Способ непрерывного литья чугуна Советский патент 1984 года по МПК B22D11/00 

00

tvD

4;

Г

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывному литью чугуна на горизонтальных машинах.

Известен способ управления режимом затвердевания непрерывнолитой заготовки, в котором слиток вытягивают со скоростью 0,2-2 мм/с, охлаждая его в кристаллизаторе с интенсивностью 1000-2000 Вт/м -град СИ.

Недостатком способа является весьма ограниченная область его использования, так как управлять режимом затвердевания заготовки с помощью одного параметра - интенсивности теплоотвода - весьма затруднительно. При этом невозможно обеспечить необходимую толщину твердой корочки и минимальную глубину дефектной зоны, а следовательно, обеспечить стабильность протекания процесса непрерывного литья и заданную структуру литого материала.

Указанные пределы интенсивности теплоотвода пригодны лишь при формировании узкой номенклатуры заготовок. Например, если для заготовок приведенного размера от 5 до 50 мм установить указанную интенсивность теплоотвода, то для мелких профилей (R 5-25 мм) это вызывает повышенную скорость охлаждения и приведет к увеличению дефектной зоны, что в свою очередь повлечет за собой увеличение припуска на механическую обработку. И наоборот, для крупных профилей такая интенсивность теплообмена будет недостаточна и не позволит создать толишну поверхностной корочки, необходимую для обеспечения безаварийности процесса.

В способе также не оговаривается время выдержки заготовки - параметр, совершенно необходимый для управления процессом образования и роста твердой корочки.

Одинаковая интенсивность теплоотвода при различных выдержках заготовки вызовет совершенно разную толщину корочки и ее структуру.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ непрерывного литья чугуна, включающий микролегирование расплава чугуна с углеродным эквивалентом 4,15-4,25 сурьмой и его подачу в кристаллизатор

П.

Недостатком известного способа является то, что в нем не оговаривается время выдержки заготовки.

Целью изобретения является уменьшение глубины дефектной зоны, стабилизация процесса непрерывного литья и повьшение производительности.

Цель достигается тем, что согласно способу непрерывного литья чугуна, включаицему микролег-ированне.

расплава чугуна с углеродным эквива лентом 4,15-4,25 сурьмой и его подачу в кристаллизатор, расплав вьодерживают в кристаллизаторе в течение

t R(0,2-0,45 с, при интенсивности теплоотвода об (8+4,5)10 R где S - глубина дефектной зоны,мм ; R - приведенный размер заготовки,мм, а сурьму вводят в расплав в количестве 0,2-0,7 кг на 1 т жидкого металла.

Известно, что поверхностная зона непрерывнолитой чугунной заготовки имеет в структуре междендритный графит и содержит значительное количество феррита. Эта часть поверхностной зоны носит название дефектной. Уменьшение глубины дефектной зоны только за счет регулирования теплоотвода и изменения режимов вытяжки ограничено технологическими и конструктивными возможностями установок непрерывного литья чугуна. Поэтому необходимо использовать наряду с теплофизическими воздействиями на затвердевшую заготовку металлургические факторы, в частности микролегирование.

В предлагаемом способе поставленная цель решается путем комплексного воздействия на жидкий и кристаллизующийся металл металлургических и физических средств воздействия. При этом организация процесса формирования заготовки производится следукздим образом.

В зависимости от глубины отбела на клиновой пробе в расплав чугуна вводится определенное количество сурьмы. Например, при глубине отбела 7-8 мм вводится 0,2 кг сурьмы на 1 т расплава) при глубине отбела 4- 5 мм - 0,35-0,4 кг; при глубине отбела 2-3 мм - 0,7 кг.

Сурьма стабилизирует перлитную составляющую в металлической матрице заготовки и тем самым уменьшает глубину дефектной зоны.

Введение в расплав менее 0,2 кг сурьмы на 1 т металла оказывает слабо воздействие на структурообразование литого материала, а более 0,7 кг существенно снижает его пластические свойства. Затем, зная назначение той или иной заготовки (станкоинструментальные, детали гидроаппаратуры и т.п.) задаются глубиной дефектной зоны (s) . Зная S и приведенный размер заготовки (R) , который определяется как частное от деления площади сечения заготовки на ее периметр, по приведенной формуле рассчитывается необходимый коэффициент теплообмена между заготовкой и кристаллизатором. Исходя из величины R, рассчитьшается также и время вьщержки ( т). При этом для R до 25 мм берется коэффициент, равный 0,2 от 25 до 35 мм - 0,3, а свы1ле 33 мм - 0,4.

Применение в предлагаемом указанных формул, в которые вхдит приведенный размер отливки, позволяет охватить всю номенклатуру отливаемых заготовок, дифференцировать теплообмен в зависимости размеров отливок и глубины дефектной зоны. При этом толщина твердой корочки обеспечивает стабильность и безаварийность процесса протяжки, что в свою очередь дает высокую про.изводительность процесса литья.

I

Предложенный способ реализован на примере организации теплового режима формирования заготовок 0 20 мм (R 5 мм), .ф 280 мм (В 50) мм и направляющей металлорежущих станков (черт. ЗД722075-010/3)-Н 17 мм.

В металлоприемник заливали чугун химического состава, кг: С 3,4-3,6/ Si 1,8-2,1; Мп 0,6-0,7; Р 0,08; S 0,04. Температуру расплава поддерживали соответственно заготовкам в пределах 1350, 1250 и 1300с.

Предварительно, исходя из глубин отбела на клиновой пробе, в расплав чугуна ввели сурьму в количестве 0,2 и 0,4 кг на 1 т металла.

В зависимости от назначения заготовок задавались глубиной дефектной зоны, которая для заготовки 0 20 мм должна быть равной 2 км, 0 280 мм - 4 мм; для направляющей металлорежущих станков 1 мм.

Затем по указанным формулам рассчитали коэффициент теплообмена (oi) и время выдержки {v) . Соответственно для опытных заготовок они составляют: 325 Вт/м град и 1 с; 4250 Вт/м

град и 20 с; 935 Вт/м -град и 4 с.

Полученные тепловые условия формирования заготовок в кристаллизаторе были реализованы в практике работы линий непрерывного литья чугуна

0 на Липецком литейном заводе Центролит .

Использование предложенного способа непрерывного чугунного литья позволяет при оптимальной глубине де5 фектной зоны добиться стабильности технологического процесса, свести к минимуму прорывы твердой корочки на выходе заготовки из кристаллизатора и тем самым повысить на 15-20% производительность установки непрерывно0го литья чугуна.

Экономический эффект от применения предлагаемого способа по сравнению с базовым вариантом (технологическая инструкция по ведению техно5логического процесса на установке непрерывного литья чугуна 06-01-77 Липецкого завода П.ентролит) за счет стабилизации повьлиения производительности процесса при одновременном

0 уменьшении глубины дефектной зоны составляет около 30 тыс.руб. в год при производительности линии 7 тыс.т заготовок.

СПОСОБ НЕПРЕРЬГОНОГО ЛИТЬЯ ЧУГУНА, включающий микролёгирование расплава чугуна с углеродным эквивалентом 4,15-4,25 сурьмой и его подачу в кристаллизатор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения глубины дефектной зоны, стабилизации процесса непрерывного литья и повышения производительности, расплав выдерживают в кристаллизаторе в течение 5Г R