Способ непрерывной разливки металла

Способ непрерывной разливки металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик (ii 908487

{6l ) Дополнительное к авт. свид-ву h 437331 (22) Заявлено 11. 03. 80 (21) 2891685/22- 02 с присоединением заявки .% (23) П риоритет

Опубликовано 28.02.82. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 02. 03. 82 (5 I ) M. Кл.

В 22 0 11/00

Гаеударствсннь4 квиитет

СССР во днам им5рвтенкй и атцытиЙ (53) УДК621. 746 .

° 27(088.8) (72) Авторы изобретения

В,С. шипилов, В.Р. Кожеуров, А.И. Батурин и А.С. Цербаков (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к металлургии, а конкретнее к непрерывному литью металлов.

По основному авт.cs. Ю 437331 известен способ непрерывной разливки металла с использованием электромагнитного поля индуктора для удержания расплава в заданных контурах отливки применением принудительного охлаждения и формирующих отдельные эле-. менты внешнего контура отливки твердых поверхностей, в соответствии с которым над закристаллиэовавшейся частью слитка сохраняют слой жидкого металла высотой 15-80 мм, а охлаждающую среду подают на боковую поверхность слитка вблизи жидкой зоны на расстоянии, обеспечивающем расположение фронта кристаллизации на поверх" ности слитка в пределах высоты индуктора (1 j.

Недостаток известного способа заключается в том, что область его эффективного применения ограничивается отливками, толщина попереченого сечения которых превышает 80-400 мм. При литье слитков меньших сечений, в частности полос, вследствие недостаточного количества жидкого металла в лунке слитка поддержание постоянного положения фронта кристаллизации становится весьма трудной проблемой, так как уровень жидкого металла в кристаллизаторе подвержен неизбежным

1О колебаниям. Затвердевание металла может при этом распространяться до верхнего мениска жидкой эоны слитка с частичным или полным нарушением непрерывности процесса формирования

15 слитка. В результате могут возникнуть также проливы жидкого металла до эоны охлаждения и выброс его при взаимодействии с охлаждающей средой.

Указанные обстоятельства не дают возможности получить известным способом отливки толщиной менее 80 мм с качественной поверхностью и внутренней структурой.

908487 4

Цель изобретения — повышение каче тза поверхности и структуры отлизаем.l>< полос толщиной до 80 мм и обе"пэчение устойчивости процесса литья.

Цепь достигается тем, что объем сло;. »(и .><ого >(етаг!Ла над формирую,à>1с: —. " .аст ю слитка определяют из длины этого слоя к ширине слитка— пределах 1,05-1,5, а угол падения

c зуй Охгадиталя !а поверхность слитка ппаяно изменя!от от 10-40 в начале (>

1-1 Л Я !

- . .=Отеж схематично и зображено ус — о.-, :. -,яа,Для Осу! ест вл(н>!я предло и« .«-incn пособа . 2!<сономРтриЯ с час ч!н ь! и р а, о p? o и .

У.-.—, p0,.c T го содержи т кольцевой э.лР.«твом->г!."Ит! ый индуктор 1, коллектор 2 с <>тяерстия ми на его внут ренй сс> I(обоащенной к слитку и .-.Осн о> 1, Над формчрующейся часть!о с;!1 | ., ., О(>(-а?Оо",:,и с"!Ой 5 >(иДкого ме т: c,>Р. г. (1;-;а и С/ И ". .j ОбОЗНаЧЕНЫ уГЛЬ и„,-, .;,;.:,, c оуи о.".,Oà(1; теля на поверхность сг,,тка 3 прямоугольного сечения, и; ающего толщину д и ширину 1, ь ji>(а>(и (>, ° и 1,1 ОООэь!эчены сООтвет с i ". o! :-:с ши рина и длина слОя 5 жидкО ГО

l" c Ã(>лла Io 3p.ркалу, Ванны, Олособ осущест вляется следующим обоаэом.

В .:(laü индуктора 1 вводят поддон 4, Оатдм э:(л!очаю!. электромагнитное поле индуктора и на поддон заливают распх,аале;-н !й ма"алл,пеовая порция кото 3)co 1. сталливуется в контакте с под о.ом, а чезакоисталлизовавшаяся - агть " еталла удРоживc!GTся электро

; аг1-.ит,":ым полем индуктооа, параметры которо"o выкроены таким образом, чтобы

Обеспечить получение заданной формы и размеров поперечного сечения слитка, причем силь! электромагнитного поля, яоздечствующие на кристаллизую- 55 шипя слиток, напоавлены в сторону и 0 О.-ь.-ой оси последнего по нормали !

< по е .-.ности металла. Затем непрерывсоотношения

>; — (1п-50) (l 3) (2)(Р " / г,-. О - ол1!!Ина слитка; 7 шиоина слитка; поч э(оч отно1>>ение ширины слоя жидкого металла к толщине сли ка выдер">(чв",þò в пр::. .делах 2-20, отношение п,ouесса пои минимальной скорости (> ! ить(ло 70-Ч0 по достижении указан-!Ой с <ооостью огп чмального значе5

ЗО но опускают поддон 4 с плавно возрастающей скоростью, вытягивая тем самым закристаллизовавшийся слиток 3 из индуктора 1, Одновременно с началом вытягивания на поверхность слитка через коллектор 2 начинают подавать жидкий охладитель, например во0 ду, под углом 10-40 к этой поверхности.

Над формирующейся частью слитка образуют и постоянно поддерживают избыточный слой 5 жидкого металла высотой 15-80 мм причем объем указанного слоя определяют из соотношения

М =P10-50) + (1 3 Р3 где Π— толщина слитка, ширина. слитка.

Отношение ширины К слоя жидкого металла к толщине С! слитка выдерживают в пределах 2-20, а отношение длины 1„! слоя жидкого металла к ширине 1 слитка — в пределах 1,05-1,5.

По мере увеличения скорости опускания поддона (скорости литья7 плавно увеличивают и угол падения струй охладителя на поверхность слитка таким образом, что по достинению скоростью литья оптимального (технологического) значения этот угол становится равным

70-90, иначе говоря, с этого момента о и до конца процесса струи охладителя подают и; актически под прямым углом к повер;":ости слитка сразу же за нижним срезом индуктора.

Иидкий металл, образуюций слой над формирующимся слитком, удерживается от растекания или только силами электромагнитного поля индуктора или комбинированными средствами электромагнитными силами индуктора и ограничиваюцими стенками, выполненными из огнеупорного или теплоиэоляционного материала.

При уменьшении величины отношения

К 11

> — ниже 2,0 а — ниже 1 05 происходит

1 преждевременное затвердевание металла с боковой поверхности слитка с нарушением заданной его геометрии. Увеличение отношения — csepx 20 практичес1 (> ки нецелесообразно и ведет к усложнению конструкции устройства. При этом площадь зеркала ванны резко увеличивается, и эа счет теплоотдачи в атмосферу с ее поверхности возможна кристаллизация металла в объеме избыточного слоя и нарушение непрерывности процесса.

5 084,,; ь

П ри подаче охлади теля под у глом та которого составляет 40 мм, а ширименьше 10 в начале процесса и мень- на и длина (по зеркалу ванны) — ссотше 70 по достижении оптимальной ско- ветственно 80 и 500 мм. рости литья фронт кристаллизации выхо- СKooocTs evTst-veaHas crtulTка (onyc дит из эоны действия злектромагнитно- з кания поддона) плавно изменяют от

ro поля, что ведет к проливу металла 50 мм/мин в начальный момент процеси нарушению непрерывности процесса са таким образом, что в течение 20 с литья. ее значение достигает 1200 мм/с, что

Увеличение угла падения струй ох- соответствует технологической скоросе ладителя сверх 40 в начале процесса 10 ти литья. Одновременно плавно изменяи сверх Я0 при оптимальной скорос" ют угол подачи струй воды ee„поеерхти литья ведет к перемещению фронта ность слитка с 15" 20 до 70-80 . Дакристаллизации в объем избыточного лее скорость и угол подачи охладитеслоя жидкого металла, нарушению за- ля сохраняют постоянными до конца данной геометрии слитка и забрызгива- 1 процесса. о нию охладителя выше фрола кристаллизации, что сказывается на ухудшении качества поверхности слитка.

С целью сравнения отливают также полосы толщиной 120 мм из тех же сплавов по известному режиму, т. е. с созданием избыточного слоя металла, не регламентированного по объему, ширине и длине и без регулирования места подачи охладителя в ходе пооцесса.

Механические свой ства

Макроструктура

Качество поверхности

Сплав

Режим литья

6g МПа Ф

Д16

360

Гладкая, без ликвационных наплывов, волнистость не более 2 мм

Мелкозернистая, плотная размер зерна

0,1-0,3 мм

Предлагаемый (полоса толщиной 10 мм) АМГ6

380

8,2

Д!6

170

Мелкозернистая, размер зерна 0,51,5 мм

Гладкая, беэ ликвационных наплывов, с волнистостью

3-5 мм

Известный (полоса толщиной

120 мм) АМГ6

260

АД1

Пример. Из алюминиевых сплавов Д16, АМГб и АД1 отливают полосы толщиной 10 мм и ши риной 400 мм. Литье осуществляют полунепрерывным методом на литейной машине, оснащенной формообразующим индуктором, питаемым

23 электрическим током напряжением 1830 8 и частотой 2400 Гц.

На введенную в индуктор затравку поддон) заливают расплавленный металл при 700-730 С. Подачу охладителя (,воды ) из коллектора в начале процесса литья осуществляют под углом

15-20 к поверхности слитка. Над фор-- о мирующейся частью слитка образуют из- 3. быточный слой жидкого металла, высоПопытки получить известным .способом полосу толщиной 80 мм и менее не увенчались успехом, так как при заливке расплава на затравку происходит черезвычайно быстрое затвердевание его до мениска слитка.

Отлитые полосы подвергают визуальному осмотру, а также контролю макроструктуры и механических свойств.Результаты проведенного эксперимента сведены в таблицу.

908»87

Ка>< видно из приведенной таблицы, сравниваемые полосы имеют гладкую поверхность и мелкозернистую макроструктуру, однако полосы, отлитые по предлагаемому способу, обладают заметно меньшей волнистостью и значительно более мелким макрозерном. Вместе с тем прочность полос, отлитых предлагаемым способом из сплавов Д16 и

Аг<Г6, на 30-503, а относительное уд- >г> линение - в 3-4 раза выше, чем у полос, отлитых известным способом. Полоса Из сплава АД1, отлитая предлагаемым способом, .имеет показатели прочности на 20>,", а относительного удли- 35 нения - на 353 выше, чем у полосы, полученной по известному способу.

Отлитые полосы затем успешно прокатывают в холодном состоянии. 29

Создание и поддержание в течение всего цикла литья избыточного слоя жидкого металла, объем и геометрические размеры которого подчиняются соотношениям, регламентированным предлага->> емым изобретением, позволяет устранить влияние на процесс литья кратковременных задержек подачи расплава, уменьшения количества жидкого металла„ поступающегО в лунку слитка или Остановки процесса вытягивания, что часто имеет место в промышленной практике.

Пос;<ольку изоыточный объем расплава над слит Io>I выпОлняет функцHIo тепло" волy ак><умуллтора эат верде ван,>е ><<ид4 кой зоны над формирующимся слитком за время -;ак:,Iõ эадер><;к не успевает IIpciизсй- -и и сохраняе-ся устойчивость пас.<ес-.ов ><:Tl":л, ч-,о особенно важно Q щин, напр.:;ер пс>-ос толщиной до 80 мм.

Регламентированное в начальный период литья изменение места подачи Ох ладителя от наиболее удаленного от ин ду ктора (у гол пода чи 1 0- <>О ) до наиД 45 более близкого к индуктору (угол подачи 70-go ) обеспечивает надежное поддержание фронта кристаллизации в пределах высоты индуктора на постоянном уровне при возрастании скорости

5О литья от нуля до оптимального (технологического> значения. Указанное обстоятельство с одной стороны способствует достижению того же положительного эффекта, что и предыдущий прием, T.å, повышение устойчивости процесса литья при получении полос толщиной до 80 мм, а с другой стороны позволяет повысить качество поверхности и внутренней структуры слитка.

При непрсрывном литье слитков малых толщин, в частности полос, за счет обработки >«идкого металла электромагнитным полем и быстрого охлаждения отл><вки образуетcR мелкозернистая структура по всему сечению металла и резко повышаются механические свойства, особенно пласTè÷íîñòü. Так, например, пластичность алюминиевых сплавов Д16 и Ю1Гб возрастает в 3-4 раза по сравнению с литьем известными способами, .что позволяет осуществлять хоподну>ю прокатку литого материала и отказаться от отливки слитков больших сечений., используемых в настоящее время для получения горячекатаного подката.

Получение литых полос малой толщины (до 80 мм) для последующеЙ холодной прокатки исключает необходимость применения печей гомогенизации слитков, устройс-в для разрезки и фрезеровки слитков, печей нагрева под прокатку, станов горячей прокатки. При, \ этом„как показывают предварительные расчеть, следуст ожидать повышения выхода годной продукции на 10-304 на одну тонну годного по сравнению с действуюцей технологией. формула изобретения

Ci I;:::об неп рерь!аной разливки иеталла liQ BBT; cB. 1! >>37331,. о т л и ч а ю щ:; Й с я .:-еи., что, с целью повышения ка-<ества поверхности и структуры от-;." ваBI;üI;< <голос толщиной до 80 мм и обеспечения у тойчивости процесса !1! т ь я,, об ьем слоя ><идкого металла над фоI::i<и рую<ц!ейся час ью свитка Определя:зт из c0oTHocíèя =((10-so) + (.-3) Д 8, где О - толщина слитка; ширина слитка:

<> при этом oTHîø"-ние ширины слоя жидкого металла к толц!ине слитка выдерживают в пределах 2-20, отношение длины этого слоя к ширине слитка - в пределах 1,0р" 1,, а угол падения струй охладителя на поверхность слитка плавно изменяют от 10-ч>0 в нача0 ле процесса при минимальной скорости литья до 70-90 по достижении

О указанной скоростью оптимального значения, Источники информации„ принятые во внимание при экспертизе

1. Двторское свидетельство CCCP 1 «3733 1, кл . В 22 о 1 1/00, 1977, Составитель Я. Попов

Редактор М. Янович Texpeg А. Бабинец Корректор N. Ыароши

Заказ 696/12 Тираж 853 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва M-35 Раушская наб. . 4/5 ь л 2 2 6 билиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 .