Способ непрерывного литья слоистых заготовок

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов и сплавов. Цель изобретения улучшение качества отливаемых заготовок, а также усиление прочности в месте стыка участков заготовки. Сущность: после вытягивания полой заготовки из кристаллизатора вверх на установленный шаг жидкий металл подают в кристаллизатор на высоту 97-98% установленного шага вытягивания, а затем полую заготовку перемещают вниз до контакта ее нижнего торца с мениском жидкого металла и верхним торцом вновь формируемого участка заготовки. После перемещения полой заготовки вниз до контакта ее нижнего торца с мениском жидкого металла и верхним торцом вновь формируемого участка заготовки вводят жидкий металл в полость ранее сформированного участка заготовки на высоту не более высоты сформированного участка заготовки, при этом по крайней мере два первых участка заготовки формируют из металла одинакового химического состава. 1 з.п. ф-лы, 20 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 22 D 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3715701/22-02 (22) 06. 04. 84 (46) 07.08.90. Бюл. № 29 (71) Уральский политехнический институт им. С.M.Êèðîâà и Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (72) Е.А.Коршунов, А.А.Быков, В.И.Стеценко, Д.П.Евтеев, E.В.Мельников и Б.П.Рябов (53) 621. 746 ° 047 (088. 8) (56) Патент СИА № - 4073333, кл. 164-66, 1978.

Заявка. Японии ¹ 57-85653 кл . В 22 D 11/04, 1982. (54) (57) 1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ СЛОИСТЫХ ЗАГОТОВОК, включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор, формирование в кристаллизаторе корки заготовки до заданной толщины, удаление жидкого металла иэ заготовки, вытягивание полой заготовки из кристаллиэатора вверх на установленный шаг, подачу жидкого металла в кристаллизатор и сформированную оболочку заготовки и повторение вьппеуказанных операций, о т л и

Изобретение относится к области металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов и сплавов.

Целью изобретения является улучшение качества отливаемых заготовок, а также усиление прочности в.месте стыл<а участков заготовки.

На фиг.1-12 изображен поэтапно способ непрерывного литья слоис„.Я0„„1583210 А 1 чающ ий с я тем, что,.с целью улучшения качества отливаемых заготовок, по сле вытя гив ания полой з аготовки иэ кристаллиэатора вверх не установленный шаг жидкий металл подают в кристаллизатор на высоту

97-98Х установленного шага вытягивания, а затем полую заготовку перемещают вниз до контакта ее нижнего торца с мениском жидкого металла и верхним торцом вновь формируемого участка заготовки.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью усиления прочности в месте стыка участков заготовки, после перемещения полой заготовки вниз до контакта ее нижнего торца с мениском жидкого металла и верхним торцом вновь формируемого участка заготовки вводят жидкий металл в полость ранее сформированного участка заготовки на высоту не более высоты .сформированного участка заготовки,при этом по крайяей иере два первых участка заготовки формируют из металла одинакового химиче ск î ro со с тав а. тых заготовок; на фиг.12-20 — то же, вариант.

Разливка жидкого металла.по предо лагаемому способу осуществляется следующим образом.

Первоначально затравку 1 (фиг, 1) вводят в кристаллизатор 2 и устанавливают ее в положение, позволяющее первый участок заготовки сформировать

1583210 заданной длины, затем подают жидкий металл 3. По прошествии некоторого времени, когда корочка 4 формируемой заготовки 5 достигнет определенной толщины, остатки жидкого металла из заготовки удаляют (фиг.2), при этом в заготовку через отверстие

6, выполненное в затравке 1, вводят газ, предпочтительно инертный. 1О

Полученную заготовку вытягивают из кристаллизатора 2 (фиг. 3) на установленный шаг 1, который на 2-3 ш.в больше длины периодически формируемого в кристаллизаторе участка заготовки 1 у (фиг. 4) .

После вытягивания полой заготовки из крист аллиз атор а в н его вводят жидкий металл (фиг.4) в объеме, соответствующему 97-98% установленного 2О шага вытягивания 1щ в

Спустя определенное время, равное, например 1/3-1/2 от времени формирования корки 4 до заданной толщины, ранее полученную заготовку 25 осаживают вниз до контакта ее с коркой 7 формируемого участка заготовки, который продолжают формировать до,установленной толщины (фиг.5). При этом происходит сваривание верхнего 3О торца формируемого участка заготовки с нижним торцом ранее сформированного участка заготовки.

Сформировав корку 7 второго участка заготовки до установленной толщины, жидкий металл из заготовки 5 удаляют (фиг.б) и полученную новую заготовку 5, состоящую из двух уча.. с гков, перемещают на установленный

mar (фиг.7). Далее циклы формирова- 40 ния заготовки (фиг.4-7) повторяют (фиг.8-10) необходимое число раз и получают полую однослойную заготовку установленной длины.

После получения полой заготовки 45 заданной длины в ее полость на указанную длину вводят и выводят жидкий металл того же или иного химического состава и формируют им заданное число слоев многослойной заготовки 5О (фиг. 11) .

Для усиления прочности отливаемой заготовки в месте стыков у астков корку первого участка. заготовки формируют до толщины, которая по сравнению с толщиной корки заготовки, меньше, например, на 20-40 . Затем ее вытягивают из кристаллизатора на установленный mar и в кристаллизатор в необходимом объеме подают жидкий металл (фиг.12). Далее ранее сформированный участок заготовки опускают до контакта с вновь формируемым участком заготовки и сразу же в ранее сформированный участок заготовки подают жидкий металл и формируют им второй слой первого участка заготовки до заданной толщины, при этом в кристаллизаторе продолжается формирование первого слоя второго участка заготовки (Фиг.13).

После этого жидкий металл из заготовки удаляют (фиг. 14) и перемещают ее на установленный шаг 1 в (фиг.15). вновь в кристаллизатор подают жидкий металл в объеме, соответствующем длине формируемых участков заготовки

1 р (фиг.16), опускают ранее сформированную заготовку до соприкосновения ее с формируемым участком заготовки и сразу же жидкий металл поднимают до высоты заполнения им следующего участка и формируют второй слой следующего участка заготовки до заданной толщины (фиг. 17).

Когда формируемая заготовка периодически перемещается на заданное расстояние и осуществляется формирование второго слоя заготовки на предпоследнем участке заготовки,жидкий металл из заготовки удаляют и после установленной выдержки времени его вводят вновь, но только на высоту последнего участка заготовки (фиг.18), и формируют им второй слой последнего участка заготовки до заданной толщины и жидкий металл нз заготовки удаляют (фиг.19).

Выполнив указанные операции по формированию двухслойной полой заготовки на заданной длине, приступают к формированию на этой длине следующих слоев заготовки (фиг,20), причем на указанную длину, соответственно числу заданных слоев, вводят жидкий металл того же химического состава, что и состав металла первых двух слоев или жидкий металл иного химического состава.

Пример. Отливается заготовка из стали с наружным диаметром 400мм, внутренним диаметром 150 мм, общей длиной формируемого слитка 5 м.

Длина кристаллизатора 1,050 м, установленный шаг вытягивания 1,„ равен 1,025 м, периодически форми1583210 румый участок заготовки 1 раич У вен 1.

Для улучшения качества отливаемых заготовок перед подачей жидкого металла в кристаллиэатор в него вводят затравку и устанавливают ее в положение, позволяющее первый участок заготовки сформировать заданной длины, затем подают жидкий металл до контакта с затравкой и формируют первый участок заготовки в течение 1 мин.

Если принять коэффициент эатвердевания К = 3,0 см мин О, то толщина корки заготовки достигает 3 см, после чего остатки жидкого металла из заготовки удаляют, а заготовку вытягивают вверх со скоростью 0,25 м/с на установленный шаг вытягивания

l в 1,025 м.

После вытягивания полой заготовки из кристаллизатора в него вводят жидкий металл в объеме, соответствунг щему высоте периодически формируемого участка заготовки 1 ц > = 1 м, для формирования второго участка полой заготовки толщиной 3 см.

Через 5-10 с вытянутый первый участок заготовки перемещают вниз до контакта его нижнего торца с мениском жидкого металла, которым формируют второй участок заготовки, т.е. на расстояние 0,025 м.

Чтобы сформировать полую однослойную заготовку длиной 5 м с толщиной стенки 3 см, необходимо сделать пять вытягиваний, а время формирования составляет 5 мин, при этом временем обратной отдачи можно пренебречь.

После формирования полой заготовки длиной 5 м начинают формировать второй слой, поднимая жидкий металл на общую высоту заготовки со скоростью 0,5 м/с.

Время формирования второго слоя толщиной 3 см составляет. 3 мин, после чего остатки жидкого металла удаляют из кристаллиэатора. Для формирования слоистой заготовки внутреннего .диаметра 150 мм нужно .сформировать четыре слоя по 3 см каждый.

Тогда время их формирования составляет 16 мин, а общее время получения слоистой заготовки заданного размер а 2 1 мин.

При.принятых режимах разливки. производительность установки

12,5 т/ч.

Для усиления прочности в месте стыка участков заготовки размер отливаемой заготовки, шаг вытягивания

1е,.ь и длину периодического вытягиваемого участка заготовки 1 >< > принимают такими же.

Корку заготовки первого участка при коэффициенте затвердевания К =

3,0 см х мин формируют 30 с, затем жидкий металл из заготовки удаляют и сформированную полую заготовку с толщиной корки примерно 2,0 см перемещают за 3-.5 с на шаг вытягива15 ния 1 ц и, т.е. на 1,025 м. Далее жидкий металл в течение 3-5 с подают в кристаллизатор соответственно длине вытягиваемого участка 1 уч, равного 1,00 м, и после выдержки времени в 5-10 с ранее вытянутый первый участок заготовки перемещают вниз на расстояние 0,025 м, т.е. до контакта с мениском жидкого металла, из кото-, рого формируется корка нового участка заготовки.

Как только торец первого участка заготовки коснется мениска жидкого металла, производят подачу жидкого металла в оболочку первого участка

30 заготовки и формируют им второй слой иэ этого же металла в течение примерно 30 с. Далее жидкий металл иэ первого и второго участков заготовки удаляют, после чего осуществляют пе35 ремещение полой заготовки, имеющей первый и второй участки, на шаг вытягивания и повторяют указанные операции по подаче жидкого металла в кристаллизатор, по обратной отдаче заго40 товки на расстояние 0 025 м и по заполнению жидким металлом вьппе расположенного участка заготовки только в пределах этого участка.

45 Вытянув заготовку на 4 м, осуществляют формирование корки заготовки первого метрового участка до толщины примерно 2,0 см, далее жидкий металл . удаляют из вьппе расположенного участ5р ка заготовки и продолжают формирование в течение следующих 30 с пятого участка заготовки и затем жидкий металл первого состава удаляют полностью. Полученная оболочка заготовки имеет при этом на четыре верхних участках два слоя металла одного и того же химсостава, а пятый нижний участок имеет один слой примерно одинаковой толщины.

1583210

Если необходимо, чтобы и пятый участок был двухслойным, необходимо через 30 с формирования пятого участка жидкий металл удалить полностью, 5 сделать выдержку в 10-15 с и затем вновь подать в заготовку жидкий металл того же химсостава, но только

В пределах пятого участка, формировать

Им второй слой в течение примерно 1р

30 с, и затем жидкий металл из заготовки удалить.

Получив двухслойную оболочку заготовки по всей высоте,в нее последова- 15 тельно заданное число раз (в зависимости от принятого числа слоев) вводят жидкий металл разного состава и удаляют.

При отливке слоистой заготовки производительность установки увеличивается на 5% за счет сокращения паузы между вытягиваниями.

Использование предлагаемого способа непрерывной разливки металлов позволяет получать слоистые заготовки повышенного качества. Это обуславливается тем, что возможна отливка слоистых заготовок с более равномерной толщиной слоев по высоте, так как отсутствует образование нежелательных утолщений по высоте в районе стыков. Кроме того, представляется возможным у :. лить стыки меж- . ду отливаемьии участками,что предотвращает воэможности разрыва отливаемой заготовки в месте стыков °

1583210 фиг Q юг У7

Ядг /б ф.л

Составитель В.Битков

Редактор Н.Бобкова Техред М. Ходани Корректор В. Гирняк

Заказ 2219 Тираж 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"; r. Ужгород, ул. Гагарина, 101