Способ получения слитков

Сефз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 1753527(51)М К 3 В 22 П 11/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ Изобретение относится к металлургии и может быть использовано приполучении слитков путем послойногонаращивания металла.5Известен способ получения заготовок, в котором используется приемпослойного наращивания корки 11,Недостатком этого способа являетсявозникновение границ между намораживаемдми слоями металла, в которыхсобираются различного рода загрязнения, приходящие из раэливаемого металла в виде ликвирующих элементовсеры, фосфора и других, а также загрязнения, попадающие с поверхностипрессующего инструмента,Известен также способ разливки металлов, заключающийся" в том, чтю . 2 О перед наморажив анием последующего слоя на поверхность слитка подаютпоток жидкого мзталла и сплавляют им слой металла ранее намораженной корки (21 . 25Недостаткам указанного способа является затруднительность поддержания рабочей поверхности инструмента, сво" бодной от скардовин, затрудняющих Формирование слитка хорааего качества. 3 р Цель изобретения - исключение лик-вации и получение слитков с однородной мелкозернистой структурой металла по всему сечению и лишенных ликвации,цель достигается тем, что послойное наращивание слитка производят израздробленных и охлажденных до твердожидкого состояния чистиц металла,при этом после наращивания каждогослоя его поверхность обдувают нейтральным газом до полного затвердения. Способ поясняется чертежом,Иэ емкости 1 жидкий металл подается по металлопроноду 2 эа счет эжекти"рования его инертным газом, подаваемым по трубке 3. В эжекторе 4, изготовленном, например, иэ огнеупорногоматериала, металл дробится на мелкиекапельки заданной фракции и выбрасывается факелом 5 также с заданным уг"лом раскрытия, в частности в зависимости от необходимой величины напыляемой площади. Факел 5 замкнут в охлаждаемом кожухе 6, который отводит тепло излучения факела. факел 5, состоящий из мелких капелек металла, достигает в начале поверхности затравки 7,а затем и слитка 8 по мере его наращивания и вытягивания в охлаждаеьыйкристаллизатор 9. Перед входом факелав кристаллизатор его формируют коллиматором (на чертеже не показан), после чего факел точно вписывается в профиль слитка. К моменту достижения торца слитка 8 капельки оказываются охлажденными инертным газом, который,уходя через отнерстие в кожухе 6,,уносит тепло, а также эа счет теплаизлучения, уносиьым охлайителем, циркулирующим н кожухе б. Оба из указан Оных путей отвода тепла регулируютсядля достижения необходимого теплоотбора от капель металла. В этих случаях от металла может отбираться тепло его перегрева, а также часть или 15полностью скрытая теплота кристаллизации, Таким образом, частицы метал"ла, разогнанные газом до необходимойскорости, достигающей сверхзвуковой,свариваются в плотный. монолит После Одующий теплоотбор от него протекает.в кристаллизаторе. Формирование слитка по предлагаемому способу протекает в условиях полного", подавленияликвационных,процессов с ранномернораспределенной мелкозернистой структурой литого металла.Угол раэдвига напыляющий струигаза регулируется в широких пределах(от 45 о до 5 О). Благодаря высокойскорости полета капель длина ФакелаЗОможет достигать трех метров, сохраняяпри этом достаточную кинетическуюэнергию. Эти дна обстоятельства обеспечивают получение металлических деталей напылением сложной конфигурации с абсолютно равномерной однородной литой структурой без усадочныхраковин и без остатков металла налитнике,В качестве нейтрального газа применяют аргон, азот, В отдельных случаях применяют обычный воздух, например, при получении отдельных отливокиз чугуна.Наращивание осуществляют на нижние поверхности, а также на верхние(потслочные) и боковые поверхностислитков,При получении слитков из некоторых металлов и сплавов, например вы"сокотеплопроводных, факел охлаждаютограниченно или даже подогревают,применяя, н частности, отражающиетепло поверхности, Это позволяет выравнить температуру по сечению Факела, а внешние его слои оказываютсяпри этом достаточно горячими и привходе в форму обеспечивают получениеповерхности слитка высокого качества.Предложенный способ полученияслитков реализуется следующим образом.бОПри получении слитка из углеродис"той стали, имеющей температуру ликвидуса 1520 оС, а солидуса 1490 бС, металл, перегретый до температуры вышеликвидуса на 20 фС, подают из емкости 65 1 по металлопроводу 2 инертным газомв эжектор 4, Нейтральный гаэ (азотили аргон) подается со скоростью, достигающей и превосходящей звуковуюскорость (сотни метров в секунду), Вэжекторе струн металла регулируетсяПри этом создается кучность Факелас четко выраженными границами, а также регулируется размер получаежхчастиц распыляемого металла, Формуустанавливают на,определенном расстоянии от эжектора, в зависимости оттого, в каком температурном состоянии осуществляется формирование поверхностных слоев на торце слитка,Предельные значения этого расстоянияопределяются из следующих данных,Известно, что при распылении жидкого металла удается получать размерчастиц диаметром 0,05 м,Имеются сведения о получении более тонких порсшков размером от 0,1до 0 001 мм. При этом скорость ихЬ 6охлаждения достигает 10 - 10 град/с.Принимая среднюю скорость движения распыленных частиц 300 м/с и среднюю скорость охлаждения частиц10 град/с, определяется снижение тем.Пературы факела частиц.Для Формирования поверхностныхслоев торца слитка при температурахв твердожидком состоянии дно Формынеобходимо устанавливать в пределах1 метра от эжектора, При этом отбирается перегрев стали и часть скрытой теплоты кристаллизации.В соответствии с приведенным расчетом уже на расстоянии 1 м от эжектора отбирается практически вся скрытая теплота кристаллизации (так какохлаждение на 330 С практически равноценно снятию величины скрытой теплоты кристаллизации стали).Таким образом, в пределах 1 м отэжектора можно намораживать слои металла с различной степенью отбораскрытой теплоты кристаллизации. Точное расстояние устанавливается опытным путем. Для сохранения идентичности условий форьырования слитка по мере наращивания толщины слоев слиткаформу опускают с тем, чтобы торецслитка находился на заданном постоянном расстоянии.Для достижения послойного наращивания слитка иэ раздробленных и охлажденных до тнердо-жидкого состояниячастиц металла форму перемещают нгоризонтальном направлении.Для этогофакел брызг подает на дно формы к однойиз ее кромок. При этом площадь факелазанимает от 1/2 до 1/10 площади поперечного сечения формы (кристаллизатора). Причем с момента подачи Факелабрызг форма горизонтально движется,пока кромка факела не достигнет противоположной стенки форьы,.После. этогоформа меняет, свое направление,и,такимобразом,форма движется циклично с оп 753527ределенной скоростью, а последовательно за движением факела металла следует факел нейтрального газа, направленный на поверхность только что нанесенного слоя с целью его охлаждения.При каждом цикле на торце слитка нараавив ается слой твердого металла.В связи с этим форму опускают внизв соответствии со скоростью наращивания слоев металла на торце слитка ипосле охлаждения слитка его извлекают из формы кристаллизатора,Видоизменением способа являетсясоздание слоев из частиц с полностьюснятой скрытой теплотой кристаллизации и имеющих температуру вплоть дозначений, применяемых при обычнойпластической деформации стайи (120012500 С), В этом случае расстояние зоны охлаждения факела увеличиваетсяи находится в пределах 1-3 метров отэжектора, Эта эона устанавливаетсяопытным путем. Расчеты пок азывают,что при температурах твердых частицстали от самых .высоких до 1200-1250 Сдавления, создав аеже летящими частицами, являются достаточными для пластической деформации и получения плотной заготовки или слитка из толькочто затвердевших частиц. Этот путьсоздания слитка полностью исключаетвсякое нежелательное перераспределе- З 0ние ляквации за пределами одной час"тицы.Видоизменение осуществления способа послойного наращивания слитка состоит также в том, что факел металла 35перемещают по торцу слитка, а за факелом следует охлаждаемая струя нейтрального газа,Видоизменением способа являетсятакже то, что с целью получения 40биметаллической отливки, наращиваниеее осуществляют двумя факелами, разбрызгивающими по очереди металла различных составов. При создании достаточно мощных фа келов металла предлагаемым способом изготавливают крупные металлические изделия сложной формы,Особо успешно данным способом наращиваются трубные заготовки,При этом ее наращивание осуществляют с торца одним или нескблькими факелами, например, при вращении заготовок вокруг ее оси с обдуванием нейтральным газом участков между факелами,Предлагаемый способ особо, полезен при изготовлении слитков и отливок из труднодеформируемзх металлов, инструментальных сталей вольфрама, молибдена, их сплавов, легких металлов их сплавов, чугуна и его:сплавов.Способ позволяет получать готовые детали с минимальной механической обработкой или с полным ее исключением.Формула изобретенияСпособ получения слитков, включающий послойное его наращивание, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения ликвации и получения однородной мелкозернистой структуры по всему сечению слитка, послойное наращивание слитка производят из раздробленных и охлажденных до твердожидкого состояния частиц металла, при этом после наращивания каждого слоя его поверхность обдувают нейтральным газом до полного затвердевания.И" точники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 231070 кл, В 22 О 11/00, 1964,2. Авторское свидетельство СССР9 475115, кл, В 22 О 11/00, 1971 (прототип).753527 Составитель В. ЛюбещкинТехред Н,Бабурка Корректор И, Муска Редактор С. Титова филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Вакаэ 4806/7 Тираж 889 Подписи оеЦЯИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5