Способ отливки слитков

ОП ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 ЛИ 01. К ПАТЕН Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(71) Мариупольский металлургический институт(73) Мариулольский металлургический институт(И) СПОСОБ ОТЛИВКИ СЛИТКОВ(57) Сущность: в залитый в изложницу металл погружают штангу, расположееую на фиксирующем 9 ЯЩОЯ 2 Я(51) 2 элементе на расстоянии от верха изложницы, равном 1,3 - 20, и от дна ее на расстоянии 1 З - 2,0 среднего приведенного радиуса полости изложницы лри соотношений еющадей поперечных сечений штанги и фиксируощего элемента. равном Э - 5, и лри отношении весов штанги и заливаемого металла, равном 0003 - 0009, штангу изготавливают из стлава с той же металлической основой, что и металл, заливаемый в изложницу, и температурой плавления 0,7 - 0,85 температуры плавления заливаемого металла 1 таблФИзобретение относится к металлургии, а именно к разливке металлов и сплавов в изложницы любого развеса, и может быть использовано в литейном производстве при получении отливок.Получение высокого качества слитков связано с окончанием воздействия на кристаллизующийся металл.Известен способ отливки слитков, при которой погруМенную в изложницу штангу эесом от 3 до 10 от массы слитка вращают со скоростью 30-280 об/мин, как с полным, так и с неполным расплавлением штанги.Недостатком способа являются большие затраты на его осуществление, а также то, что требуется специальное устройство для вращения штанги, Кроме этого, чтобы достичь полного расплавления штанги, даже при ее минимальной массе и максимальной скорости вращения, требуется значительный перегрев металла, что увеличивает энергозатраты и снижает эффективность применения штанг.Известен способ отливки слитков, при котором в металл погружают штанги массой от 1 до 40 массы залитого металла, с целью перекрытия фронтов кристаллизации, для чего при малой массе штанги применяют ее мнсгократное погружение, а при большой - для исключения растрескивания затвердевшего металла штангу изготавливают из гофрированного листа или проволоки,Известный способ позволяет вводить в металлическую ванну реагенты или присадки, вдувая их в расплавленном виде с помощью газа или центрифугируя нэ штангу, а также нэ затвердевший на штанге металл или перед погружением.Недостатком этого способа являются сложность реализации, применение подогрева или специальной защитной среды, что требует специальных устройств, а также необходимость больших обжатий слитков для обеспечения сеаривания залитого металла с металлом штанги. Введение реагентов по известному способу требует также специальных устройств и не обеспечивает полной усвояемости. так как реэгенты наносятся на поверхность штанг. Расплавление штанг же вообще не предусмотрено и не может быть обеспечено по этому способу.Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату изобретению является способ отливки слитков, по которому е изложницу, заполненную жидким металлом или сплавом, погружают штагу, изготовленную иэ металла. имеющего тот же химический состав, что и металл, залитый в изложницу. При этом штанга расположена на специальном фиксирующем элементе нэрасстоянии от верха изложницы, равном1,3-2,0 среднего приведенного радиуса полости изложницы, и от дна на расстоянии5 1,3-2,0 среднего приведенного радиуса полости изложницы. Соотношение площадейпоперечных сечений штанги и фиксирующего элемента равно 3 - 5, в отношение весовштанги и заливаемого металла равно 0,00310 0,009,Известный способ позволяет получитьмелкозернистый металл, обладающий высокими механическими свойствами.Недостатком способа является то, что15 при малых перегревах заливаемого в изложницу металла над линией ликвидуса штангане расплавляется, оставаясь вплавленнымгетерогенным включением в объеме слитка,Это снижает качество металла, Иными сло 20 вами, надежность выполнения способа невысока,Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение 100 фрасплавления штанг при осуществлении25 способа, что позволяет повысить надежность выполнения способа и качество металла в общей массе отливаемых слитков иотливок. Технический результат достигается тем, что в способе отливки слитков, вклюЗО чающем погружение в залитый в изложницуметалл штанг, располагающихся на фиксирующем элементе нэ расстоянии от верхаизложницы, равном 1,3-2,0, и от дна изложницы, равном 1,3 - 2,0 среднего приееденноЗ 5 го радиуса полости изложницы, присоотношении площадей сечений штанги ификсирующего элемента равном 3-5, и приотношении весов штанги и заливаемого металла, равном 0.003-0.009, штанги иэготав 40 ливают иэ сплава с той же металлическойосновой, что и заливают в изложницу, ноболее легкоплавкого. При этом температураплавления металла штанги рассчитываетсяпо формуле45 Тшт = (0,70 0 85) Тмегде Тш - температура плавления сплаваштанга;Тме - температура плавления металла,залитого в изложницу (а равно и металла50 фиксирующего элемента),Рассмотрим, за счет каких явлений достигается положительный эффект, Погрузившись в изложницу, заполненнуюрасплавом, штанга из того же металла, что55 и металл слитка, вызывает конвективныепотоки у своей боковой поверхности, приводящие к интенсивному опусканию холодныхпорций расплава вниз и ярко выраженномуходу затвердевания снизу вверх. Постепенно нагревшись, штанга расплавляется. Од 2000872нако возможны варианты, когда недостаточно тепла и штанга не расплавляется. либо его слишком много и расплавляется фиксирующий элемент, имеющий более тонкое сечение; штанга опускается на дно и "вмораживается" в слиток. Очевидно, что и в том и другом случае результат от изобретения получен не будет,Изготовив штангу из более легкоплавкого сплава, по сравнению с расплавом в изложнице и материалом фиксирующего элемента, мы достигаем трех положительных моментов:1. Штанга всегда расплавится.2. Штанга всегда расплавится раньше фиксирующего элемента.3. При плавлении штанги появятся дополнительные центры кристаллизации (а это, как известно, дополнительно измельчает структуру),Сплав штанги подбирается из того же металла, что и металл, заливаемый в изложницу. Например, система железо-углерод: сплав заливаемый в изложницу - сталь; материал штанги - чугун, Либо система медных сплавов; металл, заливаемый в изложницу - медь; металл штанги - латунь и т,д. При массе штанги 0,3-0,9 от массы слитка и орной и той же их металлической основе, но разном химическом составе, расплавление штанги не может заметно повлиять на содержание примесных элементов в металле слитка (например, для стали - это С, 3, Р, 51, Мп).Поддержание температуры плавления металла штанги в пределах 0,70 - 0,85 от температуры плавления металла, залитого в изложницу (а также фиксирующего элемента), имеет следующий смысл,При температуре плавления штанги, приближающейся к температуре плавления металла слитка, т.е, соотношение температур плавления сплава штанги и металла слитка больше 0,85, приходим к известному техническому решению, имеющему известные недостатки, При температуре плавления металла штанги ниже 0,70 температуры плавления металла слитка штанга быстра(56) Авторское свидетельство СССРМ 1156824, кл. В 22 О 7/00, 1982. расплавится; конвективные потоки, о которых написано выше, не успеют установиться. Будет иметь место лишь частичное охлаждение расплава, которое не окажет влияния на размер зерна затвердевшего металла, Результат от изобретения полу.ч не будет.Технический результат подтверждается испытаниями,В лаборатории литейного производства Мариупольского металлургического института отлили 40 стальных слитков массой 30 кГ; 10 по известному способу, 30 по предлагаемому. В известном способе штангу весом ", 125 г изготовили иэ стали, содержащей 0.35 С (Тликв =1550 С); слитки имели тот же хим, состав (первая серия опытов).Сечение удерживающей части штанги было 0 196 см, а основной части штанги 0,88 см . Расстояние от нижней части штанги до поддона - 80 мм. Температуру заливки в опытах поддерживали 1580 +20 С.По предлагаемому способу при всех прочих равных условиях штанги изготовили: иэ чугуна, содержащего 3,0 углерода (Тликв = 1200 С) - 10 шт. (вторая серия опытов); из эвтектического чугуна с 4,39 С (Тликв = 1150 С) - 10 шт. (третья серия опытов); из стали, содержащей - 2,0 углерода (Тликв = 1420 С) - 10 шт, (четвертая серия опытов); Отлитые слитки разрезали, полировали, травили реактивом Кешиена, Надежность осуществления способа оценивали по расплавлению штанги. Качество металла оценивали по величинв зерна (чем мельче зерно, тем выше качество слитка).Результаты экспериментов приведены в таблице,Из таблицы видно, что предлагаемое техническое решение обладает качественно более высокими показателями по сравнению с известным; надежность выполнения способа выше, выше и качество металла.2000872 Продолжение таблицы Примечание, На каждый слиток проведено по 10 секущих; взято среднее по 10 слиткам,Составитель Е.СкидановаРедак 1 ор Н,Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Заказ 3100 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формул а изобретен и я спосов отливки слитков, включающий заливку расплава в изложницу и погружение в него закрепленной нэ прутке штанги на глубины от ее нижнего торца до дна Изложницы и от ее верхнего торца до верхнего торца изложницы, равные 1,3 - 2,0 среднего приведенного радиуса полости изложницы, причем отношение площадей поперечных сечений штанги и прутка составляет 3 -5, а масса штанги равна 0,003- 0,009 массы расплава, отличающийся тем, что штанга выполнена из материала с температурой плавления, равной 0,7 - 0,85 температуры плавления расплава, и имеет ту же металлическую основу,