Способ подготовки изложницы под разливку Советский патент 1989 года по МПК B22D7/00 C21D10/00 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к подготовке металлургических изложниц под разливку стали.

Цель изобретения повышение стойкости изложниц и снижение их расхода.

Сущность изобретения заключается в вибрационном воздействии на изложницу в течение времени, равного 1,2- 2,0 мин/т массы изложницы в период эксплуатации, равный 45-60% числа наливов до выхода ее в ремонт.

Максимальные напряжения в изложницах каждый раз возникают в процессе кристаллизации слитка. Б этот период в отливке суммируются напряжения от различных источников: остаточные литейные напряжения, эксплуатационные (связанные с деформацией изложницы и изменением структуры ме- .талла при термоциклировании) и тер.мические (обусловлены неравномерной температурой и скоростью нагрева -различных участков стенок изложницы). Со временем напряжения, суммируясь, достигают критической величины, предела прочности чугуна на растяжение и даже значительно превьшают, его, поэтому в стенках изложниц появляются трещины и сетки разгара. Это приводит к выходу изложницы из строя. Так, для изложницы массой 4,6 т для слитка массой 5,5 т среднее число заполнения изложниц металлом до выхода из строя составляе 74 заполнения. Трещины начинают зарождаться на 33-45 заполнении металлом, что соответствует 45-60% заполнений от среднего

.числа заполнений до выхода их из строя.

Известно, что трещины, вытянутые сверху вниз, вдоль граней изложницы.

00

00

со

появляются в результате действия растягивающих напряжений.

Экспериментально установлено, что наложение вибрационной обработки менее , чем перед 45% числа заполнений от среднего числа заполнений сталью до выхода их из строя нецелесообразно. Сущность вибрационного снятия напряжений заключается в том, что при вибрации возникают дополнительные знакопеременные напряжения, которые, суммируясь с имеющимися, достигают предела текучести металла и происходят процессы сдвига кристаллической решетки. Таким образом, происходит перераспределение напряжений в объеме твердого металла. При виброобработке менее чем 45% числа заполнений от среднего числа заполнений металлом дополнительные напряжения, возникающие в процессе эксплуатации изложницы, и знакопеременные напряжения, возникающие от вибрации, недостаточны для достижения предела текучести металла. Релаксации напряжений не наблюдается, наоборот, напряжения от вибрации, суммируясь с остаточными литейными и эксплуатационными напряжениями, лишь усиливают напряженное состояние изложниц, приводя к преждевременному выходу из строя.

Наложение вибраций после 60% числ заполнений от среднего числа заполнени сталью до выхода из строя также неэффективно. После этого числа заполнений изложницы металлом различные виды напряжений на этой стадии и эксплуатации при многократном нагреве и охлаждении приводят к началу зарождени трещины и образованию сетки разгара по стенкам и дну изложницы. Проведение вибрационной обработки в этом случае приводит к преждевременному выходу изложницы из строя, так как напряжение, возникающее от вибрации, суммируясь с уже значительными остаточными литейными напряжениями, приводят к превышению предела прочности на растяжение. Это ускоряет .дальнейшее развитие трещин, приводит к преждевременной отбраковке изложниц .

Изложницу необходимо подвергать вибрационной обработке в течение времени, равном 1,2-2.0 мин/т массы изложницы. Вибрирование изложницы в течение времени менее 1,2. мин/т массы изложницы нецелесообразно, так

0

5

0

0

5

0

5

0

5

как при этом времени на обработку будет недостаточно, процесс эффективного снятия остаточных напряжений не будет осуществлен и эффективность виброобработки значительно снизится. Это связано с тем, что суммарные напряжения не достигнут величин, близких к пределу текучести материала. Стойкость изложницы снизится. Значение времени виброобработки более 2,0 мин/т массы изложницы нецелесообразно , так как процесс релаксации напряжений будет завершен, и дальнейшая виброобработка вновь создаст напряженное состояние. Стойкость изложницы резко упадет.

Таким образом, наиболее эффективной является вибрационная обработка в течение времени, равном 1,2- 2,0 мин/т массы изложницы. В этот период времени напряжение от вибрационных нагрузок и остаточные литейные, эксплуатационные напряжения, суммируясь, достигают величины, близкой к пределу текучести материалов, происходят микропластические сдвиги, вызывающие релаксацию напряжений. Снижение напряженного состояния за счет снятия и перераспределения напряжений не позволяет достичь их критической величины, при которой происходит образование и развитие трещин. Стойкость изложницы возрастает.

Приме р. Проводилась обработка изложниц типа 5,5 ДС-111 с основными параметрами: масса отливаемого слиткам 5,50 т, масса изложницы 4,6 т, толщина стенок, мм; широкая грань 125/100. узкая грань 125/100 (в числителе и знаменателе данные соответственно для верхней и нижней частей изложницы). Марка развиваемой стали Ст 3, Сталь 1, Сталь 20.

В комплект виброоборудования входит преобразователь частоты ПЧ-4-200- УЧ для плавного, бесступенчатого управления вибратором, строительный вибратор с регулируемым дебалансом для создания механических колебаний,. пульт управления для контроля режи- |м6в вибрации, струбцины для крепления вибратора, плиты и резиновых амортизаторов. Плита размещалась на плацу. Сверху плиты укладывали резиновые амортизаторы, на которые устанавливапи изложницу в горизонтальном положении таким образом, что.5

10

51488109е

б ы широкая грань находилась горизонтально.

Вибратор при помощи двух струбцин жестко крепится к боковой стороне изложницы с торца у широкой грани. Частоту вибраций изменяли в диапазоне 10-100 Гц. Резонансную частоту определяли виброметром ПИ-19. Остаточные напряжения контролировали прибором ИОН-4м (измеритель остаточных напряжений конструкции НИИПТмаша) до и после виброобработки. Резонансная частота вибрации изложницы составляла i48-50 Гц. Возмущающая сила 14 кН.

Среднее значение стойкости изложниц без использования виброобработки определяли по заводским данным за период не менее одного года работы. Оно составляет 74 заполнения для из- 20 ложницы массой 4,6 т. Виброобработку начинали осуществлять после определенного числа заполнений изложницы ме- металлом. Время вибрационной обработки изменяли в диапазоне 0,3-4,5 мин/т 25 снизить расход изложниц до 6,00 кг/т массы изложницы. Затем после обработ- стали, ки изложницу устанавливали на наформованный поддон и цикл работы изложницы продолжался.

Распределение остаточных литейных напряжений на поверхности изложницы определяли после очистки поверхности от окалины после заливок. Напряжения измеряли по высоте широких и узких

2-3 измерения и опредо.пя.ип среднее значение. Напряжение измеряли перед первой заливкой в нее стали и после (5, 15, 25, 30, 32, 33, 34, 40, 44, 45, 46, 50, 55, 60 и 70 заливок) каждых последующих 5 заливок. Напряжения определяли на наружной поверхности, как наиболее напряженной.

Результаты исследований свидетельствуют, что наибольшая эксплуатац1 он- ная стойкость изложниц достигается при наложении вибрационной обработки от 45% (J3 заполнения) до 60% (45 15 заполнений) числа заполнений сталью до выхода из строя, в течение времени, равном 1,2-2,0 мин/т массы изложницы ,

I

Использование предлагаемого способа подготовки изложниц по сравнению с известными техническими решениями позволяет повысить эсплуатационную стойкость до 140 заполнений сталью;

Формула изобретения

30 Способ Подготовки изложницы под разливку, включающий вибрационное воздействие на изложницу, отличающийся тем, что, с целью повьшения стойкости изложниц и сни- граней изложниц, а также на их углах 35 расхода, вибрационное воз- и торцах. Линию измерения выбирали действие осуществляют в течение вре- таким образом, чтобы она проходила мени, равного 1,2-2.0 мин/т массы посередине граней изложницы в верти- изложницы, в период эксплуатации, кальном направлении. На каждой линии равный 45-60 % числа наливов до выбыло 12 точек, В каждой точке делали 40 хода ее в ремонт.

снизить расход изложниц до 6,00 кг/т стали,

2-3 измерения и опредо.пя.ип среднее значение. Напряжение измеряли перед первой заливкой в нее стали и после (5, 15, 25, 30, 32, 33, 34, 40, 44, 45, 46, 50, 55, 60 и 70 заливок) каждых последующих 5 заливок. Напряжения определяли на наружной поверхности, как наиболее напряженной.

Результаты исследований свидетельствуют, что наибольшая эксплуатац1 он- ная стойкость изложниц достигается при наложении вибрационной обработки от 45% (J3 заполнения) до 60% (45 заполнений) числа заполнений сталью до выхода из строя, в течение времени, равном 1,2-2,0 мин/т массы изложницы ,

I

Использование предлагаемого способа подготовки изложниц по сравнению с известными техническими решениями позволяет повысить эсплуатационную стойкость до 140 заполнений сталью;

снизить расход изложниц до 6,00 кг/т стали,

Формула изобретения

Изобретение относится к литейному производству ,в частности, к подготовке металлургических изложниц под разливку стали.Цель изобретения - повышение стойкости изложниц и снижение их расхода. Указанная цель реализуется путем вибрационного воздействия на подготовленную к разливке изложницу в течение времени, равного 1,2...2,0 мин/т массы изложницы, в период эксплуатации, составляющий 45...60% числа наливов до выхода ее в ремонт. Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в повышении эксплуатационной стойкости изложниц в 1,8...2 раза.