Способ получения полого слитка и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1(ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН. Я0, » 1296283 А1 (58 4 В 22 D 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 МГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3763924/22-02 (22) 22.05.84 (46) 15.03.87. Бюл. № 10 (71) Краматорский завод «Энергомашспецсталь» (72) В. И. Коваленко и В. H. Орленко (53) 621.746.552 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 276111, кл. С 21 С 5/56, 1966.

Заявка Японии № 50-28898, кл. В 22 D 15/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 1014635, кл. В 22 D 7/04, 1981. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛОГО

СЛИТКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области металлургии и может быль использовано при изготовлении полых слитков. Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения внутренней поверхности полого слитка за счет двухстороннего охлаждения пустотелой оправки. Способ включает установку в изложницу 1 пустотелой оправки 8, заливку расплавленного металла между изложницей

1 и пустотелой оправкой 8 и подачу сжатого газа на наружную поверхность пустотелой оправки 8 и на поверхность расплавленного металла, примыкающего к ней.

Устройство для осуществления способа содержит приспособление для подачи сжатого газа в виде кольцеообразного сопла 11, коаксиально размещенного на наружной стороне пустотелой оправки 8. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1296283

Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению полых слитков литьем.

Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения внутренней поверхности полого слитка за счет двустороннего охлаждения пустотелой оправки.

На чертеже показано устройство для осуществления способа.

Устройство содержит изложницу 1 с надставкой 2, поддон 3 с сифонным ходом 4

5 !

О и центровую 5 с воронкой 6, над которой расположен разливочный ковш 7. По оси изложницы 1 на поддоне 3 установлена пустотелая оправка 8, заполненная формовочной смесью 9. С наружной стороны пустотелой оправки 8 с радиальным зазором

10, составляющим 2 — 4 мм, коаксиально размещено кольцеобразное газоподводящее сопло 11, выполненное из двух концентрично размещенных труб, внешняя из которых на

15 — 30 мм превышает длину внутренней.

В верхней части кольцеобразное сопло 11 связано аксиальными каналами 12 с коллектором 13, имеющим патрубки 14 для подвода сжатого газа. Размещенные под коллектором 13 проушины 15 предназначены для строповки кольцеобразного сопла 11 к приводу возвратно-поступательного перемещения (не показан). Стрелкой А показано направление перемещения кольцеобразного сопла 11.

Между изложницей 1 и пустотелой on30 равкои 8 находится расплавленный металл

16. Часть этого металла, затвердевшая от охлаждающего воздействия сжатого газа, размещена на наружной поверхности пустотелой оправки 8 в виде слоя 17, а часть металла 16, затвердевшая от охлаждающего

35 воздеиствия массы изложницы 1, размещена с внутренней ее стороны в виде слоя 18.

В формовочной смеси 9 выполнено вертикальное сквозное отверстие 19.

В качестве формовочной смеси 9 используется традиционная для литейного произ- 4!1 водства песчано-глинистая смесь плотностью

1100 — 1250 кг/мз и влажностью 3 — 5Я.

Стрелками изображено направление движения сжатого газа. В качестве газа используется аргон.

Способ получения полого слитка осу- 4 ществляется со следующей последовательностью операций.

На поддон 3 изложницы 1 устанавлив а ют и устотелую on р а в ку 8.

Внутрь пустотелой оправки 8 устанавливают модель будущего вертикального сквоз50 ного отверстия 19 и, засыпая формовочную смесь 9, уплотняют ее до получения плотности 1600 †18 кг/м,модель извлекают и в формовочной смеси получают вертикальное сквозное отверстие 19.

По оси пустотелой оправки 8 опускают кольцеобразное сопло 11 и устанавливают его нижний торец над поддоном 3 с зазором, равным 0,08 — 0,15 внутреннего диаметра изложницы 1.

Из ковша 7 производят разливку расплавленного металла 16. Линейная скорость разливки 100 — 150 мм/мин.

С появлением в нижней части изложницы 1 расплавленного металла 16 из кольцеобразного газоподводящего сопла 11 производят подачу сжатого газа под давлением 8 ° 10 — 14 104 Па (0,8 — 1,4 ати) замкнутым по сечению потоком, который направляют на наружную поверхность пустотелой оправки 8 и на поверхность расплавленного металла 16, непосредственно примыкающую к пустотелой оправке 8, для образования на наружной поверхности пустотелой оправки 8 затвердевающего слоя 17.

С повышением уровня расплавленного металла 16 в изложнице 1 кольцеобразное сопло 11 поднимают в направлении стрелки

А со скоростью, равной скорости подъема уровня расплавленного металла 16 для того, чтобы зазор между нижним торцом кольцеобразного сопла 11 и поверхностью расплавленного металла 16 оставался равным 0,08—

0,15 внутреннего диаметра изложницы 1.

От охлаждающего воздействия сжатого газа на наружной поверхности пустотелой оправки 8 образуется затвердевший металл в виде слоя 17.

Подача сжатого газа обеспечивает образование затвердевшего слоя металла 17, а дальнейшее его охлаждение производится за счет передачи тепла через пустотелую оправку к формовочной смеси 9. Содержащаяся в формовочной смеси 9 влага испаряется и через вертикальное сквозное отверстие 19 удаляется в атмосферу.

После заливки в изложницу 1 расплавленного металла 16 на 0,8 — 0,85 высоты отливаемого полого слитка подачу сжатого газа прекращают и кольцеобразное сопло 11 уда 7BloT из изложницы 1.

При необходимости может быть продолжена защита поверхности расплавленного металла 16 в изложнице 1 от взаимодействия с воздухом, для этого кольцеобразное сопло 11 устанавливают в верхней части пустотелой оправки 8 и продолжают подачу сжатого газа внутрь изложницы 1 до окончания разливки.

С течением времени температура расплавленного металла 16 постепенно снижается, а толщина слоя затвердевающего металла 17 увеличивается. Начинается усадка. Затвердевающий металл плотным кольцом снимает пустотелую оправку 8, а она в свою очередь сжимает формовочную смесь

9. Благодаря тому, что в формовочной смеси 9 предусмотрено вертикальное сквозное отверстие 19, ее сжатие производится без сопротивления. Это является залогом получения здоровой структуры полого слитка.

Внутренние трещины в таком полом слитке исключаются.

1296283

При температуре полого слитка 600—

700 С его извлекают из изложницы I.

Пример. Отливки полого слитка из стали

40ХА высотой 1,5 м и диаметром 0,6 м. По оси изложницы 1 на поддон 3 устанавливают пустотелую оправку 8 с наружным диаметром 0,30 м и внутренним 0,29 м.

Внутрь пустотелой оправки 8 устанавливают стержень диаметром 40 мм — модель будушего вертикального отверстия 19. Засыпая полость пустотелой оправки формовочной смесью 9, уплотняют ее до получения плотности 1650 кг/м . Влажность формовочной смеси 4Я. Модель извлекают из пустотелой оправки 8, в формовочной смеси 9 получают вертикальное сквозное отверстие диаметром 40 мм. По оси пустотелой оправки 8 внутрь изложницы 1 опускают кольцеобразное газоподводящее сопло

11 и устанавливают его нижний торец над поддоном 3 с зазором, равным 60 мм.

Из ковша 7 производят разливку расплавленной стали при 1540 С. Расплавленная сталь через воронку 6, центровую 5 и сифонный ход 4 поступает в изложницу 1.

Линейная скорость разливки 110 мм/мин.

С появлением в нижней части изложницы 1 расплавленной стали 16 из кольцеобразного сопла 11 производят подачу аргона под давлением 12 10 Па (1,2 ати) замкнутым по сечению потоком, который направляют на наружную поверхность пустотелой оправки 8 и на поверхность расплавленного металла

16, непосредственно примыкающего к пустотелой оправке 8, благодаря чему на наружной поверхности пустотелой оправки 8 образуется слой затвердевшего металла 17.

С повышением уровня расплавленной стали 16 в изложнице 1 кольцеобразное газоподводящее сопло 11 поднимают в направлении стрелки А со скоростью, равной скорости подъема уровня расплавленной стали

16 для того, чтобы зазор между нижним торцом кольцеобразного газоподводящего 40 сопла 11 и поверхностью расплавленной стали 16 оставался равным 60 мм. Допускаются колебания величины этого зазора в пределах 0,08 — 0,15 внутреннего диаметра изложницы 1, т. е. этот зазор может составлять 48 — 90 мм. Уменьшение этого зазора

45 может повлечь разбрызгивание металла, а увеличение — снизит эффективность потока аргона.

От охлаждающего воздействия аргона на наружной поверхности пустотелой оправки 8 образуется затвердевший слой 17, который увеличивает механическую прочность оправ ки 8 и тем самым предотвращает ее выпучивание. После охлаждения пустотелой оправки 8 и примыкающей к ней стали

16, аргон заполняет полость изложницы 1 5s и защищает поверхность стали 16 от взаимодействия с воздухом. Дальнейшее охлаждение слоя затвердевшего металла 17 производится за счет передачи тепла через пустотелую оправку 8 к формовочной смеси 9. От нагрева содержащаяся в формовочной смеси 9 влага испаряется и через вертикальное сквозное отверстие 19 удаляется в атмосферу.

После заливки в изложницу 1 расплавленной стали 16 на 0 82 высоты отливаемого полого слитка подачу аргона прекращают и кольцеобразное газоподводящее сопла 11 удаляют из изложницы 1.

Во время усадки затвердевающий металл плотным кольцом сжимает пустотелую оправку 8, а она в свою очередь сжимает формовочную смесь 9. 3а счет того, что в формовочной смеси 9 предусмотрено вертикальное сквозное отверстие 19 ее сжатие производится без сопротивления. Формовочная смесь разрушается и к концу усадки полого слитка засыпает это отверстие (к этому моменту необходимость в нем отпадает) .

Таким образом, охлаждая слой металла

17, формовочная смесь 9 имеет одновременно и податливость (за счет отверстия 19) и поэтому не препятствует усадке затвердевающего металла.

При температуре полого слитка 620 С его извлекают из изложницы l.

Предлагаемый способ и устройство позволяют уменьшить потери металла при последующей обработке полого слитка за счет повышения размерной точности его внутренней поверхности, достигаемого переходом от косвенного охлаждения расплавленного металла на наружной поверхности пустотелой оправки к прямому, заключающемуся в том, что сжатый газ направляют на наружную поверхность пустотелой оправки и на поверхность расплавленного металла, непосредственно примыкающего к пустотелой оправке.

Кроме того, снижается расход сжатого газа благодаря его непосредственному охлаждающему воздействию на наружную поверхность пустотелой оправки и на поверхность расплавленного металла, непосредственно примыкающего к пустотелой оправке, обеспечивается защита поверхности расплавленного металла от взаимодействия с воздухом с помощью того газа, который уже совершил полезную работу по охлаждению расплавленного металла на наружной поверхности пустотелой оправки.

Таким образом, уменьшение потерь металла при последующей обработке полого слитка, снижение расхода газа и обеспечение защиты поверхности расплавленного металла являются слагаемыми снижения себестоимости полого слитка.

Формула изобретения

1. Способ получения полого слитка, включающий установку в изложницу пустотелой оправки, заливку расплавленного металла между изложницей и пустотелой оправкой

1296283

Составитель И. Журина

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор М. lllapou.u

Заказ 575!14 Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с одновременной подачей сжатого газа, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения внутренней поверхности полого слитка за, счет двустороннего охлаждения пустотелой оправки, сжатый газ подают на наружную поверхность пу5 стотелой оправки и на поверхность расплавленного металла, примыкающего к пустотелой оправке.

2. Устройство для получения полого слитка, содержащее изложницу, в которой уста- 10 новлена пустотелая оправка, и приспособление -для подачи сжатого газа, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения внутренней поверхности полого слитка и упрощения конструкции, приспособление для подачи сжатого газа выполнено в виде кольцеобразного сопла, коаксиально размещенного на наружной стороне пустотелой оправки и установленного с возможностью вертикального перемещения.