Способ непрерывного литья

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ крупногабаритных слитков из легких модифицированных сплавов, преимущественно на основе алюминия, включающий подачу расплава в кристаллизатор, его обработку ультразвуком и вытягивание формируемого слитка, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности и снижения трещинообразования слитка, ультразвуковую обработку расплава ведут равномерно по сечению слитка с интенсивностью ультразвука 1-5 Вт/см², погружая излучающие поверхности в лунки жидкого металла на величину, равную 5-20% ее глубины, причем слиток вытягивают со скоростью 1-4 см/мин, а температуру разливаемого металла поддерживают на 60-150^oС выше ликвидуса.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве при литье круглых и плоских слитков из алюминиевых и магниевых сплавов, идущих на изготовление крупногабаритных деформированных полуфабрикатов плит, поковок, профилей и др.
Крупные слитки алюминиевых сплавов диаметром свыше 600 мм и сечением 1200х400 мм и более, получаемые литьем с малыми скоростями, характеризуются грубозернистой веерной структурой, повышенной концентрацией водорода и пористостью даже при литье слитков из вакуумированного металла.
Особенности формирования структуры крупногабаритных слитков и возникающая пористость приводят к снижению пластичности слитка и увеличению склонности к трещинообразованию при литье, ограничивая предельные размеры отливаемых круглых и плоских слитков.
Применяемые на практике методы измельчения структуры слитка за счет введения в шихту модификаторов (Ti, Zr и др.) зародышевого действия не позволяют исключить появление грубозернистой структуры.
Поставленную задачу можно решить путем использования в технологии литья ультразвуковой обработки расплава.
Известен способ непрерывного литья легкого сплава с обработкой расплава ультразвуком с целью получения измельченного субдендритного зерна. По этому способу расплав в жидкой ванне слитка обрабатывают ультразвуком интенсивностью не менее 20 Вт/см² сечения слитка, при этом перегревают лунку слитка на 10-15^оС и в состав сплава вводят не менее 0,1 мас. модификаторов из числа Ti, Zr и др.
Этот способ относится к литью слитков малых сечений, где применяют высокие (5-30 см/мин) скорости литья и ультразвуковая обработка расплава в лунке соответственно проводится кратковременно.
При литье крупногабаритных слитков известный способ не может быть реализован. Создание указанной выше интенсивности по сечению слитков размером 600-1000 мкм при малых скоростях литья (1-2 см/мин) и соответственно увеличение длительности обработки может вызвать значительный перегрев лунки, увеличение ее размеров и выход жидкой части слитка за пределы кристаллизатора.
Целью изобретения является измельчение структуры крупногабаритного слитка из алюминиевых сплавов и тем самым повышение пластичности и снижение трещинообразования при литье.
Цель достигается тем, что в способе непрерывного литья крупногабаритных слитков из легких модифицированных сплавов, преимущественно на основе алюминия, включающем подачу расплава в кристаллизатор, его обработку ультразвуком и вытягивание формируемого слитка, ультразвуковую обработку расплава ведут равномерно по сечению слитка с интенсивностью ультразвука 1-5 Вт/см², погружая излучающие поверхности в лунку жидкого металла на величину равную 5-20% ее глубины, причем слиток вытягивают со скоростью от 1,0 до 4,0 см/мин, а температура разливаемого металла поддерживают на 60-150^оС выше ликвидуса.
П р и м е р 1. В кристаллизатор диаметром 74 мм по известному способу отливали слиток из сплава Д16ч следующего состава, Cu 4,5 Mg 1,6 Mn 0,7 Fe 0,07 Si 0,08 Ti 0,03 Zr 0,15
Слиток отливали со скоростью 23,0 см/мин при температуре расплава 720^оС и интенсивности ультразвуковой обработки 23-24 Вт/1 см² площади поперечного сечения слитка.
При этом развитие кавитационных процессов обеспечивало перегрев жидкой ванны слитка на 10-15^оС выше температуры ликвидус данного сплава.
В результате ультразвуковой обработки расплава при кристаллизации по известному способу средний размер литого зерна слитка диаметром 74 мм уменьшился с 270 до 28-35 мкм.
Данный способ эффективен для отливки слитков малых и средних сечений (до 300 мм).
Использование известного способа при литье слитков диаметром 650 мм в виду снижения скорости литья до 2,0 см/мин и соответственно увеличения длительности кавитационной обработки расплава в жидкой лунке слитка приводит к разогреву расплава в лунке свыше 50^оС, значительному увеличению размеров лунки и выходу ее за пределы кристаллизатора. При этом формируемый слиток имеет рванины и горячие трещины.
П р и м е р 2. В кристаллизатор диаметром 650 мм по предлагаемому способу отливали слиток из сплава Д16ч следующего состава. Cu 3,84 Mg 1,45 Mn 0,41 Fe 0,11 Si 0,04 Ti 0,04 Zr 0,15
Были опробованы 3 варианта режимов литья слитков с ультразвуковой обработкой по предлагаемому способу (см. табл. 1).
Исследование структуры и свойств слитка показало, что предлагаемый способ обеспечивает по сравнению с серийной технологией повышенную пластичность при комнатной температуре как в отожженном, так и в гомогенизированном состояниях в 1,5-2,0 раза, что связано с равномерным измельчением структуры, пониженным содержанием водорода (см. табл. 2).
Указанные изменения в структуре и свойствах слитка дают возможность резко уменьшить склонность к трещинообразованию при литье крупногабаритных слитков, диаметр которых превышает 650 мм.
Способ позволяет производить отливку крупногабаритных слитков высокопрочных алюминиевых сплавов (В95, Д16 и др.), склонных к образованию горячих трещин при литье, за счет измельчения в 7-10 раз размера зерна и уменьшения в 1,5-2,0 раза содержания водорода в слитке.
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ крупногабаритных слитков из легких модифицированных сплавов, преимущественно на основе алюминия, включающий подачу расплава в кристаллизатор, его обработку ультразвуком и вытягивание формируемого слитка, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности и снижения трещинообразования слитка, ультразвуковую обработку расплава ведут равномерно по сечению слитка с интенсивностью ультразвука 1-5 Вт/см², погружая излучающие поверхности в лунки жидкого металла на величину, равную 5-20% ее глубины, причем слиток вытягивают со скоростью 1-4 см/мин, а температуру разливаемого металла поддерживают на 60-150^oС выше ликвидуса.