Способ изготовления медных гильз для кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении медных гильз кристаллизаторов, используемых при непрерывной разливке металла. Медный слиток, полученный в печи электронно-лучевого переплава, на ленточной пиле режут на штучные заготовки. Полученную штучную заготовку фрезеруют по контуру со снятием фасок и нагревают до ковочной температуры. Затем производят осадку заготовки, последующее ее вытягивание на круг, прошивку в заготовке отверстия и его горячее дорнование. После последующей раскатки заготовки ее вытягивают на оправке за несколько проходов. В результате обеспечивается повышение коэффициента использования металла и эксплуатационной стойкости полученных кристаллизаторов. 12 ил.

Изобретение относится к области черной и цветной металлургии, в частности к непрерывной разливке металлов.

Известен способ изготовления гильз кристаллизаторов из круглых или прямоугольных медных труб катаных (холоднокатаных и горячекатаных), горячетянутых и прессованных. Катаные и тянутые трубы используются для изготовления гильз кристаллизаторов с толщиной стенки меньше 10 мм. Это, как правило, гильзы, имеющие сечение 128 мм и меньше. Для больших типоразмеров используют прессованные трубы (толстостенные).

Недостатком известного способа является низкий коэффициент использования металла для гильз кристаллизаторов сечением больше 128 мм.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления медных гильз из цельнотянутой трубы с толщиной стенки 100 мм (отчет о НИР “Разработка и внедрение технологии и оснастки для изготовления бесшовных прямоугольных гильз кристаллизаторов пластическим деформированием” заключительный. Тема 123-4212-01. Краматорск, 1983. - 45 с.), заключающийся в том, что заготовку отрезают от цельнотянутой трубы, нагревают до ковочной температуры, осаживают, раскатывают и приплющивают.

Данный способ сложно применить, так как он не предусматривает получение трубы-поковки большой длины с малой толщиной стенки.

Задачей данного изобретения является повышение коэффициента использования металла и эксплуатационной стойкости кристаллизатора путем изменения технологии изготовления заготовки.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления медных гильз для кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок, включающем резку на штучные заготовки, нагрев до ковочной температуры, осадку и раскатку, согласно изобретению используют слиток, полученный в печи электронно-лучевого переплава, резку на штучные заготовки производят на ленточной пиле, после чего осуществляют фрезерование штучной заготовки по контуру со снятием фасок, после осадки полученную заготовку вытягивают на круг, прошивают в ней отверстие и осуществляют его горячее дорнование, а после раскатки заготовку вытягивают на оправке за несколько проходов.

Данные отличительные признаки позволяют повысить коэффициент использования металла и эксплуатационную стойкость кристаллизатора.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-12, на которых изображена структура технологии ковки заготовки для гильзы кристаллизатора.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Пример. От медного слитка с содержанием меди 99,98%, полученного в печи электронно-лучевого переплава, отрезается заготовка на ленточной пиле.

Минимальный вес заготовки рассчитывается, начиная с размеров готовой гильзы до размеров исходной заготовки (куба). Такой подход к расчету позволяет учесть вытяжку заготовки на операциях, где меняется поперечное сечение, и получить минимальный вес заготовки (куба).

Заготовка фрезеруется по контуру, острые углы притупляются фасками 10×45.

Перед осадкой литые заготовки подвергаются нагреву со следующими режимами: температура посадки в печь 600°С; нагрев заготовки воздухом печи до температуры 350-370°С; выдержка один час при температуре 350-370°С; нагрев до ковочной температуры 900-920°С со скоростью 180°С/ч; выдержка при этой температуре 0,3 ч. Продолжительность повторного нагрева 0,5 ч.

Осадка производится со степенью деформации 15-20%, а ковка ведется в интервале температур 760-900°С.

Способ изготовления заготовки включает в себя следующие операции.

1. Нагрев заготовки до ковочной температуры, фиг.1.

2. Осадка на квадрат, фиг.2.

3. Вытяжка на круг, фиг.3, 4.

Величина обжатия Δh=30 мм.

4. Осадка, фиг.5.

5. Прошивка отверстия d₁, выталкивание выдры, фиг.6. Размеры выдры на фиг.7.

6. Нагрев заготовки.

7. Горячее дорнование отверстия d₁ на d₂ на всю глубину, фиг.8.

Масса выдры m=2,2 кг, что составляет 2% от массы заготовки.

8. Нагрев заготовки.

9. Раскатка (раздача) на оправке d/d₁ за “n” проходов, фиг.9.

Размеры заготовки после раскатки на фиг.10.

10. Нагрев заготовки.

11. Раскатка на оправке d₂/d₃ за “n” проходов, фиг.9.

12. Нагрев заготовки.

13. Вытяжка на оправке d₂/d₃ в вырезных бойках за “n” проходов, фиг.11.

Размеры заготовки после вытяжки D_нар=200±7; d_вм=155±10; S_ст=24±4; L_тр=855±20, фиг.12.

Размеры заготовки до ковки 240×225×225 мм.

Масса заготовки для гильзы 107,8 кг.

Масса детали 59 кг.

Коэффициент использования металла КИМ=54/107,8=0,55.

Кованая труба, полученная предложенным способом, имеет твердость на торцах по Бринеллю 77НВ, после зачистки шлифовальной машинкой 71НВ.

Твердость по Бринеллю кованой заготовки (аналога) из марки меди М2 составляет 52-56НВ. Так как твердость заготовки повысилась, следовательно, повысится эксплуатационная стойкость гильзы.

При применении предложенного способа ковки заготовка дефектов не имеет.

Формула изобретения

Способ изготовления медных гильз для кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок, включающий резку на штучные заготовки, нагрев до ковочной температуры, осадку и раскатку, отличающийся тем, что используют слиток, полученный в печи электронно-лучевого переплава, резку на штучные заготовки производят на ленточной пиле, после чего осуществляют фрезерование штучной заготовки по контуру со снятием фасок, после осадки полученную заготовку вытягивают на круг, прошивают в ней отверстие и осуществляют его горячее дорнование, а после раскатки заготовку вытягивают на оправке за несколько проходов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12