Способ определения усадки полых слитков из металлов и сплавов

(19) (1) В 22 Р 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ НОМИТЕТ СССР НИЙ ИОТНРЫТИ ПИ САНИ РЕТЕНИ с Н АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬСТВУ 43ргии им50-ле(21) 3747010/22-02(71) Институт металтия СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСАДКИ ПОЛЫХ СЛИТКОВ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано вустановках непрерывного литья полыхслитков из металлов и сплавов, обладающих преимущественно предусадочнымрасширением. Цель изобретения - повышение точности измерения усадкивнутренней поверхности слитка. Способ осуществляется путем подачи расплава в кристаллиэатор 1 с дорном .2,1271636 х = Ь 180( 30 выдержки и перемещения дорна 2 с одновременным измерением усилия трения датчиком 7. Повышение точности измерения достигается за счет определе Изобретение относится к металлургии в области непрерывного литья иможет быть использовано в установкахнепрерывного литья полых слитковиз металлов и сплавов, преимущественно обладающих предусадочным расширением,. Цель изобретения - повышение точности измерения усадки внутреннейповерхности слитка,1 ОНа фиг. 1 показано устройство для измерения усадки полых слитков; на фиг. 2 -схема определения усадки полых слитков 1 на фиг. 3 - зависимость линейной усадки полых слитков от температуры и времени охлаждения; на фиг. 4 -зависимость конструктивных параметров дорна от скорости разливки.Устройство для определения усадки полых слитков (фиг. 1) содержиткристаллизатор 1 с дорном 2 закрепленном в винтовом вале 3, затравку4, редуктор 5, привод 6, датчикусилия трения 7 и термопару 8.Перед началом заливки жидкого металла в полость, образованную кристаллизатором 1, вводится дорн 2.После поступления металла в кристаллизатор и выдержки в течение времени предусадочного расширения расплава включается приводной механизм,который через винтовой вал 3 приводит в движение дорн 2. Дорн 2 перемещается вверх,После срыва поверхность дорна 2 З 1отходит от заготовки, происходит выход слитка из контакта с дорном,следовательно, силы трения резко снижаются вплоть до нулевого значения.При достижении силы трения нулевого 40значения уменьшают скорость вытягивания дорна до нового возникновениясилы трения, т.е. соприкосновенияслитка с дорном. Зная высоту перемещения конусного дорна к моменту 45его повторного соприкосновения с отливкой и угол наклона конуса, из ния усадки в процессе остывания слитка при различных температурах.1 э.п, ф-лы, 4 ил. прямоугольного треугольника определяется величина усадки (фиг. 2),где х - величина усадки",Ь - высота перемещения дорна;угол наклона, образующий.дорн.При повышении усилий трения междудорном и слитком (в результате изповторного соприкосновения) осуществляют увеличение скорости вытягивания дорна. Повьшение скорости импульсное, при уменьшении усилий автоматически восстанавливается заданнаяскорость дорна.Для получения нескольких точекусадки по высоте дорна повторяетсяукаэанный цикп, Точность измерениятем выше, чем больше количество точек усадки по высоте.П р и м е р, Исследует процессусадки полой чугунной заготовкис наружным диаметром 150 мм и толщиной стенки 28 мм.Угол наклона конуса дорна составляет с= 5, Температура заливаемогометалла - 1300 ОС. Длина дорна -250 мм.После поступления металла в кристаллиэатор и выдержки его в течение8 с включают приводной механизм идорн перемещают в вертикальном направлении со скоростью 0,4 м/мин.Усилие срыва составляет 220 кг. Послесрыва заготовка выходит из контактас дорном, соответственно усилие трения уменьшается до нулевого значения,датчик подает команду и скоростьперемещения дорна уменьшается до0,25 м/мин. После перемещения дорнана расстояние 60 мм заготовка вновьвходит в контакт с дорном, на чтоуказывает возникновение сил трения.Время от начала заливки металла вкристаллизатор - 18- 19 с, а темпера1271636 Еды= х/Ь,Формула 1. Способ определения усадки полых слитков из металлов и сплавов, обладающих преимущественно предуса дочным расширением, включающий заливку расплава в форму и измерение усадочного зазора между стенкой формы и поверхностью слитка, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с 50 целью повышения точности измеренияусадки внутренней поверхности слитка, перед заливкой расплава в форму вводят дорн с конусной рабочей поверхностью, выдерживают в течение времени предусадочного расширения расплава, затем дорн перемещают вверх и фиксируют повторный контакт его поверхности с поверхностью слиттура заготовки составляет 1070 ОС. Когда сила трения достигает предельной величины 40 кг, датчик подает командуприводу на импульсное увеличение скорости, в результате чего дорн опять выходит из контакта с заготовкой и продолжает перемещаться вверх со скоростью 0,25 м/мин. До вторичного соприкосновения. дорна с заготовкой дорн успевает пройти 10 еще 50 мм (всего 60+50 = 110 мм). К данному моменту температура заготовки составляет 1020 ОС, а время охлаждения - 31-32 с. Как только усилие трения. достигает 40 кг, дорн снова 15 выводят из контакта с заготовкой. Подобным способом фиксируют еще три точки при 970 С, 920 С и 870 С, Дорн , перемещается соответственно на 40, 50 и 60 мм. 20Зная высоту перемещения дорна для каждой конкретной точки (60, 110, 150, 200, 250 мм) и угол наклона, образующего конус с= 5, величину усадки определяют следующим образом: 25х, = 60 сд 5 = 0,084 ммх = 100 д 5 = 0,154 ммх = 150 е 8 5 = 0,21 ммх 4 200 8 5 0 28 мм3.5 мм 30Определив величину усадки, строят диаграмму зависимости линейной усадки полой заготовки от температуры и времени охлаждения заготовки (фиг. 3). 35Как видно из диаграммы, кривая усадки не полностью отражает усадочные явления, протекающие в чугунной заготовке при ее кристаллизации. Отсутствует стадия предусадочного 40 расширения чугуна и усадка ниже 850 С (величина и характер предусадочного расширения на диаграмме обозначены пунктирной линией и построены теоретически), Однако, при подборе конст-, руктивных параметров дорна это не имеет значения.Так, например, время нахождения заготовки в кристаллизаторе при по.лунепрерывной и непрерывной разливке соответствует интервалу температур 1300-900 ОС. Длина цилиндрической и конической зон внутреннего кристаллизатора для каждой конкретной скорости разливки определяется из выражения где Ь - длина цилиндрической или конической зоны;- время нахождения заготовкив соответствующей зоне,скорость разливки,Заштрихованная левая часть диаграммы (фиг. 3) показывает время нахождения заготовки в цилиндрическойзоне внутреннего кристаллизатора,а правая сторона - время нахожденияв конической части (до 900 ОС), Уголнаклона конической зоны дорна подбирается в зависимости от величиныусадки заготовки при 900 С, т.е, привыходе из кристаллиэатора где х - величина усадки при 900 фСЬ - длина конической зоны.Зависимость длин отдельных эон внутреннего кристаллиэатора от скорости разливки полых слитков (характеризуется диаграммой) (фиг. 4). С помощью диаграммы можно определить профиль дорна для любой скорости литья. Так, например, при скорости литья ч = 0,5 м/мин длина цилиндрической зоны Ь = 150 мм, длина конической зоны Ь = 300 мм, угол наклона 84= х/Ь; а= 4, При скорости литья 0,7 м/мин, Ь = 210 мм, Ь =400 мми с(= 3Использование способа позволяет повысить точность измерения усадкиполого слитка в соответствии с которой определяют оптимальные конструктивные параметры дорна. изобретения127 1 бЗб Фка, а величину усадки определяют из прямоугольного треугольника, сторовари которого являются образующая дорна, высрта его перемещения и величина усадочного зазора. б2. Способ по и. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что фиксацию повторного контакта проводят измере- нием силы трения между поверхностями дорна и слитка,7 апо уопура опли 8 ки гс Фи 00 ОРость РазлиЬц р(мФиг. Ф Составитель В.Сиротедактор Н,Марголииа Техред И.Ходанич тор Л,Обру акаэ 6280/13В Тираж 757 ИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, одпис итета СССР ткрытийушская наб., д, ч/5 Производственно-полиграфическое рият е ОлО,у Ужгород, ул. Проектная