230833/22"02; 3230335/22-02;

3230436/22-02 (22) 31.12.80 (46) 15.04.83. Бюл. 9 14 (72) Г.А. Анисович, Е.И. Марукович, Б..Ф. Бевза, В.И. Баранов, В.С. Мазько, З.Д. Павленко, Э.Г. Негипов, С.В. Стрельцов, Ю.Н. Крутова, Л.В. Чешко, М.В. Жельнис, A.Ñ. Добро" вольскис, В.С. Кветинскас и Л.Л. Ширвинскас (71) Могилевское отделение фиэикотехнического института AH Белорусской

ССР и Каунасский литейный завод

"Центролит" (53) 621.74.047(088.8) (56) 1. М.B. Чухров и др. Непрерывное горизонтальное литье слитков металлов и сплавов. М., "Металлургия", 1968, с. 12-36.

2. О.A. Шатагин и др. Непрерывное литье на горизонтальных машинах. М., "Металлургия", 1976, с. 41.

3. М.В. Чухров и др. Непрерывное горизонтальное литье слитков металлов и сплавов . M., "Металлургия", 1960, с. 48.

4. O.A. Шатагин и др. Горизонтальное непрерывное литье цветных металлов и сплавов. М., "Металлургия", 1974, с. 21-28.

5. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2190502/22-02, кл. В 22 D 11/00, 1976. (54)(57) 1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, включающий подачу расплава в кристаллизатор и извлечение слитка методом протяжки по циклическому режиму, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, стабильности процесса литья и качества отливки, слиток извлекают с частотой циклов

1-10 Гц и ускорением движения в те-, чение цикла 0 5-10 м/с, причем время остановки поддерживают равным

0,2-5 времени движения слитка в течение цикла, а длину протяжки эа .один цикл - 0,01-0,06 длины кристаллизатора, при гидростатическом напоре расплава равном 2-15 и толщине затвердевшей стенки слитка на выходе иэ кристаллиэатора равной 0,05-0,5 толщины слитка, причем слиток охлаждают в кристаллизаторе и вне его с заданной интенсивностью теплообмена в зависимости от вида металла или сплава.

2; Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что при получении слитка из стали его охлаждают в В кристаллиэаторе с интенсивностью (1-10) 10 Вт/м, а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой подцерживают 500—

5000 Вт/м2 град.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что при получении слитка из чугуна его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью (, ) (0,5-5) 10 Вт/м2, а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружаю;щей средой поддерживают 50

500 Вт/м град.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а - © ю шийся тем, что при получении ф слитка из сплавов на основе алюминия его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью (0,1-1) ° 10ЬВт/м, а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 10-2000 Вт/м град.

Э>

5. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что при получении .слитка из сплавов на основе меди его охлаждают s кристаллизаторе с интенсивностью (1,1-2 ) 106Вт/м2, а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают

50-3000 Вт/м,.град.

1011329

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к непрерывному горизонтальному литью металлов и сплавов.

Известен способ непрерывного литья стали. Способ позволяет получать стальные заготовки удовлетворительного качества 1 .

Основным недостатком этого способа является то, что не позволяет извлекать слиток из кристаллизатора с частотой циклов более 110 в минуту, не регламентирует ускорение движения слитка в течение цикла и не дает соотношений режимных парамет10 рон вытяжки и тепловых параметров 5 при затнерденании и охлаждении слитка. Все это не позволяет полностью использовать возможности процесса по производительности и не обеспечивает стабильности процесса литья и каче" стна отливки.

Известен также способ непрерывного литья серого чугуна, который регламентирует получение слитка из серого чугуна в графитоном кристаллизаторе (2 J.

Однако он не позволяет получать слитки из различных марок чугуна в металлическом кристаллизаторе при большой интенсивности теплоотвода.

° Производительность процесса не пре- 30 нышает 0,7 м/мин. Структура слитка неоднородна по длине рынка.

Известен способ непрерывного литья сплавов на основе алюминия, ко-. торый регламентирует получечие слит- 35 ков из сплавов на основе алюминиями

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет получать слитки иэ различных сплавов на основе алюминия в кристаллизаторе при 40 большой интенсивности теплоотвода.

Не регламентирует связь тепловых параметров процесса с режимами вытяжки заготовки. Производительность процесса не превышает 0,3-0,4м/мин.

Известен также способ непрерывного литья сплавов на основе меди, который регламентирует получение слиткон из бронзы и латуни в графитоном кристаллизаторе (4 ).

Однако он не позволяет получать 50 слитки из различных сплавов на основе меди н металлическом кристаллизаторе при большой интенсивности теплоотвода. Частота вытяжки не превышает 10 ц/мин, шаг вытягивания не 55 менее 25 мм. Производительность процесса не,превышает 0,5 м/мин. Структура слитка неоднородна по длине рывка.

Наиболее близким к предлагаемому 60 по технической сущности к достигаемому эффекту является способ непрерынного горизонтального литья металлов, включающий заливку расплавленного металла в охлаждаемый кристал- g5 лиэатор и извлечение затвердевающегс слитка из кристаллизатора по определенному циклическому режиму (5 ).

Недостатком известного способа янляется то, что он не позволяет извлекать слиток с частотой более

30 ц/мин и малой длиной протяжки за один цикл.

Скорость извлечения заготовки из кристаллизатора не превышает 0,50,7 м/мин. Структура слитка, вследствие большой длины протяжки, неоднородна по длине, а следовательно, не постоянны и физико-механические свойства.

Цель изобретения — повышение производительности, стабильности процесса литья и качества отливки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу непрерывного горизонтального литья металлов и сплавов, включающем подачу расплава и кристаллизатор и извлечение слитка методом протяжки по циклическому режиму, слиток извле- кают с частотой циклов 1-10 Гц и ускорением движения н течение цикла

0,5-10 м/c2, причем время остановки поддерживают равным 0,2-5 времени движения слитка в течение цикла, .а длину протяжки за один цикл — 0,.010,06 длины кристаллизатора, при гидростатическом напоре расплава равном 2-15 и толщине затвердевшей стенки слитка на выходе,из кристаллизатора равной 0,05-0,5 толщины слитка, причем слиток охлаждают в кристаллизаторе и вне его с заданной интенсивностью теплообмена в зависимости от вида металла или сплава.

При получении слитка из стали его охлаждают н кристаллизаторе с интенсивностью (1-102 10 Вт/м2, а вне его коэффицйент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 500-5000 Вт/м ° град.

При получении слитка из чугуна, его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью (0,5-5) 10 Вт/м2, а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 50-500 Вт/м . град.

При получении слитка из сплавон на основе алюминия, его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью (0,1-1)- 10 Вт/м, а нне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 10

2000 Вт/м2- град.

При получении слитка из спланон на основе меди, его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью (0,1-2 ) 10 BT/ì, а нне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 50-3000 Вт/м град.

При частоте циклов менее 1 Рц для получения необходимой скорости извлечения отливки нужно. увеличи1011329 вать длину протяжки за один цикл более 0,06 длины кристаллиэатора, что ведет к образованию неравномерной структуры по длине слитка. Кроме того, при частоте циклов менее 1 Гц на поверхности слитка образуются неспаи более 1 мм, что увеличивает припуск на обработку. При частоте циклов более 10 Гц времени остановки в течение цикута недостаточно для образования прочной начальной корки, что приводит к нестабильности процесса.

Ускорение движения слитка в течение цикла более 10 м/c2 приводит к разрыву начальной корки и нарушению стабильности процесса литья. Снижение ускорения движения слитка в течение цикла менее 0,5 м/с не обеспечивает необходимой средней ско-. рости движения отливки и способствует ухудшенйю качества поверхности слитка эа счет обраэовайия наплывов, Поддержание времени остановки менее 0,2 времени движения слитка в течение цикла приводит к образованию начальной корки недостаточной прочности, что ведет к нарушению процесса литья. Поддержание времени остановки более 5 времени движения слитка в течение цикла приводит к снижению скорости вытягивания слитка и увеличению неспаев на поверхности слитка.

Поддержание длины протяжки за один цикл менее 0,01 длины кристаллизатора не представляется возможным, так как необходимо увеличивать частоту циклов более 10 Гц. Кроме того, при такой длины протяжки затруднено заполнение жидким металлом зоны начальной корки. Поддержание длины протяжки более 0,06 длины кристаллиэатора ведет к снижению частоты вытяжки, увеличению неспаев на поверхности слитка и увеличению разнородности структуры слитка.

Гидростатический напор менее 2 толщин слитка не обеспечивает.,нормального фронта кристаллизации жидким расплавом и может приводить к образованию осевой пористости и рыхлот. Гидростатический напор более

15 толщин слитка при прочих равных. условиях способствует прорыву стенки слитка на выходе из кристаллизатора и ведет к прекращению процесса литья.

Уменьшение толщины стенки затвердевающего слитка на выходе из кристаллиэатора менее 0,05 толщины слитка приводит к подплавлению стенки и прорыву металла, что может привес" ти к прекращению процесса литья.

Увеличение толщины стенки более 0,5 толщины слитка невозможно, так как произошло полное эатвердевание в кристаллиэаторе.

Охлаждать стальной слиток в кристаллиэаторе с интенсивностью менее

1 ° 10 Вт/м 2 нецелесообразно с точки зрения необходимой производительности процесса, а с интенсивностью

5 более 10-10 Вт/м вести процесс затруднительно, так как происходит ,почти полное затвердевание слитка в кристаллизаторе и перемерзание под- . водящих металл каналов.

Поддержание коэффициента теплооб мена слитка c,îêðóæàþùåé средой менее 500 Вт/м .град может привести к подплавлению стенки слитка,.прорыву металла и прекращению процесса литья, а выше 5000 Вт/м .гРад может привести к возникновению термических напряжений в слитке.

Охлаждать чугунный слиток в кристаллизаторе с интенсивностью менее

0,5.10 Вт/м нецелесообразно с точ20 ки зрения необходимой производительности процесса, а с интенсивностью более 5.10 Вт/м вести процесс за" труднительно, так как происходит почти полное затвердевание слитка в

25 кристаллизаторе и перемерэание подводящих металл каналов.

Подцержание коэффициента теплообмена слитка с окружающей средой ме нее 50 Вт/м 2 -град может привести к

3O,ïîäïëàâëåíèþ стенки слитка и прорыву металла и прекращению процесса литья, а выше 500 Вт/м -град нецелесообразно, так как и меньшей интенсивности достаточно для получения

Всей гаммы структуры От ферритной до структуры белого чугуна. Кроме того, дальнейшее повыщение коэффициента теплообмена приводит, к появлению термических напряжений в слитке.

4 Охдаждать слиток из сплавов на основе алюминия в кристаллизаторе с интенсивностью менее 0,1 10 Вт/м нецелесообразно с точки зрения необходимой производительности процесса, 45 а с интенсивностью более 1-10. Вт/м вести процесс затруднительно, так как происходит почти полное эатвердевание слитка в кристаллиэаторе и перемерзание подводящих металл ка5ц налов.

Поддержание коэффициента тепло обмена слитка с окружающей средой менее 10 BT/ì - град может привести к подплавлению стенки слитка и про55 рыву MeTanna H прекращению IIpo ecca литья, а выше 2000 Вт/м -град нецелесообразно, так как и меньшей интенсивности достаточно для получения необходимой структуры. Кроме то..го, дальнейшее повышение коэффициента теплообмена приводит к появлению термических напряжений в слитке.

Охлаждать слиток из сплавов на основе меди в кристаллиэаторе с интенсивностью менее 0,1 10 Вт/м .не6 2

1011329

30 мм е

- 50

ВНИИПИ Заказ 2637/14 Тираж 811

Подпи сное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 целесообразно с точки зрения необходимой производительности процесса, а с интенсивностью более 2 106Вт/м вести процесс затруднительно, так как происходит почти полное затвердевание слитка в кристаллизаторе и перемерзание подводящих металл каналов.

Поддержание коэффициента тепло" обмена слитка с окружающей среДой менее 50 Вт/м2 .град может привести к подплавлению стенки слитка и прорыву металла и прекращению процесса литья, а выше 3000 Вт/м -град нЕцелесообразно, так как и меньшей интенсивности достаточно для получения необходимой структуры. Кроме того, дальнейшее повышение коэффициента теплообмена приводит к появлению термических напряжений в слитке.

Пример 1. Заливают сталь

35 в медный кристаллизатор g 65 мм, длиной ?00 ьм. Извлекают заготовку с частотой 5 Гц и максимальным ускорением движения в течение цикла

3 м/с. Время остановки и время движения в течение цикла равны соответственно 0,15 и 0,05 с. Длина протяжки за один цикл равняется 3,3 Мм.

Толщина стенки слитка на выходе из кристаллизатора равняется 10 мм, а гидростатический напор равен 450

Слиток охлаждают в кристаллиэаторе со средней интенсивностью (t2

-2„5) .106Вт/м2, а вне кристаллиэатор коэффицие т теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают

1000 Бт/м2 град, Получают слиток длиной 11 метров. Скорость извлечения слитка из кристаллизатора соста ляет 1 м/мин. Наружная поверхность слитка гладкая, места сваривания начальной корки со слитком плотные.

Структура перлито-ферритная. Твердость 215 НВ.

П р и и е р 2. Заливают чугун

СЧ 21-40 в медный кристаллизатор ф 60 мм, длиной 200 мм. Извлекают заготовку с частотой 5 Гц и ускорением движения в течение цикла

3,5 м/c . Бремя остановки и время движения н течение цикла равны 0,1 с

Длина протяжки эа один цикл равняется 6 мм. Толщина стенки слитка на выходе иэ кристаллизатора равняется 9 мм, а гидростатический напор равен 200 мм. Слиток охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью

800 тыс., Вт/м, а вне кристаллизатора коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают

150 Бт/м град. Получают слиток длиной 14 м. Скорость извлечения слитка иэ кристаллиэатора составляет 1,8 м/мин. Наружная поверхность слитка гладкая, места сваривания начальной корки со слитком плотные.

Глубина спаек не превышает 0,3 мм.

Структура чугуна перлито-ферритная.

Пример 3. Заливают алюминий

A 99 в кристаллизатор ф 50 мм, длиной 200 мм. Извлекают заготовку с l0 частотой цикла 1 Гц и максимальным ускорением движения в течение цикла

5,5 м/c2. Время остановки и время движения в течение цикла равны

0,5 с. Длина протяжки за один цикл равняется 10 мм. Толщина стенки слитка на выходе иэ кристаллизатора равняется 7 мм, а гидростатический напор равен 200 мм. Слиток охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью

450000 Вт/м, а вне кристаллизатора коэффициент теплообмена слитка с ок ружающей средой поддерживайт

800 Вт/м2-град. Скорость извлечения слитка из кристаллизатора составляет 0,6 м/мин. Наружная поверхность слитка гладкая, места сваривания начальной корки со слитком плоченые.

Плотность алюминия 2700 кг/мх, твердость 13,5 НВ..

Пример 4. Заливают

ОЦС 5-5-5 в кристаллизатор ф 60 мм, длиной 200 мм.

Извлекают заготовку с частотой циклов 2,5 Гц и ускорением движения в течение цикла 1 м/с . Время остановки и время движения в течение цикла равны 0,2 с. Длина протяжки за один цикл равняется 5 мм. Толщина стенки слитка на выходе из кристаллизатора равняется 18 мм, а гидростатический напор равен 450 мм.

Слиток охлаждают в кристаллиэаторе с интенсивностью 700 тыс. Вт/м, а

2 вне кристаллизатора коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 1400 B /м -град. Ско2 рость извлечения слитка из кристаллиэатора составляет 0,8 м/мин. Наружная поверхность слитка гладкая, места сваривания начальной корки со слитком плотные. Глубина спаев не превышает 0,3 мм. Структура дендритная. Литейные макродефекты отсутствуют. Твердость 90 НВ.

Предлагаемый способ непрерывного горизонтального литья металлов и сплавов обеспечивает получение качественных заготовок с заданными структурой и свойствами. Производительность процесса по сравнению с существующими повышается в 1,5-2 раза.