Способ отливки слитков

1) Заявнтел лем литья АН Украинской ССР 54) . СПОСОБ ОТЛИ 1 ТК ургинэ К к Основной проблемой, возникающей при производстве крупных и сверхкрупных слитков, является развитие значительной зональной химической и структурной неоднородности вследствие развития ликвационных и усадочных процессов, обусловленных большой продолжительностью затвердевания таких слитков и оказываюших 10 отрицательное влияние на качество слитков.Известньв решениицентральной15посл едуюшиполости )трошлаковороприятий иния слиткамиВ рамках третьегоиз наиболее перспективньтод послойной отливки 1 три основных направления указанной проблемы: удалениедефектной зоны слитка с м заполнением образующейся кидким метаплом, развитие элек й технологии и изыскание мео интенсификации затвердеванаправления одним)х является меслитков, обеспечь 1обретение относится кетнее к способам попуч ваюший резкое сокращение продолжительности их эатвердевания путем разбивки слитка на изолированные слои, параллельные основной поверхности теплоотвода, и имеющих минимальную, определяемую их толщиной, продолжительность затвердевания 11Главным условием успешной реализации укаэанного метода является обеспечение надежного сваривания слоев при нх автономном затвердевании, определяемого оптимальным соотношением ме)Кду температурно-временным интервалом заливки слоев, их размерами и режимом защиты поверхности свариваемых слоев от окисления.Однако известные существующие щеемы по обеспечению сваривания слоев связаны, как правило, с введением в цикл получения заготовок дополнительных дорогостоящих и трудоемких технологических процессов (специальная длительная термообработка, прокатка на, блюминге, горячая прокатка) и могут дать поло)ки950486 4х выбирается из условия равенства продол-житепьности их затвердевания. тельные результаты лишь при повышенныстепенях высокотемпературной пластической деформации и непригодны для производства крупных слитков и поковок судорлетворительной литой структурой,подвергатоцтихся в дальнейшем ковке 2 .Наиболее близким к изобретению, является способ, в котором заливку очереиного слоя при послойной отливке слитковпроизводят в момент частичного зртвер одевания предыдущего слоя при толщинекристаллизуюшейся оболочки, равной 1/81/10 толшины слоя металла, заливаемого в полость между формирующейся частьюслитка и подвижной стенкой кристаллизатора 3,Однако аналитические расчеты свидетельствуют о том, что при рекомендуек.ом интервале заливки слоев возможнопотное вторичное расплавление частичнозатвердевшего споя, при этом неизбежноувеличение продолжительности пребыва-.ния значительных объемов слитка в двухфазном состоянии, что обуславливает интЕНСИВНОЕ РазВИтие ХИМИЧЕСКОЙ И фиэнческой неоднородности и не обеспечиваюттребуемого качества слитков, Кроме того,указанные условия могут быть реализованы в частных случаях при совершенноопределенных весьма лимитированныхтсстщинах свариваемых слоев, ограничиваьмых возможными скоростями вытягиванияслитка иэ кристаллиэатора, Указанныйспособ не позволягт осуществить отливкукрупных и сверхкрутптых (Д Р 3000 мм)З 5слитков и заготовок при резком сокращении времзти их затвердевания. Целью изобретения является создание условий для надежного сваривания слоевдс при послойной отливке слитков практически любого веса, снижения уровня химич еской и структурной неоднородности путем обеспечения автономного затвердевания слоев и, тем самым, резкого сокрашения общей продолжительности затвердевания слитка при одновременном обеспечении достаточной степени чистоты свариваемых поверхностей.Поставленная цель достигается тем, чго согласно способу отливки слитков, сначала отливают центральный слиток (стержень) с размерами поперечнсго сьчения в пределах 0,15-0,5 от соотвеВ- ствутсецих размеров суммарного . (заданного) слитка, отливку последующих слоев 55 щоизводят с интервалом, равным 20-70% от продолжителъности затвердевания прецыдутцего слоя, при этом топтцина слоев Огливку слоев производят с разделительным манжетом под шлаком двух разЛичных составов. Указанные параметры слоев, в том числе и центрального стержня, а также интервал заливки, реализуются практически для всего существующего в настоящее время сортамента слитков, и прежде всего крупных и сверхкрупных. При этом указанный нижний предел размеров центратьного слитка (стержня) относится к слиткам более крупного раэвеса, а выбор интервала заливки слоев определяется их количеством и, соответственно, размерами. При соблюдении указанных параметров ОтлиВки многослОйных слиткОВ Важнейшим условием надежного сваривания слоев является достаточная чистота свариваемых поверхностей, достигаемая в предлат аемом способе обработкой поверхностей слоев жидким синтетическим шлаком. Причем зативку слоев, кроме внут реннего, производят под слоем шлака двух составов с разделительным манжетом (перегородкой). Для очистки зоны контак та слоев на зеркале металла В 1 тространстве между поверхностью отлитого слоя и манжетом наводится специальный, агрессивный" по отношению к ранее образованному на поверхности отлитого слоя гарнисажу, а между манжетой и стенкой изложницы следующего размера наводнтся обычный (для данного состава металла) защитный шлак. При интервале заливки слоев менее 20% От продолжительности эатвсрдсвания предыдущего слоя возможно полное его вторичное расплавление, увеличение продопжительности пребывания значительных объемов слитка в двухфазном состоянии и, как следствие, повышение химической и структурной неоднородности слитка, При увеличении интервала заливки слоев свыше 70% от продолжительности эатвердевания предыдущего слоя возможно отсутствие его частичного поверхностного оплавления, что может повлечь за собой частичную или полную несвариваемость слоев и резкое ухудшение качества слитка в целом. Кроме того, в этом спучае возможно возникновение встречного фронта кристаллизапии и связанных с этим явлением усадочных дефектов.5 9 Следовательно, указанные интервалызаливки слоев (20-70%) обеспечивают обособленность затвердевания слоев, уменьшение общего времащ затвердевания всего слитка, а также минимальное оплввление поверхности отлитого слоя и создание условий для надежного сваривания слоев.При выборе размеров поперечного сечения центрального слитка (стержня вне указанных пределов (0,15-0,5 от размеров поперечного сечения всего слитка) может произойти его полное вторичное расплавление и, следовательно, увеличение общего времени затвердевания с вытекаощими отсюда отрицательными последствиями, возможно создание условий дпя несввривания следующего слоя из-за достаточно мощного теплоотвода внутрь этого слитка (стержня).Способ осуществляют следующим образом еПриведен технологический процесс от- . ливки многослойного, отливаемого в четыре приема, кузнечного слитка массой 430 т из стали 35 Л, имеющего средний диаметр в пределах 3500 мм (основные параметры рассчитаны мегодом электротепловой аналогии).Внащще отливается внутренний слиток (стержень) диаметром 800 мм, через 1,3 ч, что составляет 70% времени его затвердеввния, производится отливка второго слоя толщиной 400 мм, затем с ин-ерввлом в 2,5-2,8 ч отриввются третий и четвертый слои (продолжительность затвердеввния каждого слоя находится в пределах 4-.5 ч), Топшкна третьего слоя 475 мм, четвертого 500 мм. Таким образом, время полного затвердевания суммарного (звдвнного) слитка 12-14 ч, чго в 3,5-4 раза меньше времени затвердевання такого слитка, сбиваемого по обычной технологии. При этом обеопечивается автономность затвердевання каждого слоя, ширина зоньп двухфазного ,состояния не превышает 380 мм, а время пребывания в ней объемов стали не более 5,5 ч, что соответствует приблизительно времени затвердевания слитка массой 40 т.50 50486 лей фторидов и хлорицов, а в пространстве между манжетом и стенкой изложницы следующего размера - обратный шпакнапример чипа АН-Ш 200,Применение изобретения позволяет получать слитки и отливки пагшческилюбой массы с повышенными физико-механическими свойствами, многослойныеслитки с дифференцированными свойствами, а также полые слитки для нужд тяжелого и энергетического мвншностроения, основного постввшика валков хоподного и горячего проката, крутпых пустотелых и монолитных поковок для валков 5судовых двигателей и т.д. Производствобиметаллических многослойных валковпозволяет достигнугь увеличения их ресурса в 1,5-1,8 раза при значительнойэкономии дорогостоящих легированных 30 сталей. Ожидаемый технико-экономический эффект составляет около 0,5 млнруб, В ГОде включающий отливку центрального слит 30 ка с последующей звЛивкой металла в 35 Отливка второго, третьего и четвертого акоев ведется с разделительным манжетом, который конструктивно выполнен подвижным ( плаваюшимф), поднимаюшимся на зеркапе между манжетом и поверхностью отлитого слоя, наводится шлак, представляюший собой расплав соФормула изобретения 1. Споб отливкн слитков, в том числе под жидким синтетическим шлаком, вертикальные полости, образованные . боковой поверхностью ранее отлитого слитка и стенкой изложницы следующего размера, до получения всего слитка, о т -л и ч а ю ш и й с я тем, что, с цельюснижения;ровня химической и структурной неоднородности, сокращения обшей продолжительности затвердеввния слитка, а также обеспечения надежного сварнвания слоев, заливку слоев производят с интервапом 1 равным 20-70% продолжительности затвердевания предыдущегослоя, топшину слоев задают из условияравенства продолжительности их затвердеввния, при этом размеры поперечного сечения центрального слитка выбирают в пределах О, 15-0,50 размеров поперечного сечения всего слитка. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью обеспечения надежного удаления шлакового гарнисажа и окислов с поверхности ранее отлитого слоя и одновременного получениязапцгтного покрытия на наружной поверх-ности отливаемого слоя, отливку слоевпроизводят с разделительным манжетом, под шлаком двух различных составов.7Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Германн Э, Непрерывное литье.Металлургиздат, 1961, с. 324, 325,345-348,9504862. Заявка Японии М 53-72732, кл, 11 В 083, 1976,3. Авторское свидетельство СССР Яо 496091, кл. В 22 0 11/00, 1975.Составитель Ю. ЯковлевРедактор И. Митровка ТехредЖ.КастелевичКорректор Н. КорольЗаказ 5820/14, Тираж 852 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4