Способ непрерывного горизонтального литья металлов и сплавов Советский патент 1983 года по МПК B22D11/00 

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частнойти к непрерывному горизонтальному литью металлов и сплавов. Известен способ непрерывного литья стали. Способ позволяет получат стальные заготовки удовлетворительного качества fl. Основным недостатком этого спосо ба является то, что не позволяет извлекать слиток из кристаллизатора с частотой циклов более 110 в минуту, не регламентирует ускорение дви жения слитка в течение цикла и не дает соотношений режимных параметров вытяжки и тепловых параметров при затвердевании и охлаждении слит ка. Все это не позволяет полностью использовать возможности процесса п производительности и не обеспечивае стабильности процесса литья и качества отливки. Известен также способ непрерывно го литья серого чугуна, который регламентирует получение слитка из се рого чугуна в графитовом кристаллизаторе Г 2. Однако он не позволяет получать слитки из различных марок чугуна в металлическом кристаллизаторе при большой интенсивности теплоотвода. Производительность процесса не превышает 0,7 м/мин. Структура слитка неоднородна по длине рывка. Известен способ непрерывного ли тья сплавов на основе алюминия, который регламентирует получение слит ков из сплавов на основе алюминия 3 Недостатком этого способа являет ся то, что он не позволяет получать слитки из различных сплавов на осно ве алюминия в кристаллизаторе при большой интенсивности теплоотвода. Не регламентирует связь тепловых параметров процесса с режимами вытяжки заготовки. Производительность процесса не превышает О ,3-0,4 м/мин. Известен таклсе способ непрерывного литья сплавов на основе меди, который регламентирует получение слитков из бронзы и латуни в графитовом кристаллизаторе С4 J. Однако он не позволяет получать слитки из различных сплавов на основе меди в металлическом кристалли заторе при большой интенсивности те лоотвода. Частота вытяжки не превышает 10 ц/мин, шаг вытягивания не менее 25 мм. Производительность про цесса не,превышает 0,5 м/мин. Струк тура слитка неоднородна по длине рывка.. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности к достигаемому эффекту является способ непре рывного горизонтального литья метал лов, включающий заливку расплавленного металла в охлаждаемый кристаллйзатор и извлечение затвердевающег слитка из кристаллизатора по определенному циклическому режиму fs }. Недостатком известного способа является то, что он не позволяет извлекать слиток с частотой более 30 ц/мин и малой длиной протяжки за один цикл. Скорость извлечения заготовки из кристаллизатора не превышает 0,50,7 м/мин. Структура слитка, вследствие большой Длины протяжки, неоднородна по длине, а следовательно, не постоянны и физико-механические свойства. Цель изобретения - повышение производительности, стабильности процесса литья и качества отливки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу непрерывного горизонтального литья металлов и сплавов, включающем подачу расплава в, кристаллизатор и извлечение слитка методом протяжки по циклическому режиму, слиток извлекают с частотой циклов 1-10 Гц и ускорением движ-ения в течение цикла 0,5-10 м/с2, причем время остановки поддерживают равным 0,2-5 времени движения слитка в течение цикла, .а длину протяжки за один цикл - 0,.010,06 длины кристаллизатора, npi: гидростатическом напоре расплава равном 2-15 и толщине затвердевшей стенки слитка на выходе, из кристгшлизатора равной 0,05-0,5 толщины слитка, причем слиток охлаждают в кристаллизаторе и вне его с заданной интенсивностью теплообмена в зависимости от вида металла или сплава. При получении слитка из стали его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью (1-10) , а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 500-5000 Вт/м --град. При получении слитка из чугуна, его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью (О ,5-5 ) , а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 50-500 град. При получении слитка из сплавов на основе алюминия, его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью (0,1-1)- 10 Вт/м, а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружа ющей средой поддерживают 10 2000 Вт/м2-град. При получении слитка из сплавов на основе меди, его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью .(0,1 Вт/м2, 2)10 Вт/м, а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 50-3000 Вт/м Град. При частоте циклов менее 1 Гц для получения необходимой скорости извлечения отливки нужно.увеличивать длину протяжки за один цикл бо лее 0,06 длины кристаллизатора, что ведет к образованию неравномерной структуры по длине слитка. Кроме того, при частоте циклов менее 1 Гц на поверхности слитка образуются неспаи более 1 мм, что увеличивает припуск на обработку. При частоте циклов более 10 Гц времени остановки в течение цицла недостаточно для образования прочной начальной корки что приводит к нестабильности процесса. Ускорение движения слитка в тече ние цикла более 10 м/с2 приводит к разрыву начальной корки и нарушению стабильности процесса литья. Снижение ускорения движения слитка в течение цикла менее 0,5 м/с не обеспечивает необходимой среднейскорости движения отливки и способствует ухудшению качества поверхности слитка за счет образовайия наплывов. Поддержание времени остановки менее 0,2 времени движения слитка в течение цикла приводит к образова нию начальной корки недостаточной прочности, что ведет к нарушению процесса литья. Поддержание времени остановки.более 5 времени движения слитка в течение цикла приводит к снижению скорости вытягивания слитк и увеличению неспаев на поверхности слитка. Поддержание длины протяжки за один цикл менее 0,01 длины кристаллизатора не представляется возмо ным, так как необходимо увеличиват частотуциклов более 10 Гц. Кроме того, при такой длины протяжки за труднено заполнение жидким металло зоны начальной корки. Поддержание длины протяжки более 0,06 длины кристаллизатора ведет к снижению ч стоты вытяжки, увеличению неспаев поверхности слитка и увеличению ра нородности структуры слитка. Гидростатический напор менее 2 толщин слитка не обеспечивает,нормального фронта кристаллизации жидким расплавом и может приводить к образованию осевой пористости и рыхлот. Гидростатический напор бол 15 толщин слитка при прочих равных условиях способствует прорыву стен слитка на выходе из кристаллизатора и ведет к прекращению процесса литья. Уменьшение толщины стенки затве девакедего слитка на выходе из крис таллизатора менее 0,05 толщины сли ка приводит к подплйвлению стенки и прорыву металла, что. может приве ти к прекращению процесса литья. Увеличение толщины стенки более 0, толщины слитка невозможно, так как произошло полное затвердевание в кристаллизаторе. Охлаждать стальной слиток в кристаллизаторе с интенсивностью менее 1 10 Вт/м 2 нецелесообразно с точки зрения необходимой производительности процесса, а с интенсивностью более 10-10 Вт/м вести процесс затруднительно, так как происходит почти полное затвердева.ние слитка в кристаллизаторе и перемерзание под- . водящих мет.сшл кангшов. Поддержание коэффициента теплообмена слитка с,окружающей средой менее 500 Вт/м -град может привести к подплавлению стенки слитка, .прорыву металла и прекращению процесса литья, а выше 5000 Вт/м -град может привести к возникновению термических напряжений в слитке. Охлаждать чугунный слиток в кристаллизаторе с интенсивностью менее 0,5-10 Вт/м нецелесообразно с точки зрения необходимой производительности процесса, а с интенсивностью более вести процесс затруднительно, так как происходит почти полное затвердевание слитка в кристаллизаторе и перемерзание подводящих металл каналов. Подцержание коэффициента теплообмена слитка с окружающей средой менее 50 Вт/М- - град может привести к подплавлению стенки слитка и прорыву металла и прекращению,процесса литья, а выше 500 Вт/м -град нецелесообразно, так как и меньшейинтенсивности достаточно для получения всей гаммы структуры от ферритной до структуры белого чугуна. Кроме того, дальнейшее повыщёние коэффициента теплорбмена приводит, к появлению термических напряжений в слитке. Охдаждать слиток из сплавов на основе алюминия в кристаллизаторе с интенсивностью менее 0, неделвсообразно с точки зрения необходимой производительности процесса, а с интенсивностью более 1-10РВт/м2 вести процесс затруднительно, так как происходит почти полное затвердевание слитка в кристаллизаторе и перемерзание подводящих металл каналов. Поддержание коэффициента теплообмена слитка с окружающей средой менее 10 Вт/м - град может привести к подплавлению стенки слитка и прорыву металла и прекращению процесса литья, а выше 2000 Вт/м -град нецелесообразно, так как и меньшей интенсивности достаточно для получения необходимой структуры. Кроме то-го, дальнейшее повышение коэффициента теплообмена приводит к появлению термических напряжений в слитке. . Охлаждать слиток из сплавов на основе меди в кристаллизаторе с интенсивностью менее не

1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ , включающий подачу расплава в кристаллизатор и извлечение слитка методом протяжки- по циклическому режиму, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, стабильности процесса литья и качества отливки, слиток извлекают с частотой циклов 1-10 Гц и ускорение движения в те-, чение цикла 0,5-10 м/с2, причем время остановки поддерживают равным 0,2-5 времени двизкениЯ слитка в течение цикла, а длину протяжки за -ОДИН цикл - 0,01-0,06 длины кристаллизатора, при гидростатическом напоре расплава равном 2-15 и толгцине затвердевшей стенки слитка на выходе из кристаллизатора равной 0,05-0,5 толщины слитка, причем слиток охлаждают в кристаллизаторе и вне его с заданной интенсивностью теплообмена в зависимости от вида металла или сплава. 2- Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что при получении слитка из стали его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью (Л (,1-10 ) 10°Вт/м, а вне его коэффициент теплообмена слитка с окружающей средой поддерживают 500 5000 . 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что при получении слитка из чугуна его охлаждают в кристаллизаторе с интенсивностью