СПОСОБ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 2018 года по МПК B22D11/00 B22D27/08 

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывному литью заготовок.

Известен способ вибрационной обработки непрерывнолитой заготовки путем сообщения верхнему концу гильзы кристаллизатора перпендикулярно ее оси двухкомпонентных колебаний за счет поступательного перемещения по эллиптическим или многолепестковым траекториям (RU №2239516 от 11.04.2003 г., МПК B22D 11/051, B22D 11/053, опубл. 10.11.2004 г.).

Известен также способ вибрационной обработки непрерывнолитой заготовки путем сообщения верхнему концу гильзы кристаллизатора перпендикулярно ее оси двухкомпонентных колебаний поступательного перемещения по эллиптическим или многолепестковым траекториям, а нижнему концу гильзы - колебаний вдоль ее продольной оси (RU №2327544 от 27.12.2005 г., МПК B22D 11/053, опубл. 27.06.2008 г.).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ вибрационной обработки жидкого металла путем сообщения перпендикулярно оси заготовки колебаний через поддерживающий ролик непосредственно под кристаллизатором (RU №2253542 от 21.02.2003 г., МПК B22D 11/114, B22D 11/053, опубл. 24.11.2010 г.).

Недостатком вышеуказанных способов вибрационной обработки непрерывнолитых заготовок является низкая эффективность воздействия вибрации на кристаллическую структуру заготовок (соответственно, на их качество) из-за незначительности толщины затвердевшей корки металла в кристаллизаторе и на выходе из нее - главного источника генерирования центров кристаллизации. Кроме этого, для всех известных способов из-за опасности разрушения затвердевшей корки на выходе из кристаллизатора и прорыва жидкого металла, а также разрушения шлакового покрытия на поверхности жидкого металла в кристаллизаторе ограничены пределы регулирования параметров вибрации.

Техническим результатом является улучшение качества литых заготовок в результате повышения плотности и дисперсности их структур, снижения осевой пористости и ликвации за счет повышение эффективности воздействия вибрации на формирование кристаллической структуры заготовок.

Технический результат достигается тем, что вибрационную обработку с круговым направлением колебаний вдоль оси заготовки осуществляют на расстоянии 0,4-0,6 глубины жидкой лунки металла в зоне вторичного охлаждения, где затвердевшая часть заготовки составляет не менее 50% от ее поперечного сечения.

Из практики известно, что в зависимости от марки стали и скорости разливки наиболее интенсивный рост столбчатых кристаллов происходит в зоне вторичного охлаждения на расстоянии 0,4-0,6 глубины жидкой лунки металла, соответственно, наиболее эффективное воздействие вибрации будет происходить именно в этой области из-за разрушения и дробления растущих кристаллов. При этом за счет оседания обломков разрушенных кристаллов в донную часть глубина жидкой лунки будет уменьшаться, в результате чего снизятся усадочные и ликвационные процессы, что обеспечит формирование плотной и дисперсной кристаллической структуры заготовки.

Сущность заявляемого способа поясняется чертежом, на котором показана схема непрерывной разливки металла с устройством для подвода вибрации к заготовке (фиг. 1). С промежуточного ковша жидкий металл подают в кристаллизатор 1 и с него частично затвердевшую заготовку 2 вытягивают при помощи тянущего устройства 3. Из кристаллизатора заготовка с жидкой сердцевиной попадает в зону вторичного охлаждения 4, где поддерживается и направляется опорными роликами 5 и на определенном расстоянии от мениска металла h₁ подвергается вибрационной обработке. Подвижная подпружиненная подвеска рамы с опорными роликами позволяет ей колебаться под действием вибратора 6, колебания от которого через ролики 5 передаются к заготовке 2. Для вибратора 6 с круговым направлением колебаний вдоль оси вытягиваемой заготовки есть возможность изменять параметры вибрации в широких пределах посредством регулировки питающего электродвигатель напряжения и изменения диаметра эксцентрика (частота - 0…100 Гц, амплитуда - 0…2 мм).

Предлагаемый способ вибрационной обработки непрерывнолитых заготовок работает следующим образом. В процессе вытягивания заготовки из кристаллизатора сразу же включают вибрацию и не выключают до полного ее затвердевания. При этом расстоянием подвода вибрации к заготовке h₁ и ее параметрами задаются в зависимости от марки стали и скорости разливки металла. Так как в точке подвода вибрации столбчатые кристаллы имеет достаточную толщину (не менее 50% от поперечного сечения заготовки), они легко обламываются вследствие силового воздействия упругих колебаний, становясь источником генерирования дополнительных центров кристаллизации.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет существенно повысить эффективность воздействия вибрации на формирование заготовок из-за разрушения и дробления зоны столбчатых кристаллов, в результате чего практически устраняются осевая пористость и ликвация и формируется плотная и дисперсная макроструктура.

Изобретение относится к непрерывному литью. Частично затвердевшую заготовку обрабатывают вибрацией в зоне вторичного охлаждения. Приложение вибрационных колебаний с круговым направлением вдоль оси заготовки на расстоянии 0,4-0,6 глубины жидкой лунки металла создает оптимальные условия для обламывания дендритов, образующихся при кристаллизации металла. Обеспечивается повышение качества непрерывнолитых заготовок. 2 ил.

Способ вибрационной обработки непрерывнолитых заготовок, включающий подвод вибрации к частично затвердевшей заготовке в зоне вторичного охлаждения в процессе ее вытягивания, отличающийся тем, что осуществляют вибрацию с круговым направлением колебаний вдоль оси заготовки, на расстоянии 0,4-0,6 глубины жидкой лунки металла от мениска металла.