Способ получения металлических слитков

(19) (11) 4 А ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕНИЯ(71) Днепропетровский ордена Трудов го Красного Знамени металлургический институт им,Л,И,Брежнева(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЛИТКОВ, включающий заливкурасплава в изложницу и его кристаллизацию, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения выходагодного путем уменьщения в верхнейчасти слитка концентрированной усадочнойраковины, после заливкирасплава полость над расплавом герметизируют и заполняют ее водородом по,ц давлением 0,02-4,0 МПа,Изобретение относится к металлур-"гии и может быть использовано при получении слитков, подвергающихся обработке давлением.При кристаллизации металлов и сплава их удельцый объем уменьшается, в результате чего в головной части слитков создается усадочная раковина, которая образуется перед обработкой слитков давлением,Известен способ получения металлургических слитков, включаощий заливку расплава в изложницу, его кристаллизацию и подвод, пополнительцага тепла к верхней части слитка 1Огако способ, хотя и позволяет уменьшить величину концентрированной усадочцой раковины в верхней части слитка, нс устраняет ее цели 15 20 ком. Наиболее близким к изобретению клочаотся в том, чта кипеие можно осуществить только в сталях, притом35 талька узкого сортамента, а кипящие н папуспокайные стали из-за повынец;Ога содержания кислорода обладают псцижецнь:ми механическими свой 40 ствами па сравнению со спокойными,11 еп; о изобретения является увеличен выхода годного путем уменьшенля в вегхгечасти слитка концентриравенной у-.адачнои раковины.45Постав;еццая цель достигается тем,что при способе получение металлических слитков, зключаюцсм заливку расплава,в изложницу и его кристал.цизацию,цос;е заливки расплава попасть падрасплавам герметизируют и заполняютЕЕ ВадарадаМ Пад,гаВЛЕНИЕМ 0024,0 Мпа,цзичс ская сущность способа заклю;ется в там, что на первой стадии 55 водород растворяется в верхнем еще не закристалпизававшемся объеме расплава, Когда начинается затвердевапо технической супности и достигаемому результату является способ, вклочающий заливку расплава в излож ницу и его кристаллизацию, За счет введения добавок в расплав в слитке осуцес.твляется кипение, При этом вместо сосредаточценной усадочной ракавицы в слитке образуется общая пористость впоследствии исчезающая при горячей пластической деформации 21.Н:достатки известного способа зание, то вследствие падения растворимости водорода при переходе металла из жидкого состояния в кристаллическое избыточный водород выделяется в виде пузырьков, что приводит к росту верхней части слитка и предотвращению образования сосредото- нецной усадки.Кристаллизация спи."ка происходит не во всем объеме одновременно, Вначале кристаллизлются нижние и боковые участки, начиная со стенок изложницы, а верхняя часть затвердевает в последнюю очередь. Г 1 оэтсму водород необходимо подавать в конце затвердевания слитка, В этом случае рост объема за сче. в:деленя газа наблюдается только в ерхней частислитка, где во время подачи водорода остается жидкость.Технологическая суцность способазаклочается в том, чтэ задаццый ме - талл или сплав заливаот в излож - ницу (независимо от способа разлив - ки). Затем верхнюю ча ть герметизируют плотно прилегающей крышкой, снабженной трубой для подачи водорода, В пространство между еркалсм расплава и крышкой подается водород, который остается там дс к нца затверде - вация слитка, Чтобы сеспечит 1.отсутствие натекания воздуха подкрышку при низких дав.ениях водорода, необходимо псдава"ь водород в смеси с инертным газа (азат аргон) при общем давлеци нескслько сопьшем атмосферного. При этом пар -циальцае давление водрада еньшеатмосферного ца велич:ну, рав уоразности Общего объем; и объемаинертного газа, После окончания за,твердеьания слитка снижается крьш -ка и производятся сбьвгные операции,связанные с извлечением слиткаиз 1 Злсжцицы. Полученные предлаг;.емым способамслитки имеют закрытую пористасть в верхней части. Паве 1 хнс сть нар не окиспена и поэтом., цри дальнейшей горячей пластичесь Ой деформации они завариваются и бесследно исче - зают. В то же время вьделяетсяизбьТочныи БодаГод, кс торьи может отрицательна повлиять а пластическиесвойства металла. Важнейшим преиму;цеством предпа -гаемого способа является тс, что анпозволяет получать слитки без сссре1122406 25 Составитель М. Ершов Техред М, Гергель Корректор А, Тяско Редактор 0.10 рковецкая Заказ 8072/8 Тираж 7/4 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 доточенной усадочной раковины практически всех металлов и сплавов.Проверку способа осуществляют влабораторных условиях. Для этогоалюминий промышленной чистоты имедь технической чистоты расплавляют в электропечи сопротивления.Затем расплав заливают в цилиндрические стальные изложницы диаметром40 мм и высотой 150 мм. После этогоизложницы накрывают специальной крышкой и под нее подают водород поддавлением 0,01-4,5 МПа,При давлении водорода в герметизированной камере, МПа: 0,0; 0,01;0,015; 0,02; 1,0; 3,5; 4,0 и 4,5выход годного для алюминия составляет соответственно, 7: 76, 76,92, 100, 100, 100, 100 и 93,При давлении водорода, МПа:0,0, 0,01, 0,015, 0,02; 0,06; 0,7;1,0 и 1,1 выход годного для медисоответственно 7: 71, 82, 96, 100,1 ОО, 1 ОО, 1 ОО 87,Для устранения усадочной раковины при формировании металлических слитков необходимо поддерживатьдавление водорода между зеркаломметалла и крышкой от 0,02 до 4,0 МПа.Нижний предел давления обусловлен30тем, что ниже 0,02 МПа величинапористости незначительна и не в состоянии компенсировать снижение объема металла при затвердевании, врезультате чего слитки получаются сусадочной раковйной, При верхнемпределе выше 4,0 МПа пористостьполучает значительное развитие,что приводит к чрезмерному снижению плотности верхней части слиткаи его росту, появлению открытыхпустот и снижению выхода годного,1 ля определения прочйостных показателей слитков металла, полученных предлагаемым способом, проводили следующие эксперименты.Образцы заливали в открытую изложницу и изложницу с герметичнойкрышкой, под которую в конце затвердевания подавали водород давлением1,0 МПа и сохраняли его до концазатвердевания. После этого слитки диаметром 35 мм и длиной 65 мм целикомОпрокатывали при 600 С до диаметра20 мм, Из головной части изготовляли образцы для испытания на разрыв.В слитках, полученных в открытойизложнице, перед пластической деформацией обрезали верхнюю часть, содержащую усадочную раковину.Механические испытания показалиследующие результаты; для меди 22,0и 23,0 кг/мм, для алюминия 8,7и 8,6 кг/мм 2 соответственно для образцов, полученных из слитков сподачей водорода в герметизированнуюполость и без подачи,Из результатов испытаний следует,что водород, использованный для получения слитка без усадочной раковины, не повлиял на свойства металлов.Последнее объясняется его удалениемво время горячей пластической деформации, подтверждающееся результатами газового анализа,Реализация предлагаемого способа в промышленности позволит довести выход годного металла до 1007 за счет исключения отрезка головной части слитков, Кроме того, способ позволяет исключить загрязнение металла примесями, значительно снижающими его механические свойства.