Способ непрерывной разливки металла

вв днзк имрвтенкй н втквыткЙ(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА Изобретение относится к металлургии, а конкретнее к непрерывному литью металлов.По основному авт.св. У 437331 известен способ непрерывной разливкиметалла с использованием электромагнитного поля индуктора для удержаниярасплава в заданных контурах отливки применением принудительного охлаждения и Формирующих отдельные эле-,менты внешнего контура отливки твердых поверхностей, в соответствии скоторым над закристаллиэовавшейсячастью слитка сохраняют слой жидкогометалла высотой 15-80 мм, а охлаждающую среду подают на боковую поверхность слитка вблизи жидкой зоны нарасстоянии, обеспечивающем расположение Фронта кристаллизации на поверх"ности слитка в пределах высоты индуктора ( 1 1,Недостаток известного способа заключается в том, что область его эфФективного применения ограницивается отливками, толщина попереценого сечения которых превышает 80-400 мм. Прилитье слитков меньших сечений, вчастности полос, вследствие недостаточного количества жидкого металлав лунке слитка поддержание постоянно.го положения фронта кристаллизациистановится весьма трудной проблемой,так как уровень жидкого металла вкристаллизаторе подвержен неизбежным 1 Околебаниям, Затвердевание металла может при этом распространяться до верхнего мениска жидкой эоны слитка счастичным или полным нарушением непрерывности процесса Формирования 5слитка. В результате могут возникнуть также проливы жидкого металладо эоны охлаждения и выброс его привзаимодействии с охлаждающей средой, 20Указанные обстоятельства не дают возможности получить известным способомотливки толщиной менее 80 мм с качественной поверхностью и внутреннейструктурой.908187 4 Цель изобоетения - повышение каче тза поверхности и структуры отлизаеиы полос толщиной до 80 мм и обеспечение устойчивости процесса литья,Цепь достигается тем, что объем слоя (и.кого (еталла над формирую:.;ес: в . част ю слитка определл(т из сээткошенил,ширина слитка;поч э(оч отноение ширины слоя жидкого металла к толщине слитка выдеркчвают в пределах 2-20, отношение длины этого слоя к ширине слитка - Я пределах 1,05- 1,5, а угол падения с-(уй Охгадителя на поверхность слитка ппадно изменяют от 10-(0 в начале ня,ца еотеж= схематично изображеночс - гй Ст Я( ЯЛЯ ОСУШЕСТ Вл(НЬ 1 Я ПРЕДЛО,де "ого (иособа . аксонометриЯ с частиным разпезом.Устройстго содержит кольцевойэ.петоомагчтный индуктор 1, коллектор 2 с тяерстилми на его внутренней стен(е. Обое 1 енн 01 к слитку 3и,.олпо , Над фопмчрующейся частьюс-и(;, обг;азоган слой 5 (идкого ме - , апл- г. (;";Яки - и ",/.( Обозначены угльпа.е;., с,руи охлапителл на поверхность сгитка 3 чрлмоугольного сечен:,я, и;1 еюьего толщину д и ширину 1,ьу г(,:а(и О, и 1,1 обоз н э чены соот ветстоек-.с ш;рина и длина слОя 5 жидкогометалла по зерка.лу,ванныОлосоо осушествляется следующимобоазом. 0 утрь индуктора 1 вводят поддон оатдм (:(лючаю электромагнитное поле индук;орэ и на поддон заливают расплавленн й металл,первая, порция которого исталлиэуется в контакте с под.о ом, а цезак(исталлизовавшаяся "ест ь еталла чахер(и Р ает ся электро маг-Итным полем индуктооа, параметры которо"О выл(аны таким образом, цтобы Обеспечить получение заданной формы и размеров поперечного сечения слитка, причем силы эгектромагнитного поля, яоздечствующие на кристаллизую шийся слиток, наппавлены в сторону П,ОпО."Ь.Ой ОСИ ПОСЛЕДНЕГО ПО НОРМаЛИ к по( е-.ности четапла. Затем непрерывпооцесса пои минимальной скорости(лит л ло 70-90 по достижении указан-ой скооостью огп чмального значе 5 10 15 20 25 ЗОно опускают поддон ( с плавно возрастающей скоростью, вытягивая тем самым закристаллизовавшийся слиток 3 из индуктора 1, Одновременно с началом вытягивания на поверхность слитка через коллектор 2 начинают подавать жидкий охладитель, например во 6ду, под углом 10-(0 к этой поверхности.Над формирующейся частью слитка образуют и постоянно поддерживают избыточный слой 5 жидкого металла высотой 15-80 мм причем объем указанного слоя определяют из соотношенияМ =(10-50) + (1-3) Р 3 где О - толщина слитка,ширина. слитка.Отношение ширины К( слоя жидкого металла к толщине Сслитка выдерживают в пределах 2-20, а отношение длины 1 слоя жидкого металла к ширине 1 слитка - в пределах 1,05- 1,5.По мере увеличения скорости опускания поддона (скорости литьл 7 плавно увеличивают и угол падения струй охладителя на поверхность слитка таким образом, что по достижению скоростью литья оптимального (технологического) значения этот угол становится равным 70-90 , иначе говоря, с этого моментаои до конца процесса струи охладителя подают и;.актически под прямым углом к повер;:ости слитка сразу же за нижним срезом индуктора.)(идкий металл, образуюций слой 5 над формирующимся слитком, удерживается от растекания или только силами электромагнитного поля индуктора или комбинированными средствами электромагнитными силами индуктора иограничиваюцими стенками, выполненными из огнеупорного или теплоиэоляционного материала,При уменьшении величины отношения11- ниже 2,0 а - ниже 1 05 происходит1преждевременное затвердевание металла с боковой поверхности слитка с нарушением зацанной рго геометрии, Увеличение отношения - сверх 20 практичесбки нецелесообразно и ведет к усложнению конструкции устройства. При этом площадь зеркала ванны резко увеличивается, и эа счет теплоотдачи в атмосферу с ее поверхности возможна кристаллизация металла в объеме избыточного слоя и нарушение непрерывности процесса,5 9086,; ЬП ри подаче охлади теля под у глом та которого составляет 10 мм, а шири- меньше 10 в начале процесса и мень- на и длина (по зеркалу ванны) - ссотше 70 по достижении оптимальной ско- ветственно 80 и 500 мм.рости литья Фронт кристаллизации выхо- Скорость вытягивания слитка (опус" дит из эоны действия злектромагнитно" 5 кания поддона) плавно изменяют от го поля, что ведет к проливу металла 50 мм/мин в начальный момент процес- и нарушению непрерывности процесса са таким образом, что в течение 20 с литья. ее значение достигает 1200 мм/с, чтоУвеличение угла падения струй ох- соответствует технологической скоросвладителя сверх ч 0 в начале процесса О ти литья. Одновременно плавно изменя- и сверх 90 при оптимальной скорос" ют угол подачи струй воды нв иоверхти литья ведет к перемещению Фронта ность слитка с 15"20 до 70-80, Дакристаллизации в объем избыточного лее скорость и угол подачи охладите- слоя жидкого металла, нарушению за- ля сохраняют постоянными до конца данной геометрии слитка и забрызгива процесса.онию охладителя выше Фронтов кристаллизации, что сказывается на ухудшениикачества поверхности слитка. С целью сравнения отливают такжеполосы толщиной 120 мм из тех же сплавов по известному режиму, т.е, ссозданием избыточного слоя металла,не регламентированного по объему, ширине и длине и без регулированияместа подачи охладителя в ходе пооцесса,еханические своиКачествостват поверхности Макроструктура Спл жим литья 66 МП 60 Д Предлагаемый(полосатолщиной120 мм) 260 АМ АД П р и м е р. Из алюминиевых сплавов Д 16, АМГ 6 и АД 1 отливают полосы толщиной 10 мм и шириной 100 мм. Литье осуществляют полунепрерывным методом на литейной машине, оснащенной Формообразующим индуктором, питаемым25 электрическим током напряжением 18- 30 8 и частотой 2 ч 00 Гц. На введенную в индуктор затравку поддон) заливают расплавленный металл при 700-730 С. Подачу охладителя 1,воды ) из коллектора в начале процесса литья осуществляют под углом 15-20 к поверхности слитка. Над Фор:омирующейся частью слитка образуют из. быточный слой жидкого металла, высоПопытки получить известным способом полосу толщиной 80 мм и менее не увенчались успехом, так как при заливке расплава на затравку происходит чрезвычайно быстрое затвердевание его до мениска слитка.Отлитые полосы подвергают визуальному осмотру, а также контролю макро- структуры и механических свойств.Результаты проведенного эксперимента сведены в таблицу.Как видно из приведенной таблицы, сравниваемые полосы имеют гладкую поверхность и мелкозернистую макроструктуру, однако полосы, отлитые по предлагаемому способу, обладают заметно меньшей волнистостью и значительно более мелким макрозерном. Вместе с тем прочность полос, отлитых предлагаемым способом из сплавов Д 16 иАМГ 6, на 30-503, а относительное уд О линение - н 3-ч раза выше, чем у полос, отлитых известным способом. Полоса из сплава АД 1, отлитая предлагаемым способом, ,имеет показатели проц- ности на 203, а относительного удли нения - на 353 выше, чем у полосы, полученной по известному способу.Отлитые полосы затем успешно прокатывают в холодном состоянии, 2 ОСоздание и поддержание в тецение всего цикла литья избыточного слоя жидкого металла, объем и геометрические размеры которого подчиняются соотношениям, регламентированным предлага-р емым изобретением, позволяет устранить влияние на процесс литья кратковременных задержек подачи расплава, уМЕНьШЕНИя КОЛИцЕСтва жИдКОГО МЕтаЛЛа поступающего н лунку слитка или Оста нонки процесса вытягивания, цто часто имеет место в промышленной практике, Пос;(Ольку избыточный Обьем расплава над сли 1 ком выполняет функцию теплового ак(у 1 уллтора затвердевание (идзон.;ад фср .Ирующимсл (питком здвремя -ак х эадерек не успевает гроизсйт( и сохраняе-ся устойчивость пвс весов (ит-,г, что Особенно важноОщин, нагри;ер гслос толщиной до 80 мм.Регламентированное в начальный периОд литья изменение места подачи Ох ладителя от наиболее удаленного от ин дуктора ( угол подачи 10-10 7 до наиО 45 более близкого к индуктору 1 угол подаци 70-907 обеспецивает надежное поддержание йронта кристаллизации н пределах высоты индуктора на постоянном уровне при возрастании скорости5 О литья от нуля до оптимальноготехнологицеского 1 значения, Указанное обстоятельство с одной стороны способствует достижению того же положительного эффекта, цто и предыдущий прием,т.е, повышение устойциности процесса литья при получении полос толщиной до 80 мм, а с другой стороны позволяет повысить качество поверхности и внутренней структуры слитка.При непрсрывном литье слитков малых толщин, в частности полос, за счет обработки х(идкого металла электромагнитным полем и быстрого охлаждения отливки образуется мелкозернистая структура по всему сечению металла и резко повышаются механицеские свойства, особенно пластичность, Так, например, пластичность алюминиевых сплавов Д 16 и Ю 1 Гб возрастает в 3-1 раза по сравнению с литьем известными способами, ,что позволяет осуществлять холодную прокатку литого материала и отказаться от отливки слитков больших сечений используемых в настоящее время для получения горячекатаного подката.Получение литых полос малой толщины до 80 мм) для последующей холодной прокатки исклюцает необходимость применения печей гомогенизации слитков, устройств для разрезки и йрезеровки слитков, пецей нагрева под прокатку, станов горячей прокатки. При,этом как показывают предварительныерасцеть, следуст ожидать повышениявыхода годной продукции на 10-303на одну тонну годного по сравнениюс действуюцей технологией,формула изобоетенияСг;:.:Об непрерывной разливки иеталла гго авт.,св 1 137331; о т л ич ающи й с я .геи что, сцельюповышения ка.естна поверхности иструктуры Отл вагиых Олос толщинойдо 80 мм и обеспечения устойциностипроцесса ли т ь я о 1 ьем слоя жидкогометалла над фории рующеися часьюсвитка Определяют из соотношенияМ =10-90 +1- 3) К С,где 6 . толщина слитка;ширина слитка:опри этом отношение ширины слоя жидкого металла к толцине слитка выдерживают в пределах 2-20 отношениедлины этого слоя к ширине слитка - впределах 1,05 15, а угол паденияструй охладителя на поверхность слитка плавно изменяют от 10-1 0 в начале процесса при минимальной скорости литья до 70-90 по достиженииукаэанной скоростью оптимального зна.чения,Источники иноформациипринятые во внимание при экспертизе1, Двторское свидетельство СССР1 437331, кл. В 22 0 11/00, 1977,Составитель Я, Поповдактор И. Янович Техреду А. Бабинец Корректор М. Ыарошкаэ 69писное 4 билиал ППП Паент, г. Ужгород, ул, Проектна 6/12 Тираж 853 ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035 Москва Ж1Подго комитета СССРий и открытийаушская наб. д.