Способ получения металлических слитков

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЛИТКОВ, включающий заливку расплава в изложницу и его кристаллизацию , отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного путем уменьшения в верхней части слитка концентрированной усадочной раковины, после заливки расплава полость над расплавом герметизируют и заполняют ее водородом под давлением 0,02-4,0 МПа.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 4 А

3(51) В 22 D 7 00 В 22 D 27 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPlbfTMA (21) 3584503/22-02 (22) 28.,04.83 (46) 07. 11.84.Бюл. и - 41 (72) В.И.Шаповалов, А.Л.Чуприна, Г.Г.Шломчак и В.Н.Заика (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им,Л,И.Брежнева (53) 621. 746. 58(088.8) (56) 1. Явойсткий В. И. и др. Метал— лургия стали. M. "Металлургия", 1973, с. 449-452.

2. Авторское свидетельство СССР

)) - 937703, кл. В 22 D 7/00, 1980. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЛИТКОВ, включающий заливку расплава в изложницу и его кристаллизацию, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного путем уменьшения в верхней части слитка концентрированной усадочной раковины, после заливки расплава полость над расплавом герметизируют и заполняют ее водородом по,ц давлением 0,02-4,0 МПа.

112240б

Изобретение относится к металлур-" гии и может быть использовано при получении слитков, подвергающихся обработке давлением.

При кристаллизации металлов и сплава« их удельный объем уменьшается, в результате чего в головной части слитков создается усадочная раковина, которая образуется перед обработкой слитков давлением.

Известен способ получения ме— таллургических слитков, включа>ощий заливку расплава в изложницу, его кристаллизацию и подвод дополнительпога тепла к верхней части слитка L1 !

Однако способ, хотя и позволяет уменьшить величину концентрированной усадочной раковины в верхней части слитка, нс устраняет ее цели15

20 ком.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ, вкл>очающий заливку расплава в изложницу и его кристаллизацию. За счет введения добавок в расплав в слитке осу>цес.твляется кипение. При этом вместо сосредатачненной усадочной раковины в слитке образуется общая пористость впоследствии лсчеза>о>цая при горячей пластической деформации Г21 . 1: To>EIòàòKII из<,естного способа зарîBeíной у-eдочнай pакавины.

Г1астав;>еl!Heÿ цель достигается тем, что при способе получение Äle таллических сли " êîâ, <з>кпючаю>цем заливку распJIaB"..в изложницу и его кристаллизацию, Boc;<е заливки расплава попасть пад расплавам герметизируют и заполняют ее >>одародам пад, авлением 0„024,0 1па.

Ъ >ическая сущность способа заклю;;.e Toÿ B там, что на первой стадии 55 водород растворяется в вевх><ем еще не закристалпизовавшемся объеме расплава, Когда начинается зaòBердевакл>оча>отся в том, чта кипен! е можно осуществит! только в сталях, притом

35 талька узкого сортамента, а кипяшие и напуспокайные стали из — за повьпце>:<ого содержания кислорода облада>ог пониженнь:ми механическими свой40 ствами па сравнению со спокойными.

11e.:I о изобретения является увеличен>!» выхода годного путем уменьшения в Beaux!Ieй части слитка концентриние, то вследствие падения растворимости водорода при переходе металла из жидкого состояния в кристаллическое избыточный водород выделяется в виде пузырьков, что приводит к росту верхней части слитка и -редат«ращению образования сосредото непной усадки.

Кристаллизация спи."ка происходит не во всем объеме одновременно, Вначале кристаллизлются нижние и боковые участки, начиная со с-.енок изложницы, а верхняя часть затвердевает в последнюю очередь. Поэтому водарод необходимо подавать в конце затвердевания слитка. В этом случае рост объема за сче-. выделения газа наблюдается тох>ько в «ерхней части слитка, где Вп время подачи водорода остается жидкость.

Технологическая суцность способа закл>очается в том, что заданный .ет«JIJI или сплав заливаот в излож— ницу (независимо от с-<особа разлив— ки). Затем верхнюю ча ть герметизируют плотно прилегающ-й крышкой, снабженной трубой для подачи водорода, В пространство между >еркалам расплава и крышкой падается водород, который остается TBM дс к>,íöà затверде— вания слитка, Чтобы обеспечить отсутствие натекания .>оздуха под крышку при низких дав.>ениях водорода, необходимо падава"ь нодорад в смеси с инертным газа>! (;>зот> аргон) при общем давлен!.и нескслько аопьшем aòìoñ<Üeðíoão. Пр;! этом пар— циальнае давле>>ие вод<>рада >.еньше атмосферного на велич;<ну, рав ><у>о раз ности общего обт ем; и объема инертнаго газа, После оканчания за,твердеьания слит<а снижается крьш—

KB H г>роизвадятся обьв<ные аперацHH свя;B!I!!!, с извлечени<:M < п>>тка из <1зложниць!.

Полученные предлаг;.емым способам слитки имеют закрытую пористос-.ь в Beðõíåè части. Пове1 хнс сть пар не окиспена и поэтам IlpH дальнейшей горячей пластичесь ой деформации они заваривантся и бесследно исче— зают. В то же время вьделяетcя избыточный водород, который может отрицательна повлиять là IT I«ñòH><åeKHe свойства металла.

Важнейшим преиыу>цес твом пред..<агаемого способа является то, что ан

IIoBBoJIIIeт получать слитки без сасре—

1122406

Составитель М. Ершов

Техред N. Гергель Корректор А Тяско

Редактор 0.10рковецкая

Заказ 8072/8

Тираж 774 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 доточенной усадочной раковины практически всех металлов и сплавов.

Проверку способа осуществляют в лабораторных условиях. Для этого алюминий промышленной чистоты и медь технической чистоты расплавляют в электропечи сопротивления.

Затем расплав заливают в цилиндрические стальные изложницы диаметром

40 мм и высотой 150 мм. После этого изложницы накрывают специальной крыш,кой и под нее подают водород под давлением 0,01-4,5 МПа, При давлении водорода в герметизированной камере, МПа: 0,0; 0,01;

0,015; 0,02; 1,0; 3,5; 4,0 и 4,5 выход годного для алюминия составляет соответственно, 7: 76, 76, 92, 100, 100, 100, 100 и 93.

При давлении водорода, МПа:

0,0, 0,01, 0,015, 0,02; 0,06; 0,7;

1,0 и 1,1 выход годного для меди соответственно 7: 71, 82, 96, 100, 100, 100, 100 87.

Для устранения усадочной раковины при формировании металлических слитков необходимо поддерживать давление водорода между зеркалом металла и крышкой от 0,02 до 4,0 iIIa.

Нижний предел давления обусловлен

30 тем, что ниже 0,02 МПа величина

TIoDHcTocTH незначительна и не в состоянии компенсировать снижение объема металла при затвердевании, в результате чего слитки получаются с усадочной раковйной. При верхнем пределе выше 4,0 МПа пористость получает значительное развитие, что приводит к черезмерному снижению плотности верхней части слитка и его росту, появлению открытых пустот и снижению выхода годного.

Для определения прочйостных показателей слитков металла, полученных предлагаемым способом, проводили следующие эксперименты.

Образцы заливали в открытую изложницу и изложницу с герметичной крышкой, под которую в конце эатвердевания подавали водород давлением

1,0 МПа и сохраняли его до конца затвердевания. После этого слитки диаметром 35 мм и длиной 65 мм целиком

0 прокатывали при 600 С до диаметра

20 мм. Из головной части изготовляли образцы для испытания на разрыв.

Б слитках, полученных в открытой изложнице, перед пластической деформацией обрезали верхнюю часть, содержащую усадочную раковину.

Механические испытания показали следующие результаты: для меди 22,0 и 23,0 кг/мм, для алюминия 8,7

2 и 8,6 кг/мм2 соответственно для образцов, полученных из слитков с подачей водорода в герметизированную полость и без подачи.

Из результатов испытаний следует, что водород, использованный для получения слитка без усадочной раковины, не повлиял на свойства металлов.

Последнее объясняется его удалением во время горячей пластической деформации, подтверждающееся результатами газового анализа.

Реализация предлагаемого способа в промышленности позволит довести выход годного металла до 1007 за счет исключения отрезка головной части слитков. Кроме того, способ позволяет исключить загрязнение металла примесями, значительно снижающими его механические свойства.