Способ получения полого слитка

 

СОЮЗ С08ЕТСННХ

РЕСПУБЛИК (19} (11}

З151} В 22 .0 7/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСН0МУ СВИДф ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3550445/22-02 (22) 14.02.83 (46) 30.04.84. Бюл. И 16 (72) С.И. Жульев, В41. Арефьев, А.В. Пакало и БХ. Восходов (53) 621.74.046 (088.8) (66) 1. Литье стзлыик изложниц для крупных поковок, Литейное яроизводство", 34 1, 1978, с. 14.

2. Физико-химические и те}пи}физические процессы кристаллизации стальных слитков,. Сборник.М., «Яеталцургия, 1967, с. 245-246. (54) (57) СПСКОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛОГО СЛИТКА, включакяций заливку и кристаллизацию металла в зазоре между изпожниией и установленной в ней соос. но металлической трубой с холодюя ником, о т л и ч а ю щ и и с s т ем, что, с целью устранения усадочных трещин на стыке металлической труби и слитка, перед заливкой в трубу засыпают гранулированный наполнитесь, состоящий из териалов с температурой шавления eoer ветственно 0,1-0,6 и 0,9-2,0 er темпри этси по истечении 0,2-1,0 от времени полного затвердевания из аивсти трубы отводят распюв легкиыщвкаго компонента, а но истечении 0,2-0,9 времени полного затвердеиалии в, полос Фъ трубы добавляют т рануща наполиителя.

1 108

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при ото ливке полых слитков преимущественно большой массы.

Известен способ отливки полых изделий, включающий установку в изложницу стержни из огнеупорного материала, заполнение ее металлом и кристаллизацию последнего (1)

Недостатком известного способа явля- l0 ется низкое качество внутренней поверхности отливки и небольшая стойкость стержня (одноразовое использование) .

Наиболее близким к предлагаемому

Ilo технической сущности явля тся спо- I5 соб получения полых слитков, включаю-щий заливку и кристаллизацию металла в зазоре между изложницей и установленной в ней соосно металлической трубой с холодильником (2)

Недостатком известного способа является наличие трещин в основном металле слитка в месте стыка его с трубой, образующихся вследствие неравномерной усадки эатвердевающей на трубе короч25 ки и собственно трубы, такие трещины образуются при использовании толстостенной трубы, что неизбежно, так как стержень-холодильник устанавливается с зазором, 30

Кроме того, способ характеризуется высокой трудоемкостью и сложностью, которые обусловлены установкой и заменой длинномерных холодильников, а также, недостаточными возможностями управ 35 ления процессом кристаллизации слитка по высоте вследствие низкой эффективности теплоотвода от внутренней поверхности, обусловленной наличием зазора между трубой и холодильником. 40

Цель изобретения - устранение усадочных трещин на стыке металлической трубы и слитка.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения полого 45 слитка,;включающему заливку и кристал лизацию металла в зазоре между изложницей и установленной в ней соосно металлической трубой с холодильником, перед заливкой в трубу засыпают гранули- 50 рованный наполнитель, состоящий из частиц легкоплавкого и тугоплавкого материалов с температурой плавления соответственно 0,1-0,6 и 0,9-2,0 от температуры кристаллизации металла 55 слитка, при этом по истечении 0,2-1,0 от времени полного затвердевания из полости трубы отводят расплав легкоплав8868 2 кого компонента, а по истечении 0,20,9 времени полного эатвердевания в полость труды добавляют гранулы наполи ителя.

На фиг. 1 показан момент заполнения изложницы металлом, на фиг. 2 - момент кристаллизации слитка.

Форма в сборе для отливки полого слитка состоит из специального поддона 1, поддона изложницы 2 с центральным отверстием 3 и шибером 4. На поддоне установлена изложница 5 с прибыльной надставкой 6, на которой располагается крестовина 7 и промежуточное устройство 8. По оси изложницы установлена полая металлическая труба 9 снаполнителем из металлических гранул 10.

Труба центрируется s специальном углублении поддона 11 и в направляю, щих крестовины 12.

Отливка слитка производится подачей металла 13 через промежуточную емкость в изложницу с наполнением полости между металлической трубой и изложницей.

Соотношение температур плавления легкоплавкого и тугоплавкого компонентов наполнителя зависит от температуры кристаллизации заливаемого металла и равно соответственно 0,1-0,6 и 0,92,0 от ее величины. Данные пределы выбраны исходя из требований обеспечения эффективного теплоотвода от внутренней поверхности металлической трубы.

С этой целью один иэ компонентов должен быть в расплавленном состоянии.При снижении температуры плавления ниже 0,1 от величины температуры плавления металла слитка возможно преждевременное его расплавление, например при нагреве изложницы перед отливкой слитка. С увеличением темпе ратуры плавления легкоплавкого компо« нента выше 0,6 от температуры плавле« ния основного металла не обеспечивается эффективный теплоотвод вначале кристаллизации.

Гранулы тугоплавкого компонента не« обходимы для обеспечения наивысшей теплоемкости холодильника. Снижение величины температуры плавления этих гранул ниже 0,9 температуры плавления основного металла недопустимо вследствие возможного их расплавления и смешивания с расплавом легкоплавкого компонента. Увеличение этой величины свыше 2,0 нежелательно вследствие возникающих трудностей при приготовлении

1088 з этих гранул, а также дифицитности та-. ких материалов.

Высота столба жидко-твердого холодильника может изменяться от 1,0 в начале затвердевания до 0,8-0,3 по ис« течении 0,1-0,7 г времени полного за твердевения.

Снижение высоты холодильника по ходу кристаллизации обусловлено стремлением уменьшить теплоотвод от верх- tp ней (прибыльной) части слитка. Уменьшение высоты ранее, чем через 0,1 от времени полной кристаллизации прежде. временно и может привести к потере прочности полой металлической трубы.

При увеличении времени свыше 0,7 не обеспечиваются условия снижения теплоотвода от прибыли слитка в самый важный конечный этап кристаллизации.

При изменении высоты уровня холодильника менее высоты 0,3 от высоты слитка его работа неэффективна", а при превышении свыше 0,8 он охлаждает прибыльную часть слитка.

Во время кристаллизации высота холодильника и его структура могут меняться посредством слива перегретого расплава легкоплавкого наполнения с нижней части трубы и присадки гранул в верхней части.

Слив наполнителя осуществляется по истечении 0,2-1,0 времени полной кристаллизации . При уменьшении времени

0,2 недостаточно используется теплоемкость. легкоплавкого наполнителя.

По ходу затвердевания для интенсифи- 35 кации теплоотвода от слитка к холодильнику могут производиться дополнительные присадки гранул наполнителя. Присадка может производиться неоднократно.

Время введения дополнительных гранул наполнителя 0,5-0,9 от времени полного затвердевания. Производить присадку гранул ранее, чем по истечении 0,2 от времени полной кристаллизации нецелесообразно, так как основной наполнитель еще не израсходовал полностью свою теплопргнимаюшую способность.

Присадка по истечении 0,9 от време- 50 ни полного затвердевания нежелательна, так как приведет к дополнительному неэффективному расходу материалов, а воздействия на формирование слитка уже не окажет.

Предлагаемая последовательность операций по регулированию теплоемкости холодильника и требования к используе868 4 мым материалам позволяют добиться управления процессом кристаллизации крупных слитков и повысить качество металла. При этом также снижается трудоемкость и достигается большая гибкость процесса получения полых слитков.

Способ осуществляют следующим образом.

Собирают изложницу как показаао на фиг. 1. Полая металлическая труба может изготавливаться из любой стали,.

Во внутреннюю полость трубы засыпают гранулы двух разнородных материалов, например из стели и алюминия . Высота холодильника равна высоте слитка. Зазор между металлической трубой и изложницей заполняется жидким металлом.

Остывая, ciMTQK нагревает металлическую трубу и размещенные в ее полости гранулы холодильника. Расплавляясь, легкоплавкие алюминиевые гранулы воспринимают также тепло на скрытую теплоту плавления, что повышает эффективность работы холодильника. Расплав ало миния стекает в нижнюю часть металлической трубы, заполняя зазоры между гранулами тугоплавких частиц холодильника и соответственно трубой. При этом теплоотвод от слитка к жидко- твердому холодильнику усиливается.

Снижая уровень твердо-жидкого расплава в трубе, добиваются дифференцированного по высоте слитка теплоотвода.

В теле слитка, особенно в его нижней части, теплоотвод ускоренный, а в прибыли - замедленный. По ходу кристаллизации при перегреве расплава легко плавкой составляющей холодильника возможен его выпуск через отверстие в поддоне.

Через верх трубы возможна присадка дополнительных гранул холодильника, что повышает его теплоемкость и ускоряет кристаллизацию слитка.

По окончании кристаллизации расплав из полости трубы полностью сливается, а тугоплавкие гранулы остаются.

Использование жидко-твердого холодильника позволяет применять тонкостенную металлическую трубу, что устранит уса-дочные трещины, образующиеся по способу (нрототипу) на стыке трубы и металла слитка при усадке последнего.

Пример . B изложницу С H

Т)

1,93 отливают слиток массой 45 т.

Высота тела слитка равна 2940 мм, высота прибыли 900 мм, а высота

1088868 донной компельной части 160 мм.

Масса тела слитка равна 38500 Kp a масса прибыли 6500 кг. Конусность на обе стороны 4,3%. Диаметр слитка равен 1520 мм, а диаметр трубы 500 мм.

Толщина стенки трубы равна 7 мм, а высота трубы 4200 мм, время кристал" . лизации слитка 7 ч.

Полый стержень заполняется алюмини.евыми и стальными металлическими шари- О камы диаметром 50 мм в соотноше. нии 1:1.

Через специальное . промежуточное устройство отливается слиток стали марки 38ХНЗМФА, 15

Температура плавления легкоплавкого компонента (алюминия} составляет 0,45, а тугоплавкого (стали) - 1,0 от температуры плавления металла слитка. По истечении 50 мин алюминиевые шарики стержня-холодильника расплавляются и его высота уменьшается примерно до

0;6-0,7 от исходной. B дальнейшем четыре раза с интервалом 40 мин от момента раслгавления перегретый алюми. ниевый расплав сливается через отзерстие в поддоне, а в верхнюю часть трубы присаживают алюминиевую дробь от уровня 0,8 высоты слитка.

По окончании кристаллизации перегретый расплав алюминия сливается через отверстие в поддоне, а слиток извлекают иэ изложницы и отправляют в кузнечный цех.

В качестве баэовм;о обьекта был выбран способ получения поаж слитков, применяемый для дощчения труб.

1088868

Составитель Г. Борисов

Заказ 2781/10

Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП Патент" r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Сташишина Техред М.Тепер Корректор M.Шароши