Способ вибрационного воздействия на затвердевающий металл

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 1)4 В 22 Э 27/ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Н А ВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4299256/ (22) 29.06.87 (46) 30. 12.89 Бюл. 11олитехн не ескии инстиер, А. Ю. Пас вар Смир нов, к и В.И. Ба олеб,02 тка Изобретение относится к черной мелургии, преимущественно к метом обработки жидкого металла в пронии в 04 и ть менения част диапазоне ра затвердевани а с ливк ли ен характер ертеже и цессе его кристаллизации.Цель изобретения - повышение качества металла и подавление усадочных дефектов.С этой целью в способе вибрацион ного воздействия на затвердевающий металл путем сообщения изложнице с расплавом колебаний различной часто ты обработку ведут циклически плавным изменением частоты колебаний, п этом диапазон изменения частоты сос тавляет (0,3-0,5)-(80-100) Гц, причем частота минимальна в начале и конце цикла и максимальна в середине цикла, а длительность цикла изизменения колебании во времени.Обработку начинают с минимальных частот, так как при этом в расплаве прекращается термогравитационная конвекция, а его перемешивание осуществляется за счет воздействия стоячих волн, При этом наиболее интенсивно расплав перемешивается в головной части слитка, что дает возможность изменить характер продвижения фронта кристаллизации, так как обра - зовапшиеся в жидкой фазе кристаллы (твердая фаза) оседают на дно слитка и, как следствие, увеличивают сьотут.58 (088.8)ое свидетельство СССРВ 22 П 27/08, 1979,не шних во зде йс т вий насталлизуюшийся металл,УССР, 1978, с. 198,ВИБРАЦИОННОГО ВОЗДЕИСТВИЯАЮЩИЙ МЕ ТАЛЛ ение относится к чернои преимущественно к методам обработки жидкого металла в процессе его кристаллизации. Цель изобретения - повышение качества металлаи подавление усадочных дефектов, Вспособе вибрационного воздействия назатвердевающий металл путем сообщения изложнице с расплавом колебаний различной частоты обработку ведутциклически плавным изменением частоты колебаний, при этом диапазон изменения частоты составляет (0,3-0,5) -(80-100) Гц, причем частота минимальна в начале и конце цикла и максимальна в середине цикла, а длительностьцикла изменения частоты колебаний вовсем диапазоне равна 0,02-0,04 периода затвердевания слитка или отливки, 1 ил., 1 табл.рость движения фронта кристаллизации в вертикальной плоскости. Это, в конечном счете, снижает глубину проникновения усадочной раковины.То, что частота минимальна в нача 5 ле и конце цикла и максимальна в се" редине цикла, обеспечивает, с одной стороны, интенсивное перемешивание расплава, а, с другой стороны, наиболее эффективное разрушение формы- рующихся дендритов. Более высокие значения частот колебаний способствуют. разрушению формирующихся дендритов, перемешиванию жидкой и твердой фаз в зоне фронта кристаллизации, а также снятию внутренних напряжений в твердой оболочке слитка. Диапазон изменения частоты колебаний, составляющий (0,3-0,5)"(80-100) Гц, обеспе чивает наиболее полное повышение качества металла и подавление усадочных дефектов.Нижний предел частоты колебаний определяется возможностью формирования на поверхности расплава одноузловых стоячих волн. Так как глубина перемешивания расплава стоячими волнами примерно соответствует длине стоячей волны, то именно одноузловые волны наиболее эффективно перемешивают жидкую фазу слитка. Уменьшение частоты колебаний менее (0,3-0,5) нерационально, так как при этом никаких дополнительных эффектов виброобработки не достигается.Верхний предел частоты колебаний 80-100 Гц определяется из условия неразрушения затвердевающего металла.Увеличение частоты колебаний свыше 80-100 Гц нецелесообразно, так40 как при этом повышается количество горячих трещин в зоне фронта кристаллизации, что в значительной степени снижает качество металлическойструктуры.Длительность цикла изменения частоты колебаний во всем диапазоне, составляющая 0,02-0,04 периода затвердевания слитка обеспечивает наУ50 иболее равномерное формирование кристаллической структуры слитка. Уменьшение длительности цикла изменения частоты колебаний менее 0,02 периода затвердевания слитка или отливки снижает качество обработки вслед ствие того, что продолжительность воздействия на металл колебаниями определенной частоты не обеспечивает максимальную эффективность воздействия, что предопределяет увеличениеразмеров .кристаллитов и глубины проникновения усадочных дефектов. Увеличение длительности цикла изменениячастоты колебаний свыше 0,04 периода эатвердевания слитка или отливкинецелесообразно, так как возрастаетнеоднородность металла слитка, выражающаяся как в появлении кристаллитов различных размеров, так и в образовании концентрических ликвационных квадратов.Способ реализуется следующим образом.Отливают слитки массой 5 т из стали ШХ 15. Разливку стали производятсверху. Вибрационное воздействие начинают после окончания заливки металла. Вибрацию прикладывают к массивной стальной плите, установленной наупругих элементах. Изложницу жесткокрепят к плите,Контроль качества получаемых слитков осуществляют по глубине проникновения усадочной раковины, дефектамслитка (рванины, плены и трещины) идефектам проката (при прокатке вквадрат 80 х 80 мм)Результаты обработки по предлагаемому способу приведены в таблице,Из таблицы следует, что при обработке металла предложенным способомуменьшаются дефекты проката на 0,33 ,снижается центральная пористость, аследовательно, повышается качествометалла формула изобретенияСпособ вибрационного воздействия на эатвердевающий металл путем сообщения изложнице с расплавом колебаний различной частоты, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества металла и подавления усадочных дефектов, обработку ведут циклически плавным изменением частотй колебаний, при этом диапазон изменения частоты составляет (0,3-0,5)-(80- 100) Гп, причем частота минимальна в начале и конце цикла и максимальна в середине цикла, а длительность цикла изменения частоты колебаний но всем диапазоне равна 0,02-0,04 периода затвердевания слитка или отливки.53297 Резимы обработки Дефектыпроката, Х Дефектыслитка,Х Глубине про никновения усвдочной рвковины,Х Хврвктернстикв микроструктуры, балл Длительность полуциклв изменения Частоты колебаний, С Диапавон изменения частотыколебаний, Гц ТочечЛикваЦентральнвя нвя цнонный неоднородность порнстость Нинний Верхнийпредел предел кввдОтноси- Абсолюттельнвя нвя рвтДлительность периоде эатнерденания слитка 1, 1 ч.В числителе процентная доля рванина н энаменатепе - трещин 0 0 0 0,15 90 0,15 0,25 90 0,015 030 90 0,015 050 90 0,015 0,60 90 0,015 1,ОО 90 005 0,40 60 0,015 0,40 75 0015 0,40 80 0,015 0,40 100 0,015 0,40 105 0,015 0,40 115 0,015 0,40 125 0,015 0,30 100 0,005 0,30 100 0,009 0,30 100 0,010 0,30 100 0,015 0,30 100 0,020 0,30 100 0,022 030 100 0,025 0 92 92 92 92 92 92 92 92 92 92 92 92 92 55 61 92 122 134 153 19 16, 11 13,0 9,0 8,5 11,5 14,0 14,8 11,6 8,5 9,5 12,0 13,5 147 15,9 12,5 9,0 8,5 9,5 12,0 15,6