Способ получения сплошнойзаготовки

О П И С А Н И Е рцЗИ 67ИЗОБРЕТЕНИЯ Воаз Советских Социаннстнчеокнк Рвспеблнк(51) М. Кл.зВ 21 В 1(02 осударственный комитет СС С,Р ло делам изобретений н открытнк(45) Дата опубликования описания 07.04.81.,4"Я.:а" ;, ,И, Н. Потапов, Б. А. Романцев, А, В, Гончак и В. А. Попов Московский ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт стали и сплавов(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛОШНОЙ ЗАГОТОВКИ 1Изобретение относится;к металлургии и может быть использовано при разливке стали и сплавов и деформировании слитков в сплошную заготовку.Известен способ получения сплошной заготовки, при котором расплавленный металл заливают вокруг стержня из того же материала 11.Этим достигается предупреждение образования столбчатых радиальных кристаллов, однако способ не позволяет создавать ориентированного распределения и раздробления ликвационной зоны.Также известен способ получения сплошной заготовки, включающий непрерывную разливку металла в кристаллизатор, его затвердевание, и деформирование слитка, например прокаткой или ковкой, в сплошную заготовку заданных размеров 2,К недостаткам этого способа относится неоднородность слитка и неравномерность деформации, в результате чего сплошная заготовка, полученная таким способом, характеризуется значительной анизотропией физико-механических свойств.Целью изобретения является повышение качества заготовки путем создания ориентированного распределения ликвационной зоны,Поставленная цель достигается тем, что разливку осуществляют в кристаллизатор с граненой полостью, в которую вводят многогранный стержень, ребра которого ориентируют посередине граней кристаллизатора и осуществляют последующую де.5 формацию слитка осесимметричным приложением усилия к его боковой поверхности. Предложенное изобретение поясняетсячертежом, где изображена схема получе ния сплошной заготовки.В кристаллизаторе 1 получают слиток 2,который после выхода из кристаллизатора и порезки деформируют в стане винтовой прокатки 3. Одновременно с подачей ме талла в кристаллизатор непрерывно вводятстержень 4. Разливку осуществляют из ковша 5.Введение стержня из деформированногометалла приводит к тому, что в осевой зоне слитка по всей его длине находится сплошной металл с хорошо проработанной структурой, а ликвационные процессы выведены из осевой зоны слитка, так как в последнюю очередь кристаллизация происходит уже не в осевой зоне, а в промежутке между поверхностью стержня и поверхностью слитка. Ориентирование же многогранного стержня относительно кристаллизатора, имеющего граненую полость, 30 обеспечивает дробление при кристаллизации сплошной ликвационной зоны на от.50 55 60 65 дельные области в местах наибольшегоудаления от поверхности стержня и заготовки,Такая искусственная дробность ликвационной зоны способствует более полному ееустранению при последующей деформации,Ликвация размещается в периферииной зоне, приблизительно в области 0,6 - 0,7 радиуса слитка, и для устранения этой неоднородности структуры необходимо приложить осесимметричные деформирующиеусилия к боковой поверхности слитка состержнем,11 ри осесимметричном приложении деформирующих усилий схема напряженногосостояния приближается к всестороннемусжатию, что обеспечивает закрытие дефектов. Такую схему деформирования можноосуществить на станах поперечно-винтовойпрокатки или в ротационно-коночной машине.1 аким образом, хорошо прорабатываются периферийные и околоцентральные слоиза исключением осевой зоны радиусомг(0,05 Я (Я - радиус заготовки).11 ри другой схеме приложения деформирующих усилий появляются радиальныерастягивающие напряжения и осуществляется знакопеременная деформация, при которой тенденция к закрытию дефектов гораздо слабее.При введении стержня в зависимости отего размеров процесс кристаллизации разделяется на несколько стадий; стадия 1 -переохлаждение жидкой стали у поверхности стержня с образованием вокруг неготвердого слоя равноосных зерен в условиях, близких к формированию чистых металлов в однофазном состоянии; стадия П в ро дендритов с поверхностислоя равноосных зерен с последовательнымуменьшением линейной скорости продвижения фронта кристаллизации со стороныстержня и соответствующим уменьшениемобъема жидкой фазы в зоне действиястержня. Данная стадия прекращается,когда движение фронта кристаллизацииостанавливается и температура стержнястановится близкой к линии солидус; стадия П 1 - последующее затвердевание металла, сопровождающееся продвижениемфронта кристаллизации со стороны стеноккристаллизатора с частичным расплавлением затвердев ающего металла вокругстержня; стадия И - частичное или полное расплавление стержня с последующимпродвижением фронта кристаллизации состороны внешней зоны до полного завершения этого процесса. С точки зрения получения хорошего качества центральных слоевслитка 17 стадия недопустима. Наличиеуказанных стадий кристаллизации зависитот размеров и материала стержней. Такимобразом можно добиваться исключения 17стадии, например применяя стержень из 10 15 20 25 30 35 40 45 легированного металла с более высокойтемпературой плавления, Выбор размеровстержня и материала лимитируется условиями свариваемости прутка и жидкогометалла.11 оследующее деформирование слиткапозволяет хорошо проработать приконтактные области металла, однако по мере удаления от поверхности проникновение деформации уменьшается, таким образом, вжидкий металл следует вводить стерженьс большой площадью поперечного сечения(до 10% от площади кристаллизатора).И хотя при этом ухудшаются условиясвариваемости, последующая горячая деформация улучшает качество металла вприконтактной зоне, обеспечивает надежное сваривание.Пример конкретного выполнения.По предлагаемому способу в квадратныйкристаллизатор И 100 К 100 мм производили разливку стали ШХи в процессеразливки в кристаллизатор непрерывновводили квадратный стержень (штангу)Ы 25 К 25 мм из горячекатаной стали ШХ,Со стержня предварительно была удаленаокалина, ребра стержня ориентированы посередине граней кристаллизатора,Процесс формирования непрерывнолитого слитка протекал стабильно, Полученныйслиток со стержнем из деформированнойстали резали на мерные длины и деформировали в горячем состоянии осесимметричным приложением усилия к его боковойповерхности на стане винтовой прокатки.Процесс винтовой прокатки осуществлялипри повышенных углах подачи (15 - 18") собжатием за проход не менее 1 о - 20%,Такая величина обжатия обеспечила интенсивную проработку структуры металлаи заваривание усадочных пор и пустот,расположенных в кольцевой зоне. благодаря данному способу достигается высокоекачество проката при сравнительно небольших вытяжках (р, = 2,5 - 3) . Формула изобретения Способ получения сплошной заготовки, включающий непрерывную разливку металла в кристаллизатор с одновременным введением в него стержня, затвердевание металла в слиток и его последующую деформацию, отличающийся тем, что, с целью повышения качества заготовки путем создания ориентированного распределения ликвационной зоны, разливку осуще. ствляют в кристаллизатор с граненой полостью, в которую вводят многогранный стержень из деформированного металла, ребра которого ориентируют посередине граней кристаллизатора, и осуществляют последующую деформацию слитка осесимметричным приложением усилия к его бо. ковой поверхности,818675 62. Чижиков Ю. М. Редуцирование и прбкатка металла непрерывной разливки, М Металлургия, 1974, с, 13 - 19. Составитель М. Реутова Редактор Н. Ахмедова Техред И. Ненчко Корректоры: Н. Федорова и О. Силуяноваказ 638/1 Изд,270 Ти ПО Поиск Государственного комитета СССР по 113035, Москва, Ж, Раушскаяпунова, 2 пография, пр,Источники информации,принятые во внимание экспертизой 1, Герман Эд. Непрерывное литье. Металлургиздат, 1961, с. 221 в 2.