Способ непрерывного горизонтального литья полых слитков и кристаллизатор для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСИИХРЕСПУБЛИН 9) (11) 11 0 1)ф В 221) 1(21 (22 (46 (71 22 кл оп.2,отем, что нагреотографита. ь выполнеч из ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИЙ) Могилевское отделение Физикотехнического института АН БССР( 56) Авторское свидетельство СССРВ 346907, кл. В 22 П 11/14, 1969.Патент СССР У 1071213,В 22 Р 11/00, .опублик, 1979.( 54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ ПОЛЫХ СЛИТКОВ И КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ( 57) 1, Способ непрерывного горизонтального литья полых слитков, включающий подачу сплава из металлоприемника в кольцевую полость между охлаждаемой вставкой кристаллизатора инагреваемой оправкой и вытягивание слитка в шаговом режиме, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения качества слитка и .повышения стабильности процесса литья,оправку нагревают до температуры,равной или больше температуры ликвидуса заливаемого сплава на участкеот стенки металлоприемника, до границы встречи фронта затвердеванияс поверхностью оправки, а на последующем участке оправки нагреваютдо температуры ликвидуса при вытягивании слитка или температуры солидуса при его остановке.2. Кристаллизатор для непрерывного горизонтального литья полыхслитков, содержащий охлаждаемуювставку и оправку с нагревателем,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью улучшения качества слиткаиповышения стабильности процессалитья, нагреватель выполнен секционным,3. Кристаллизатор по п. 2,. о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что секциинагревателя выполнены длиной,. кратной длине шага вытягивания.4, Кристаллизатор пл и ч а ю щ и й с я т5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к металлургии в области непрерывного литья,в частности к горизонтальному литьюполых слитков,Цель изобретения - улучшение качества слитка и повышение стабильности процесса литья.1На фиг.1 приведена схема предлагаемого способа; на фиг,2 - кристаллизатор для осуществления способа,Кристаллизатор содержит охлаждаемый корпус 1, рабочую вставку 2,оправку 3, дорн 4, электроиэоляторы 5, секции 6 нагревателя, токопроводы 7, блок 8 питания, металлоприемник 9, Показаны также расплав 10 иполый слиток 11,Способ осуществляют следующим образом.Между рабочей вставкой 2 и оправкой 3 устанавливают затравку (фиг,1 а),Оправку 3 нагревают на участках Р.и Р до температуры солидуса заливаемого сплава, а на участке Р 3 дотемпературы, равной или большей температуры ликвидуса. Сплав заливаютв кольцевую полость между вставкой 2 и оправкой 3, Так как температура поверхности оправки, контактирующей со сплавом на участке Р , равна или больше ликвидуса,. корка слитка 11 нарастает только со сторонывставки 2 до границы с участкомоправки 3, нагретой до температурысолидуса, Слиток 11 вытягивают надлину, равную длине участка Роправки 3, нагретой ранее до температуры солидуса фиг. 1 б), Приэтом в момент начала движения участок Р 2 нагревают до температуры, равной или большей ликвидуса. После остановки слитка 11 1,фиг. 1 в) темпеаратуру участка Р оправки 3 уменьшают до температуры солидуса. Со стороны вставки 2 вновь нарастает корка слитка 11. Далее слиток вытягивают на следующий шаг и процесс повторяется.Если участок Р 3 оправки имеет тем"пературу меньшую ликвидуса, то наней намерзает металл, образуетсявторой фронт кристаллизации, увеличивается усилие вытягивания, в результате чего нарушается стабильность процесса литья и качествослитка.Участок Р оправки нагревают дотемпературы солидуса в момент остановки для того, чтобы корка слитка наросла до оправки и предотвратила, тем самым, протеканйе жидкой фазы между опРавкой и коркой в части Р и нарушение формирования слитка. Если участок Р нагрет менее температуры солидуса. в момент остановки слитка, то на оправке намерэает металл, образуется два фронта эатвердевания, а качество слитка и стабильность процесса литья ухудшаются.В момент движения слитка участок Р разогревают до температуры, равной или большей температуры ликвидуса, для того, чтобы предотвратить образование корки на оправке, что повышает стабильность процесса и качество слитка.Если температура участка Р при движении слитка меньше температуры ликвидуса, то качество слитка и стабильность процесса литья снижают" ся иэ-за образования на оправке корки и второго фронта затвердевания, а также из-за снижения жидкотекучести и неполного заполнения сплавов полости между вставкой и оправкой.Если участок Р.нагрет ниже температуры солидуса, то увеличиваются усилия вытяжки слитка, вероятность его разрыва, что ухудшает качество слитка и снижает стабильность процесса литья. Если участок Р 1 нагрет выше температуры солидуса, то происходит протекание сплава внутрь трубы, нарушается стабильность процесса и ухудшается качество слитка,Если циклический режим нагрева оправки не соответствует шаговому режиму вытягивания слитка, то нарушается формирование корки вследствие образования второго фронта затвердевания со стороны оправки или наличия жидкой фазы сплава между коркой иоправкой. Это приводит к ухудшению .качества слитка и стабильности процесса литья.Кристаллиэатор работает следующимобразом.С блока 8 питания по токопроводам 7 подают напряжение к секциям 6нагревателя, которые через электроизолятор 5. нагревают оправку 3, до температуры, равной или большей температуры ликвидуса заливаемого сплавана участке от стенки металлоприемника 9 до границы встречи фронта за1205989 твердевания сплава с оправкой 3, а участок от этой границы нагревают до температуры солидуса. Регулирование температуры оправки осуществляют путем изменения питающего напряжения, подающегося с блока 8 питания на секциях 6 нагревателя. Температур контролируют с помощью термопар, установленных в оправке (не показаны). Затравку (не показана) устанавливают в полости между оправкой 3 и рабочей вставкой 2 до части оправки, нагретой до температуры, равной или большей температуры ликвидуса. Сплав 10 заливают в .металлоприемник 9. Так как оправка 3, находящаяся в контакте со. сплавом, нагрета выше температуры ликвидуса, то на ней не образуется корка металла. Рабочая вставка 2 имеет плотный контакт с охлаждаемым корпусом 1 и охлаждается. Поэтому на ней образуется корка слитка 11, прочно сцепляющаяся с затравкой.Затравку со слитком 11 вытягивают на шаг, кратный длине секции 6 нагревателя, но меньший чем длина части оправки, не заполненной расплавом. В момент движения слитка 11 включают на более высокое напряжение секции 6, которые попадают в зону шага. Эти секции нагревают оправку 3 на длине шага до температуры, равной или большей ликвидуса, и корка слитка образуется только со стороны стенок рабочей вставки 2. После остановки слитка 11 фронт затвердевания со стороны вставки 2 при" ближается к оправке, которую с помощью секций 6 нагревателя нагревают до температуры солидуса на участке, равном следующему шагу. фронт кристаллизации вплотную приближается к оправке до границы ее части, нагретой до температуры,. равной или большей температуры ликвидуса, после чего повторяют процесс вытягивания слитка 11 и включения секций 6 нагре" вателя на длину шага.Секции нагревателя выполнены длиной, кратной. длине шага вытягивания слитка, что длина шага равняется целому числу длин секций. Только в этом случае возможно получить заданную температуру (солидус или ликвидус) поверхности оправки на длине шага вытягивания. Если нагреватели выполнены не кратными длине шага вытягивания слитка, то невозможно полу чить заданную температуру поверхности оправки по всей длине шага вытягивания. Это приводит к нарушениюстабильности процесса иухудшениюкачества слитка.Нагреватель выполнен из шамотограу фита, состоящего из 357 графита ишамота. При работе на поверхностинагревателя образуется защитный слойО кремнезема ЫО, препятствующий диффузии кислорода в графит. Это повышает стабильность работы нагревателяпо сравнению со спецсталями (максимальная рабочая температура до 1250 С)или графита (окисляется в воздушнойсреде при нагреве), позволяет получить температуру 1200-1 РОО С, Посравнению с карбидом кремния или дисилицидом молибдена шамотографит недефицитен и хорошо обрабатывается.что позволяет повысить точность изготовления нагревателей и за счет этого повысить стабильность нагрева процесса литья и качество слитка.П р и м е р. Кристаллизатор состоит из охлаждаемого корпуса длиной 170 мм графитовой вставки длиной220 мм с внутренним диаметром 80 мм.Оправка из графита имеет внешний диаметр 60, внутренний 50, длину200 мм, причем на 100 мм она входитво вставку. Дорн выполнен из молибдена, изоляторы из алунда, секциинагревателей из шамотографита. Длина35секции 5 мм. Токопроводы изготовленыиз стали и изолированы один от другого алундом. В каждой из секций установлена термопара. Часть оправки длиной 80 мм нагревают до температурыосолидуса, равной 11 РО С, оставшуюсячасть - до температуры 1300 С. Слитокполучают из чугуна СЧ 20. Шаг вытягивания 25 мм, частота 6 цикловв минуту, температура нагрева частиоправки на длине шага 25 мм при дви 45 ожении слитка 1250 С. Мощность блокапитания 10 кВт. Получен слиток в виде трубы с внешним диаметром 80 ивнутренним 60 мм с плотной структу 50рой. Процесс литья стабилен.Таким образом, применение предла-.гаемых способа и кристаллизатора позволяет получить различную температуру поверхности оправки на разных55участках и регулировать ее в соответствии с режимом движения слитка. Этопозволяет устранить протекание металла между нагретой оправкой и коркойро внутреннюю полость слитка, искжо 3 1205989 Ьчить образование второго фронта за- чивает повышение качества слитка и твердевания на оправке, что обеспе- стабильность процесса литья,1205989 Составитель В.Сир Техред О.Ващишина едактор Н.Бобк К ор Л.Па аз 85 Поднисно иал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проекуна/1 О Тираж ВНИИПИ Государственнопо делам изобретений 113035, Москва, Ж,комитета СССРи открытийаушская наб , д, 4