Способ получения биметаллического слитка Советский патент 1989 года по МПК B22D19/00 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в производстве катанного биметаллического прутка.

Цель изобретения - улучшение качества биметаллического слитка из средне- и высокоуглеродистой стали за счет повышения эффективности сцепления слоев и оптимизации толщины переходной зоны.

Предлагаемый способ предусматривает размещение в изложнице вертикальной перегородки с замкнутым контуром поперечного сечения и одновременное заполнение образовавшихся полостей средне- и высокоуглеродистой сталью. При этом среднеуглеродистую сталь заливают при температуре на 70 - 100 С 1выше температуры ее плавления, а высокоуглеродистую - при температуре на 50 - 100°С ниже температуры плавления среднеуглеродистой стали.

Установлено, что если заливку средне- и высокоуглеродистой стали проводить не одновременно, а последовательно, то значительная масса металлов перемешивается. Качество такого биметалла не удовлетворяет техническим требованиям, так как толщина переходной зоны превышает оптимальное значение.

Перегородку удаляют после окончания заливки. Если перегородка удаляется до окончания полной заливки, то

Ю

происходит Перемешивание металлов, что делает качество биметаллического слитка полностью непригодным.

Если температура высокоуглеродис- той стали меньше чем на температуры плавления среднеуглеродистой стали, то увеличивается толщина переходной зоны. В результате уменьшается как толщина износостойкого, т.е высокоуглеродистого слоя, так и сред неуглеродистого. Снижаются эксплуатационные характеристики изделия из катанного прутка.

Если температура высокоуглеродистой стали ниже температуры плавления среднеуглеродистой стали более чем на , то возможно расслоение биметаллического слитка при прокатке.

Если температура среднеуглеродистой стали меньше чем на температуры ее плавления, то возможно налипание расплава на перегородку, образование выступов на ее поверхности. При удалении перегородки из расплавленной среднеуглеродистой стали выступы образуют борозды, заполняющиеся по мере подъема перегородки высокоуглеродистой сталью, что нарушает равнотолщинность слоев.

Если температура среднеуглеродистой стали более чем на 100° С вьш1е температуры плавления, происходит частично перемешивание расплавов и толщина переходной зоны увеличивается в два и более раза.

Примеры 1- 4. Для получения биметаллического слитка для последующей прокатки на пруток диаметром 27 мм применяют круглую изложницу диаметром 130 мм и графитовую перегородку с внутренним диаметром 85 мм и внешним диаметром 95 мм. На стенки круглой изложницы предвари тельно наносят покрытие толщиной 2- 3 мм. Состав покрытия, мас.%:

Алюминиевый порошок 32,5

Криолит1,5

Двуокись циркония 6

Огнеупорная глина 30

Шамотный порошок 30

Покрытие наносят для облегчения извлечения слитка из изложницы.

Металл одновременно плавят в дву индукционных печах с установленными термопарами, сливают в промежуточные ковши и заливают в полости изложницы, варьируя температуры разливаемых расплавов.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Для получения биметаллического слитка используют две марки стали; высокоуглеродистую 200Х4Ф1, имеющую температуру плавления 1370° и сред- неуглеродистую сталь 45, имеющую температуру плавления 1510 С. При этом внутренний слой изготавливают из среднеуглеродистой стали, а наруж- ный - из высокоуглеродистой дпя обеспечения высокой износостойкости прутка.

После охлаждения слитки извлекают из изложницы, отжигают при 850 - в течение 12 ч, нагревают до температуры прокатки и прокатывают на промышленно-экспериментальном стане 250 НИИМ. После прокатки полученный биметаллический пруток диаметром 27 мм исследуют на наличие осевого отверстия, расслоение, толщину переходного слоя, разнотолщин- ность.

В примере 1 биметаллический пру- ток, полученный центробежной отливкой. Исследуют на наличие осевого отверстия. При этом обнаружено осевое отверстие с лучами до 6 мм.

В примере 2 заливку проводят последовательно. Сначала заливают сталь 200Х4Ф1 и после охлаждения ее до 1350 С заливают сталь 45, при этом перегородку убирают по мере заполнения изложницы сталью 45. Прокатанные биметаллические прутки при этом имеют расслоение по 90% площади контакта металлов.

В примере 3 нагрев металлов проводят до температур, регламентированных предлагаемым изобретением: сталь 200Х4Ф1 - до 1410 С, сталь 45 - до 1580°С. Заливку проводят последовательно: сначала сталь 200Х4Ф1, затем сталь 45. Перегородку при этом убирают после заливки изложницы.

В прутке обнаружено расслоение до 60% площади контакта металлов, переходная зона до 0,05 мм.

В примере 4 нагрев металов проводят до температур, регламентированных данным изобретением: сталь 200Х4Ф1 - до 1460°С, сталь 45 - до 1б10 С. Заливку металлов проводят последовательно: сначала сталь 45, затем сталь 200Х4Ф1, Перегородку при этом убирают после заливки изложницы.

В прутке обнаружено расслоение до 55% площади контакта металлов.

В примере 5 заливку металлов осуществляют одновременно. Перегородку убирают после заливки. Однако нагрев стали 200Х4Ф1 до 148(f С приводит к увеличению переходного слоя до 0,5 мм что снижает механические характеристики прутка.

В поимеое 6 заливку металлов осуществляют одновременно. Перегородку убирают после заливки. Однако температура нагрева стали 200Х4Ф1, равная 1390°С, приводит к расслоению металлов при прокатке до 30%.

В примере 7 запивка среднеуглеро- дистого металла, нагретого до температуры ниже предлагаемой (), приводит к разнотолщинности слоев. Разнотолщинность замеряют в процентах. Например: толщина наружного слоя 5 мм, толщина зтого слоя в борозде 7 мм. Утолщение на месте борозды .

Разнотолщинность 140 - (100% - толщина наружного слоя).

В примере 8 заливка среднеугле- родистого металла, нагретого до температуры вьипе регламентированной предлагаемым изобретением (1640°С), приводит к увеличению толщины переходной зоны, что снижает износостойкость прутка и величину ударной вязкости. Примеры 9 - 14 характеризуют оптимальные варианты предлагаемого

способа. Толщина переходной зоны составляет 0,1 мм, осевое отверстие и расслоение при прокатке отсутствуют.

Экономический эффект от использования изобретения достигается за счет снижения трудозатрат и улучшения таких эксплуатационных характеристик, как долговечность и износостойкость биметаллического изделия.

Фо рмула изобретения

1. Способ получения биметаллического слитка для производства катанного прутка, включающий размещение в изложнице вертикальной перегородки, заливку образовавшихся полостей

металлами с различной температурой плавления и удаления перегородки, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества биметаллического слитка из средне- и высокоуглеродистой стали за счет повышения эффективности сцепления слоев одновременно, при этом среднеуглеродистую сталь заливают при температуре на 70 - выше температуры ее плавления, а нысокоуглеродистую - при температуре на 50 - 100 С ниже температуры плавления среднеуглеродистой стали.

2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что используют перегородку с поперечным сечением в форме замкнутого контура.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в производстве катанного биметаллического прутка. Цель изобретения - улучшение качества биметаллического слитка из средне- и высокоуглеродистой стали за счет повышения эффективности сцепления слоев и оптимизации толщины переходной зоны. Способ предусматривает размещение в изложнице вертикальной перегородки с замкнутым контуром поперечного сечения и одновременное заполнение образовавшихся полостей средне- и высокоуглеродистой сталью. При этом среднеуглеродистую сталь заливают при температуре на 70-100°С выше температуры ее плавления, а высокоуглеродистую - при температуре на 50-100°С ниже температуры плавления среднеуглеродистой стали. Экономических эффект от использования изобретения достигается за счет снижения трудозатрат и повышения таких эксплуатационных характеристик, как долговечность и износостойкость биметаллического изделия. 1 з.п.ф-лы.