Изобретение относится к способу получения предварительно обработанного расплава металла для разливки металла.
В патенте Швеции N 9304347-9 описан способ непрерывного или полунепрерывного литья чугуна с уплотненным графитом (CGI), в котором в расплав чугуна добавляют модификатор структуры перед подачей в закрытую печь для кондиционирующей обработки с впускным и выпускным каналами, например, герметичную раздаточную печь. В процессе работы количество расплава чугуна поддерживают в заданных пределах путем периодической замены выпускаемого из печи для кондиционирующей обработки компенсирующим количеством расплава чугуна из реактора. В расплав чугуна в реакторе и необязательно в печи для кондиционирующей обработки в качестве модификатора структуры добавляют магний. Предпочтительный вариант этого известного способа изображен на фиг. 1.
Избыточное давление в печном пространстве 16 можно регулировать для обеспечения регулирования потока расплава через выпускное отверстие 13, выполненное в желобе 9. В случае продолжительных остановок избыточное давление снимается с тем, чтобы расплав 5 в желобе 9 втягивался обратно в печь 16 и уровень расплава во впускном и выпускном каналах сохранялся таким же, как уровень расплава в камере печи 16, как показано пунктирной линией на фиг. 1. При этом скорость потери магния снижается. Потери магния из расплава в камере печи могут быть рассчитаны и компенсированы путем загрузки магниевого прутка 6 через вентиль для загрузки магния 19 перед повторным запуском печи.
Однако расплав в выпускном канале будет относительно быстро терять магний вследствие испарения и окисления, поскольку выпускной канал открыт в атмосферу. Кроме того, в расплав в выпускном канале нельзя повторно загрузить магний. Вследствие этого первые отливки, полученные после остановки, должны отбраковываться, поскольку они не имеют требуемой структуры.
Из патента SE-328673 известен способ защиты расплава в выпускном и впускном отверстиях путем продувки инертным газом. Однако этот способ только до некоторой степени снижает потери магния и не обеспечивает возможность получения хороших первых CGI отливок.
Задачей настоящего изобретения является решение проблемы, касающейся потери (снижения содержания) модификаторов структуры и/или образования центров кристаллизации в выпускном канале печи для кондиционирующей обработки, а также повышение выхода отливок со структурой модифицированного расплава металла.
Характеристика изобретения дана в пункте 1 формулы изобретения, и в пунктах 2-8 даны характеристики предпочтительных вариантов изобретения.
В соответствии с настоящим изобретением поставленная задача решается тем, что в способе получения отливок из расплава, включающем заливку в печь для кондиционной обработки, имеющей впускной и выпускной каналы, предварительно обработанного расплавленного металла, разливку металла из печи через выпускной канал, после простоя в производстве отливок расплав металла из выпускного канала вытесняют в печь путем снижения уровня расплава металла в выпускном канале до уровня ниже уровня металла в печи, добавляют в печь модификатор(ы) структуры и/или образования центров кристаллизации для восстановления требуемого содержания модификатора(ов) в расплаве и возобновляют разливку расплава.
Для осуществления настоящего изобретения на практике могут использоваться различные типы печей для кондиционирующей обработки. В том случае, когда расплав защищен шлаковым слоем или атмосферой экранирующего инертного газа, печь может быть открытого типа. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов настоящего изобретения используется закрытая печь для кондиционирующей обработки, которая предпочтительнее также оборудована объединенным средством для создания повышенного давления и вакуума. Печь для кондиционирующей обработки предпочтительнее также оборудована индукционным нагревателем и средством для изменения или определения уровня расплава в выпускном канале.
Способ настоящего изобретения описан ниже более подробно со ссылкой на приложенные чертежи.
Фиг. 1 является изображением схемы известного способа и печного агрегата, пригодного для осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2а, б является изображением печи для кондиционирующей обработки, в которой показаны уровни расплава металла во время простоев в соответствии с настоящим изобретением в сравнении с уровнями расплава металла во время простоя в известном решении.
В случае варианта известного способа, представленного на фиг. 1, сначала приготавливают расплав чугуна 1 в печи 2. В этом случае расплав получают из железного скрапа. Углеродный эквивалент расплава регулируют в печи 2 путем добавления в расплав углерода и стали, как показано на позиции 25. Затем расплав передают в ковш 3, в котором расплав подвергают основной обработке, заключающийся в добавлении магния 11 в чистой форме, включая добавление магния 11 в любой пригодной форме.
После этой основной обработки удаляют из расплава шлак, и расплав транспортируют к печи для кондиционирующей обработки 4 и загружают его в печь, при этом в печи поддерживается атмосфера нагнетаемого под давлением инертного газа; печи такого типа, называемого PRESS-POUR тип, продаются фирмой ABB (например, изделие номер LFR 5 CTO, LFR 10 CTO или LFR 20 CTO). Расплав выпускается из печи регулируемым образом либо путем регулирования избыточного давления в печном пространстве 16 посредством плоского клапана 17 на питающем газопроводе 18, либо посредством стопорного стержня 12, вводимого в выпускное отверстие 13 в желобе 9, либо посредством комбинации этих способов регулирования.
Затем расплав 5 нагревают посредством индукционного нагревательного элемента 22, посредством которого расплав также в некоторой степени перемешивается. Порция чугуна загружается в печь для кондиционирующей обработки 4 и смешивается с уже присутствующим в ней расплавом 5. В случае непрерывного процесса используется около 75% максимальной вместимости печи. Затем по необходимости в печь 4 подается магний.
Магний либо в виде магниевого прутка в стальной оболочке, или в виде стержня 6 загружается в печь 4 через запирающееся отверстие 7, выполненное в кожухе 8 печи. Как и в случае других присадок, добавку магния регулируют по результатам термического анализа отливки чугуна с уплотненным графитом.
Отверстие 7 снабжено плоским клапаном 19. Устройство также включает вытяжную трубу 20, через которую вытягиваются MgO и пары Mg и которая также снабжена клапаном 21, установленным в кожухе 8. В процессе работы клапан 17 открыт для непрерывной подачи газа, тогда как клапаны 19 и 21 заперты.
Когда в печь необходимо ввести Mg пруток 6, давление в печи сначала снижают путем запирания клапана 17 (посредством чего прекращают подачу газа). После этого уровень расплава в желобе 9 опускается до уровня, показанного пунктирной линией. Эта операция занимает около 10 с. Затем открываются клапан 21 в вытяжной трубе 20 и клапан для подачи магния 19, что занимает еще 5 с. Магниевый пруток загружается в печь в течение 30 с. Затем клапаны 19 и 21 запираются, что занимает еще 5 с. Наконец, клапан 17 открывается, и давление повышается до его нормального рабочего уровня, что занимает еще около 20 с. В сумме время, необходимое для загрузки магниевого прутка 6 в печь для кондиционирующей обработки, составляет, следовательно, около 70 с.
Инокулятор 10 подается в желоб 9 печи в соответствии с вышеупомянутыми принципами регулирования сразу же после выпуска металла. Выпуск металла из печи 4 регулируется посредством стопорного стержня 12.
Технологическая цепочка способа заканчивается взятием пробы 14 для термического анализа посредством пробоотборника 23, подробно не описанного в настоящем описании. В иллюстрируемом случае пробу берут в литнике или в стояке литниковой системы 15 литейной формы 14. Для того чтобы результаты анализа характеризовали действительные содержания реагентов в печи, после каждого пополнения печи перед взятием пробы пропускают 4-5 литейных форм. Пробу анализируют посредством компьютера 24, не описанного подробно в настоящем описании; стрелки из пунктирных линий указывают пути информации к компьютеру 24 и от него.
Добавки модификаторов структуры в систему регулируются любым пригодным способом в соответствии с принципами, описанными в патенте Швеции 9304347-9.
На фиг. 2 показаны уровни расплава металла во время более длительных простоев или остановок в процессе разливки, где h0 характеризует уровень металла в печи для кондиционирующей обработки и h1 характеризует уровень металла в выпускном канале. В известном способе (фиг. 2а) h1 = h0 достигается путем снятия избыточного давления с печной камеры, при этом перед возобновлением работы расплав в выпускном канале не может быть реактивирован. Как видно из фиг. 2б, согласно изобретению, h1 меньше, чем h0, то есть расплав, находящийся в желобе и в выпускном канале, оттесняется обратно в печь для кондиционирующей обработки. Следовательно, он может быть реактивирован путем повторной загрузки требуемого количества модификатора структуры и/или образования центров кристаллизации, например, магния, перед возобновлением операций разливки.
В случае, когда печь является закрытой печью, имеющей объединенные средства создания вакуума и избыточного давления, как схематично показано на фиг. 2б, в печной камере может создаваться вакуум для всасывания расплава из выпускного канала в печь. За счет размещения внутреннего отверстия выпускного канала выше внутреннего отверстия впускного канала, последний также будет действовать в качестве жидкостного затвора у нижнего уровня металла (h1) в выпускном канале. Расплав, всасываемый обратно в печь из выпускного канала, также может использоваться для передачи поступающего тепла объему металла.
Способ особенно удобен для получения обработанного магнием чугуна, в частности, чугуна с уплотненным графитом (CGI), имеющим более низкое содержание модификатора структуры, чем ковкий чугун. Если планируются слишком длительные простои, для реактивации расплава достаточно осуществить способ в конце остановки как раз перед началом работы.
Для регулирования высоты уровня расплава металла в выпускном канале можно использовать большинство обычно используемых методик определения уровня металла. Кроме того, давление вакуума может быть использовано не только для регулирования уровня металла, но и для определения самого нижнего допустимого уровня расплава в выпускном канале, например, когда h1 равно высоте уровня выпускного отверстия в печи, и в печь будет всасываться воздух.
Изобретение относится к разливке предварительно обработанного металла. Способ включает заливку в печь для кондиционирующей обработки, имеющей впускной и выпускной каналы, предварительно обработанного металла и разливку металла. После простоя в разливке снижают высоту расплава металла в выпускном канале до уровня ниже уровня расплава металла в печи. В результате расплав металла в желобе и в выпускном канале по крайней мере частично оттесняется обратно в печь. Здесь в него добавляют модификатор(ы) структуры и/или образования центров кристаллизации для восстановления требуемого содержания модификатора в расплаве и возобновляют разливку. Восстановление количества модификатора в расплаве, потерянного вследствие испарения, обеспечит получение отливок требуемой структуры. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
WO 9518869 A1, 13.07.1995 | |||
Технология машиностроения, 1982, № 2, реферат 2Г292П, JP 54-82286 | |||
Технология машиностроения, 1992, №4, реферат 4Г244П | |||
Установка для обработки и разливки расплавов | 1977 |
|
SU707975A1 |
DE 3604036 А1, 26.08.1986. |
Авторы
Даты
2001-09-10—Публикация
1996-11-11—Подача