Способ получения слитков

Способ получения слитков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о >753527 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 060378 (21) 2586024/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07,08.80. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 100880

Р1) К 3

В 22 П 11/00

Государственный комитет

СССР

R0 делам изобретений и открытий (53) УДК 621.746. . 047 (088, 8) (72) Авторы изобретения

Б. Н. Иангасаров, A.È. Чижиков, В. Н.Федоров и В.В.Солодовников (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении слитков путем послойного наращивания металла.

Известен способ получения заготовок, в котором используется прием послойного наращивания корки 11), Недостатком этого способа является возникновение границ между намараживаемдми слоями металла, в которых собираются различного рода загрязнения, приходящие из раэливаемого металла в виде ликвирующих элементов серы, фосфора и других,а также загрязнения, попадающие с поверхности прессующега инструмента.

Известен также способ разливки металлов, заключающийся" в том, чтю . 2О перед наморажив анием последующего слоя на поверхность слитка подают поток жидкого металла и сплавляют им слой металла ранее намораженной корки (2J . 25

Недостаткам указанного способа является затруднительность поддержания рабочей поверхности инструмента, сво" бодной от скардовин, затрудняющих формирование слитка хорсшего качества. Зр

Цель изобретения — исключение ликвации и получение слитков с однородной мелкозернистой структурой металла по всему сечению и лишенных ликвации. цель достигается тем, что послойное наращивание слитка производят из раздробленных и охлажденных да твердожидкого состояния чистиц металла, при этом после наращивания каждого слоя его поверхность обдувают нейт ральным газом до полного затвердения.

Способ поясняется чертежом, Иэ емкости 1 жидкий металл подается по металлопроноду 2 эа счет эжектирования его инертным газом, подаваервам по трубке 3. В эжекторе 4, изготовленном, например, иэ огнеупорного материала, металл дробится на мелкие капельки заданной фракции и выбрасывается факелом 5 также с заданным углам раскрытия, B частности в зависимостии от необходимой величины напыляемай площади. Факел 5 замкнут в охлаждаемом кожухе 6, который отводит тепла излучения факела. Факел 5, состоящий из мелких капелек металла, достигает в начале поверхности затравки 7, а затем и слитка 8 по мере его нара753527 щивания и вытягивания в охлаждаеьый кристаллизатор 9. Перед входом факела в кристаллизатор его формируют коллиматором (на чертеже не показан), после чего факел точно вписывается в профиль слитка. К моменту достижения торца слитка 8 капельки оказываются охV лажденными инертным газом, который, уходя через отнерстие в ко <ухе 6,,уносит тепло, а также эа счет тепла излучения, уносилым охлайителем, циркулирующим н кожухе б. Оба из указан- 1() ных путей отвода тепла регулируются для достижения необходимого теплоотбора от капель металла. В этих случаях от металла может отбираться тепло его перегрева, а также часть или 1Я полностью скрытая теплота кристаллизации. Таким образом, частицы металла, разогнанные газом до необходимой скорости, достигающей сверхзвуковой, свариваются в плотный- монолит., После- 2О дующий теплоотбор от него протекает .в кристаллизаторе. Формирование слитка по предлагаемому способу протекает в условиях полного". подавления ликвационных, процессов с ранномерно распределенной мелкозернистой структурой литого металла.

Угол раэдвига напыляющий струи газа регулируется в широких пределах (от 45о до 5О). Влагодаря высокой скорости полета капель длина факела

3() может достигать трех метров, сохраняя при этом достаточную кинетическую энергию. Эти дна обстоятельства обеспечивают получение металлических деталей напылением сложной конфигурации с абсолютно равномерной однородной литой структурой без усадочных раковин и без остатков металла на литнике.

В качестве нейтрального газа при- 4() меняют аргон, азот, В отдельных случаях применяют обычный воздух, например, при получении отдельных отливок из чугуна, Наращивание осуществляют на нижние поверхности, а также на верхние (потолочные) и боковые поверхности слитков.

При получении слитков из некоторых металлов и сплавов, например высокотеплопроводных, факел охлаждают ограниченно или даже подогревают, применяя, н частности, отражающие тепло поверхности. Это позволяет выравнить температуру по сечению факела, а внешние его слои оказываются при этом достаточно горячими и при входе в форму обеспечивают получение поверхности слитка высокого качества.

Предложенный способ получения слитков реализуется следующим образом.бО

При получении слитка из углеродистой стали, имеющей температуру ликвидуса 1520оС, а солидуса 1490бС, металл, перегретый до температуры выщв ликвидуса на 20 С, подают из емкости 65

1 по металлопроводу 2 инертным газом в эжек тор 4. Нейтральный гаэ (азот или аргон) подается со скоростью, достигающей и превосходящей звуковую скорость (сотни метров в секунду), В эжекторе струн металла регулируется

При этом создается кучность факела с четко выраженными границами, а так» же регулируется размер получаемых частиц распыляемого металла. Форму устанавливают на,.определенном расстоянии от эжектора, в зависимости от того, в каком температурном состоянии осуществляется формирование поверхностных слоев на торце слитка, Предельные значения этого расстояния определяются из следующих данных, Известно, что при распылении жидкого металла удается получать размер частиц диаметром 0,05 м.

Имеются сведения о получении более тонких порсшков размером от 0,1 до О 001 мм. При этом скорость их

Р

3 6 охл аждени я дос ти гает 10 — 10 град/с .

При ни мая ср еднюю с кор ост ь д вижения распыленных частиц 300 м/с и среднюю скорость охлаждения частиц

10 град/с, определяется снижение тем, це р атуры ф акел а час тиц.

Для формирования поверхностных слоев торца слитка при температурах в твердожидком состоянии дно формы необходимо устанавливать в пределах

1 метра от эжектора, При этом отбирается перегрев стали и часть скрыт ой теплоты крист алли з ации .

В соответствии с приведенным расчетом уже на расстоянии 1 м от эжектора отбирается практически вся скрытая теплота кристаллизации (так как охлаждение на 330 С практически равноценно снятию величины скрытой теплоты кристаллизации стали) .

Таким образом, в пределах 1 м от эжектора можно намораживать слои металла с различной степенью отбора скрытой теплоты кристаллизации. Точное расстояние устанавливается опытным путем. Для сохранения идентичности условий форьырования слитка по мере наращивания толщины слоев слитка форму опускают с тем, чтобы торец слитка находился на заданном пос.тоянном расстоянии.

Для достижения послойного наращивания слитка иэ раздробленных и охлаж. денных до твердо-жидкого состояния частиц металла форму перемещают н горизонтальном направлении.Для этого факел брызг подает на дно формы к одной из ее кромок. При этом площадь факела занимает от 1/2 до 1/10 площади поперечного сечения формы (кристаллизатора). Причем с момента подачи факела брызг форма горизонтально движется, пока кромка факела не достигнет противоположной стенки форьы,.После. этого форма меняет, свое направление,и,таким образом,форма движется циклично с on753527 ределенной скоростью, а последовательно за движением факела металла следует факел нейтрального газа, направленный на поверхность только что нанесенного слоя с целью его охлаждения.

При каждом цикле на торце слитка нара- 5 авив ается слой твердого металла.

В связи с этим форму опускают вниз в соответствии со скоростью наращивания слоев металла на торце слитка и после охлаждения слитка его извлекают из формы кристаллизатора.

Видоизменением способа является создание слоев из частиц с полностью снятой скрытой теплотой кристаллизации и имеющих температуру вплоть до значений, применяемых при обычной пластической деформации стаи (12001250ОC), В этом случае расстояние зоны охлаждения факела увеличивается и находится в пределах 1-3 метров от эжектора. Эта эона устанавливается опытным путем. Расчеты пок азывают, что при температурах твердых частиц стали от самых -высоких до 1200-1250 С давления, создавае же летящими частицами, являются достаточными для плас- 5 тической деформации и получения плотной заготовки или слитка из только что затвердевших частиц. Этот путь создания слитка полностью исключает всякое нежелательное перераспределение ляквации за пределами одной частицы.

Видоизменение осуществления способа послойного наращивания слитка состоит также в том, что факел металла 35 перемещают по торцу слитк а, а з а факелом следует охлаждаемая струя нейтрального газа, Видоизменением способа является также то, что с целью получения 40 биме таллическ ой отливки, н аращив ание ее осуществляют двумя факелами, разбрызгивающими по очереди металла различных составов.

При создании достаточно мощных фа. келов металла предлагаемым способом изготавливают. крупные металлические изделия сложной формы.

Особо успешно данным способом наращиваются трубные заготовки.

При этом ее наращивание осуществляют с торца одним или нескблькими факелами, например, при вращении заготовок вокруг ее оси с обдуванием нейтральным газом участков между факелами.

Предлагаемый способ особо, полезен при изготовлении слитков и отливок из труднодеформируемях металлов, инструментальных сталей вольфрама, молибдена, их сплавов, легких металлов их сплавов, чугуна и его:сплавов.Способ позволяет получать готовые детали с минимальной механической обработкой или с полным ее исключением.

Формула изобретения

Способ получения слитков, включающий послойное его наращивание, о тли ч ающийс я тем, что, сцелью исключения ликвации и получения однородной мелкозернистой структуры по всему сечению слитка, послойное наращивание слитка производят из раздробленных и охлажденных до твердожидкого состояния частиц металла, при этом после наращивания каждого слоя его поверхность обдувают нейтральным газом до полного затвердевания.

И" точники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 231070 кл. В 22 D 11/00, 1964, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 475115, кл. В 22 D 11/00, 1971 (прототип).

753527

Составитель В. Любе акин

Техред Н,Бабурка

Корректор И. Муска

Редактор С. Титова филиал ППП Патент > г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Бак аэ 4806/7 Тираж 889 Подписи ое

ЦЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5