Способ непрерывного литья труб из серого чугуна

Способ непрерывного литья труб из серого чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

« 647058

Союз Советекия

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву(51) М. Кл. (22) Заявлено 09. 04. 76 (21) 2345875/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

В 22 Л3 11/00

Гааударатааиивй каиатат

СССР аа далам азабратанай и аткрытий

Опубликовано15.02.79.Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 18.02.79 (5З) lLK 621.746, . 047 (088. 8) (72) Авторы В. Ф. Бевза, Е. И. Марукович, И. И. Лрейшев, H. И. Волков, изобретения Ю. А. Рогов, М. Н. Клейнер, В. С. Мазько и Г. Е. Иванов

Могилевский филиал Физико-технического иаггитута

АН Белорусской ССР (71) Заявитель

t (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ТРУБ

ИЗ СЕРОГО ЧУГУНА

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов и сплавов, Известен способ непрерывного, литья полых чугунных заготовок, включающий подачу металла в кристаллизатор и циклическое йытягивание затвердевающей отливки вверх.

Однако известный способ не позволяет стабильно получать тонкостенные чугунные,трубы правильной геометрической формы без отбела. Затвердевание начальной корки происходит при большой интенсивности отвода тепла (коэффициент теплоотдачи составляет около 6-10 Вт/м ° град). При этом кристаллизация чугуна идет с образованием дендритов аустенита и ледебуритной эвтектики.

Профиль кристаллизатора обеспечивает высокую интенсивность теплоотвода от поверхности затвердевающей отливки в течение всего времени ее формирования, что исключает распад эвтектического цементита. В результате труба получается с частичным или сплошным отбелом. При этом на внутренней поверхности образуются кольцевые приливы с увеличением толщины стенки более чем иа 1,5 мм, что объясняется наличием теплообмена на мениске жидкого металла.

Для устранения этих недостатков можно уровень жидкого металла держать на высоте

50 — 100 мм над верхним торцом кристаллизатора. Однако высокий уровень жидкого металла способствует резкому разогреву корки после выхода ее из кристаллизатора, что обусловливает возникновение значительных термических напряжений в стенке отливки и искажение профиля трубы. При получении труб с толщиной стенки 2 — 10 мм высокий уровень жидкого металла часто приводит к проплавлению корки над кристаллизатором и прекращению процесса литья. Низкая стабильность процесса литья обусловливает1 ся также большими силами трения между стенкой кристаллизатора и наружной поверхностью отливки. Кроме того, большая длительность остановок по сравнению с длительностью движения отливки в течение одного цикла вызывает значительные динамичес® кие нагрузки на затвердевшую корку отливки при каждом цикле ее движения, что часто приводит к обрыву трубы. Гладкая рабочая поверхность кристаллизатора способствует

647058

10

30

S0 образованию неравномерного по периметру газового зазора между отливкой и кристаллизатором, что приводит к существенной разностенности стенки трубы в поперечном сечении.

По предлагаемому способу, с целью обеспечения стабильности процесса и получения качественных труб правильной геометрической формы без отбела в начале процесса заливку чугуна в кристаллизатор производят до уровня, равного 0,2 — 0,4 его высоты, выдерживают этот уровень в течение 2 — 5 с, затем уровень металла поднимают на высоту, равную 0,5 — 1,0 высоты кристаллизатора, при этом вытягивание отливки производят со скоростью 0,025 вЂ,12 м/с и с ускорением ее движения в течение цикла 1 — 6 м/с, а отношение времени движения отливки в течение цикла ко времени ее остановки поддерживают в пределах 1 — 3.

Процесс литья осуществляют следующим образом.

Через сифонную литниковую систему чугун при температуре 1280 — 1320 С заливают в медный водоохлаждаемый кристаллизатор (блок кристаллизаторов) с профилированной рабочей поверхностью, причем в начале процесса литья заполнение кристаллизатора производят до уровня, равного 0,2 — 0,4 его высоты, что составляет 50 — 70% высоты конусной части кристаллизатора, выдерживают этот уровень в течение 2 — 5 с и только потом начинают вытяжку затвердевшей корки вверх. После начала движения отливки уровень металла в кристаллизаторе поднимают на высоту, составляющую 0,5 — 1,0 высоты кристаллизатора, и сохраняют заданный уровень в течение всего процесса литья.

Описываемый режим начала вытяжки отливки обеспечивает быструю стабилизацию температуры жидкой ванны в кристаллизаторе, минимальные усилия срыва затвердевшей корки с поверхности кристаллизатора, надежное соединение этой корки с затравочным устройством и свободное прохождение начальной части отливки через верхнюю зону кристаллизатора, где на рабочей поверхности выполнены кольцевые выступы и впадины, причем диаметр выступов меньше диаметра конусНой части кристаллизатора в верхнем сечении, но больше диаметра в сечении, до которого заполняют кристаллизатор перед началом вытяжки.

Извлечение отливки осуществляют непрерывно по циклическому режиму с частотой

1 — 3 Гц/с. При этом время движения отливки в течение цикла в 1 — 3 раза больше времени ее остановки, что обеспечивает плавное перемешение отливки в течение цикла при средней скорости вытяжки 0,025 — 0,12 м/с и исключает большие динамические нагрузки на затвердевшую корку. Ведение процесса " литья- с ускорением движения отлйвки в те- чение цикла более.6 м/с приводит к обрыву формирующейся корки и прекращению процесса литья. Вытяжка отливки с максимальным ускорением в течение цикла менее 1 м/с не обеспечивает необходимой средней скорости движения отливки и определяет получение труб с наплывами и большой шероховатостью на внутренней поверхности. По мере выхода непрерывной отливки на заданную длину от нее периодически отрезают мерные трубы и укладывают в накопитель.

При литье тонкостенных чугунных труб, у которых отношение толшины стенки к радиусу 0,05 — 0,15, время формирования отливки находится в пределах 2 — 15 с.,- а это время каждое сечение отливки проходит через уровень металла в кристаллизаторе и выходит в зону вторичного охлаждения (на воздух) при температуре 890 — 910 С, причем в течение всего времени формирования отливки обеспечивают равномерный по периметру и изменяющийся только по высоте кристаллизатора отвод тепла от поверхности отливки, что исключает образование разностенности труб. Начальная корка в нижней зоне кристаллизатора затвердевает при большой интенсивности охлаждения (коэффициент теплоотдачи 6 - 10 Вт/м . град) .

Кристаллизация чугуна идет с образованием дендритов аустенита наряду с выделениями цементита и отдельных включений графита. Благодаря небольшому времени неподвижного состояния отливки относительно кристаллизатора в течение цикла и высокой средней скорости ее извлечения начальная корка не успевает переохлаждаться ниже 870 — 900 С и при последующем цикле движения переходит в вышележащую зону, где интенсивность охлаждения снижается за счет искусственного зазора между отливкой и кристаллизатором. Зазор создают увеличением диаметра кристаллизатора в направлении движения отливки, что обеспечивает также компенсацию предусадочного расширения чугуна. Снижение интенсивности охлаждения создает условия для кристаллизации чугуна без цементита и обеспечивает повышение температуры эвтектического цементита в наружных слоях отливки, образовавшегося при затвердевании начальной корки. Быстрота процесса графитизации в данном случае определяется высокими температурами и высокой первоначальной скоростью кристаллизации наружного слоя, что благоприятствует получению мелких включений цементита и, следовательно, большего количества центров для графитизации чугуна.

Однако повышение температуры затвердев- шей корки выше 1000 С может привести к ее короблению и искажению профиля трубы. Поэтому отливку пропускают через стабилизирующее устройство, выполненное на рабочей поверхности в верхней части кристаллизатора. Интенсивность охлаждения в стабилизируюшем устройстве увеличивает647058

Формула изобретения

Составитель В. Битков

Техред О. Луговая Корректор В. Куприянов

Тираж 944 Подписное

LlHИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открьпий

I I 3035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Корченко

Заказ 208/7 ся по сравнению со средней зоной кристаллизатора за счет специальных ограничителей, роль которых выполняют кольцевые выступы, предотвращающие коробление скользящей по ним отливки и понижающие ее температу- $ ру. При этом интенсивность охлаждения в стабилизирующем устройстве регулируют соотношением поверхностей выступов и впадин и высотой уровня металла так, чтобы температура отливки на выходе из кристаллизатора была 890 — 910 С.. Сифонная заливка металла и обильное питание фронта затвердевания жидким расплавом в течение всего времени формирования стенки отливки обеспечивают получение отливок с повышенной плотностью и высокими механическими свойствами металла. В результате получают тонкостенную чугунную трубу правильной геометрической формы без отбела с повышенной гидроплотностью.

Предлагаемый способ регламентйрует интенсивность теплоотвода от поверхности отливки на различных стадиях ее формирования, условия начала процесса литья и его продолжения по уровню зеркала ме- 25 талла, а также режимные параметры вытяжки отливки. Описываемый режим извлечения отливок создает оптимальные условия процесса литья и является необходимым элементом технологии литья тонкостенных чугунных труб методом непрерывного намораживания.

Способ непрерывного литья труб из сероro чугуна, включающий подачу металла в кристаллизатор и циклическое вытягивание затвердевающей отливки вверх, отличающий ся тем, что, с целью обеспечения стабильности процесса и получения качественных труб правильной геометрической формы без отбела, в начале процесса заливку чугуна в кристаллизатор производят до уровня, равного 0,2 — 0,4 его высоты, выдерживают этот уровень в течение 2 — 5 с, затем уровень металла поднимают на высоту, равную 0,5—

1,0 высоты кристаллизатора, при этом вытягивание отливки производят со скоростью

0,025 — 0,12 м/с и с ускорением ее движения в течение цикла 1 — 6 м/с, а отношение времени движения отливки в течение цикла ко времени ее остановки поддерживают в пределах 1 — 3.