Способ отливки слитков

 

Г с :

= i- 4(È3.6. д

Институт проблем литья AH Украинской ССР (7! ) Заявнтель (54) . СПОСОБ ОТЛИВКИ СЛИТКОВ

Изобретение относится к металлургии, а конкретнее к способам попучения слитков.

Основной проблемой, возникающей при производстве крупных и сверхкрупных слитков, является развитие значительной зональной химической и структурной неоднородности вследствие развития лнквацнонных и усадочных процессов, обусловленных большой продолжительностью затвердевания таких слитков и оказывающих отрицательное влияние на качество слитков.

Известны три основных направления в решении указанной проблемы: удаление центральной дефектной зоны слитка с последующим заполнением образующейся полости жидким метаппом, развитие электрошлаковой технологии и изыскание мероприятий по интенсификации затвердевання слитка.

В рамках третьего направления одним из наибопее перспективных является метод послойной отливки слитков, обеспечи

2 вающий резкое сокращение продолжительности нх эатвердевания путем разбивки слитка на изолированные слои, параллельные основной поверхности теплоотвода, и имеющих минимальную, определяемую их толщиной, продолжительность затвердевания (1)

Главным условием успешной реализации укаэанного метода является обеспечение надежного сваривания слоев npw нх автономном затвердевании, определяемого оптимальным соотношением между температурно-временным интервалом заливки слоев, их размерами и режимом защиты поверхности свариваемых слоев

15 от окисления, Однако известные существукяпие щеемы по обеспечению сваривания слоев связаны, как правило, с введением s цикл получения заготовок дополнительных дорогостояяих и трудоемких технологических процессов (специальная длительная термообработка, прокатка на, блюминге, горячая прокатка) и могут дать пойожи950486 4 х выбирается из условия равенства продол- жительности их затвердевания. тельные результаты лищь при повышенны степенях высокотемпературной пластической деформации и непригодны для производства крупных слитков и поковок с удОРлетворительнОй тти Гой структуройэ 5 подвергатошнхся в дальнейшем ковке (2) ..

Наиболее близким к изобретению, является способ, в котором заливку Очередного слоя при послойнотт отливке слитков производят в момент частичного зртвер- 1о девания предыдущего слоя при толщине кристаллизуюшейся оболочки, равной 1/81/10 толшнны слоя металла, заливаемого в полость между формирующейся частью слитка H подвижной стенкой кристаллизатора (3) .

Однако аналитические расчеты свидетельствуют о том, что при рекомендуек.ом интервале заливки слоев возможно псиное вторичное расплавление частично затвердевшего спея, при этом неизбежно увеличение продолжительности пребыва-. ния значительных объемов слитка в двухфазном состоянии, что обуславл;ивает интенсивное развитие химической и физической неоднородности и не обеспечивают требуемого качества слитков. Кроме того, указанные условия могут быть реализованы в частных случаях при совершенно определенных весьма лимжтированных тсапцинах свариваемых слоев, ограничиваемых возможными скоростями вытягивания слитка из кристаллиэатора. Указанный способ не позволя.т осуществить отливку крупных и сверхкрутптътх (Д Р 3000 мм)

Зс слитков и заготовок при резком сокращении времз:-ти их затвердевания.

Целью изобретения является создание условий для надежного сваривания слоев л при послойной отливке слитков практически любого веса, снижения уровня химич еской и структурной неоднородности путем обеспечения автономного затвердевания слоев и, тем самым, резкого сокрашения общей продолжительности затвердевания слитка при одновременном обеспечении достаточной степени чистоты свариваемых поверхностей.

Поставленная цель достигается тем, чго согласно способу отливки слитков, сначала отливают центральный слиток (стержень) с размерами поперечнсл"о се чения в пределах 0,15-0,5 or соответ ствукецих размеров суммарного . (заданного) слитка, отливку последующих слоев щоизводят с интервалом, равным 20-70% от продолжителъности затвердевания предыдущего слоя, при этом толщина слоев

Огливку слОеВ произВодят с разделительньтм манжетОм пОд шлакОм дВух различных составов.

Указанные параметры слоев, в том числе и центрального стержня, а также интервал заливки, реализуются практически для всего существующего в настоящее время сортатмента слитков, и прежде всего крупных и сверхкрупных. При этом указанный нижний предел размеров центрального слитка (стержня) относится к слиткам более крупного раэвеса, а выбор интервала заливки слоев определяется их количеством и, соответственно, размерами.

При соблюдении указанных параметров Отливки многОслОйных слиткОВ Важ нейшим условием надежного сваривания слоев является достаточная чистота свариваемых поверхностей, достигаемая в предлат аемом способе обработкой поверхностей слоев жидким синтетическим шлаком. Причем заттивку слоев, кроме внут. реннего, производят под слоем шлака двух составов с разделительным манжетом (перегородкой). Для очистки зоны контак та слоев на зеркале металла В .тространстве между поверхностью отлитого слоя и манжетом наводится специальный, "агрессивный" по отношению к ранее образованному на поверхности отлитого слоя гарнисажу, а между манжетой и стенкой изложницы следующего размера наводится обычный (для данного состава металла) защитный шлак. При интервале заливки слоев менее 20% от продсажительности затвсрдсвания предыдущего слоя возможно полное его вторичное расплавление, увеличение продолжительности пребывания значительных объемов

cmrr a в двухфазном состоянии и, как следствие, повышение химической и структурной неоднородности слитка. При увеличении интервала заливки слоев свыше 70% от продолжительности эатвердевания предыдущего слоя возможно отсутствие его частичного поверхностного оплавления, что может повлечь за собой частичную или полную несвариваемость слоев и резкое ухудшение качества слитка в целом. Кроме того, в этом спучае возможно возникновение встречного фронта кристаллизапии и связанных с этим явлением усадочных дефектов.

5 9

Следовательно, указанные интервалы заливки слоев (20-70%) обеспечивают обособленность затвердевания слоев, уменьшение общего времащ затвердевания всего слитка, а также минимальное оглавление поверхности отлитого слоя и создание условий дпя надежного сваривания слоев.

При выборе размеров поперечного сечения центрального слитка (стержня) вне указанных предепов (0,15-0,5 от размеров поперечного сечения всего слитка) может произойти его полное вторичное расплавление и, следовательно, увеличение общего времени затвердевания с вытека ошими отсюда отрицательными последствиями, возможно создание условий дпя несваривания следующего слоя из-за достаточно мощного теплоотвода внутрь этого слитка (стержня).

Способ осушествпяют следующим обpBsoMe

Приведен технологический процесс от- . ливки многослойного, отпиваемого в четыре приема, кузнечного слитка массой

430 т из стали 35П, имеющего средний диаметр в пределах 3500 мм (основные параметры рассчитаны мегодом электротепповой аналогии) .

Вначш е отливается внутренний слиток (стериень) диаметром 800 мм, через 1,3 ч, что составляет 70% времени его затвердевания, производится отливка второго споя толщиной 400 мм, затем с ин-ервалом в 2,5-2,8 ч отутиваются третий и четвертый слои (продопжительность затвердевания каждого слоя находится в пределах 4-.5 ч). Тогппина третьего слоя

475 мм, четвертого 500 мм. Таким образом, время полного затвердевания суммарного (заданного) слитка 12-14 ч, чго в 3,5-4 раза меньше времени затвердевания такого спитка, сбиваемого по обычной технологии. При этом обеспечивается автономность затвердевания каждого слоя, ширина зоньп двухфазного состояния не превышает 380 мм, а вре мя пребывания в ней объемов стали не более 5,5 ч, что соответствует приблизительно времени затвердевания слитка массой 40 т.

50486 лей фторцдов и хлорицов, а в пространсч ве.между манжетом и стенкой изпожницы следующего размера - обратный шпак, например чипа АН-Ш200.

Применение изобретения позволяет получать слитки и отливки п шгшчески любой массы с повышенными физико-механическими свойствами, многосло йные слитки с дифференцированными свойства10 ми, а также полые спички дпя нужд тяжелого и энергетического машиностроения, основного поставшика валков хоподного и горячего проката, крутпых пустотелых и монолитных поковок дпя валков

15 судовых двигателей и т.д. Производство биметаллических многослойных валков позволяет достигнугь увеличения их ресурса в 1,5-1,8 раза при значительной экономии дорогостоящих легированных сталей. Ожидаемый технико-экономический эффект составляет около 0,5 мпн.. руб. в год. включающий отливку центрального слит30 ка с последующей заЛивкой металла в

55

Отливка второго, тречъего и четвертого акоев ведется с разделительным манжетом, который конструктивно выполнен подвижным (ппаваюшим"), поднимаюшимся на зеркапе между манжетом и поверхностью отлитого слоя, наводится шлак, представляюший собой расплав соФормула изобретения

1. Способ отливки слитков, в том числе под жщпсим синтетическим шлаком, вертикальные полости, образованные . боковой поверхностью ранее отлитого слитка и стенкой изложницы следующего размера, до получения всего слитка, о т— л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью снижения ровня химической и структурной неоднородности, сокращения обшей продопжительности затвердевания слитка, а также обеспечения надежного сваривания слоев, заливку слоев производят с интервапом, равным 20-70% продспжитепьности затвердевания предыдущего слоя, топшину слоев задают из условия равенства |гродопжитепьности их затвердевания, при этом размеры поперечного сечения центрального слитка выбирают в пределах О, 15-0,50 размеров поперечного сечения всего слитка.

2. Способ по п. 1, о т п и ч а ю— шийся тем, что, с целью обеспечсния надежного удаления шлакового гарнисажа и окислов с поверхности ранее отлитого слоя и одновременного получения запцгтного покрытия на наружной поверхности отливаемого слоя, отливку слоев производят с разделительным манжетом, под шлаком двух различных составов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Германн Э. Непрерывное литье.

Металлургиздат, 1961, с. 324, 325, 345-348.

950486

2. Заявка Японии М 53-72732, кл. 11 В 083, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

N 496091, mr. В 22 D 11/00, 1975.

Составитель Ю. Яковлев

Редактор И. Митровка ТехредЖ КастелевичКорректор Н. Король

Заказ 5820/14, Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

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