Способ получения слитков Советский патент 1991 года по МПК B22D27/08 

Изобретение относится к металлургии, в частности может быть использовано при виброимпульсной обработке кристаллизующихся слитков.

Цель изобретения - повышение качества слитка.

Способ включает заливку расплавленного металла в изложницу, погружение в прибыльную часть слитка огнеупорной трубы и, после заполнения изложницы, e -Rpo- импульсную обработку расплава путем периодического вытеснения из огнеупорной трубы металла под действием давления рабочего газа. При этом виброимпульсную обработку металла продолжают в течение периода, равного 0,15-0,25 времени полного затвердевания слитка, после чего в течение периода, равного 0,3-0,45 времени полного затвердевания слитка, металл подвергают дополнительной низкочастотной

виброобработке. Низкочастотную виброоб работку металла осуществляют с частотой 40Гц.

Обработку расплава путем периодического вытеснения из огнеупорной трубы жидкого металла под действием давления рабочего газа ведут после заполнения изложницы. Происходит перемешивание жидкой фазы пульсирующей затопленной струей, формируемой при этом. Начало обработки металла непосредственно после заливки его в изложницу приводит к снижению толщины теплового и гидродинамического пограничных слоев и существенному увеличению интенсивности массопереноса и теплопередачи к границе затвердевания. В обьеме расплава образуются вихри. При этом скорость движения жидкого металла достаточна для разрушения дендритов. Создаются условия для повышения физичеО vl

|Јь

10

М

ской однородности за счет увеличения в расплаве локального давления (возрастает фактическое переохлаждение перед фронтом кристаллизации, что приводит к увеличению скорости зарождения центров кристаллизации перед фронтом). Кроме того, начало действия в расплаве пульсирующей струи с окончанием заливки благоприятствует повышению химической однородности за счет интенсификации процесса всплытия и перераспределения включений.

Обработку продолжают в течение 0,15- 0,25 времени полного затвердевания слитка. При обработке жидкого металла периодическим вытеснением металла из огнеупорной трубы менее 0,15 времени полного затвердевания не достигается повышения однородности слитка, поскольку этого времени оказывается недостаточно для перерас- пределения неметаллических включений из нижней и средней частей слитка в верхние слои. Обработка свыше 0,25 времени полного затвердевания нецелесообразна, так как со временем заливки металла в изложницу объем жидкой фазы кристаллизующегося слитка уменьшается и оказываемое давление столба жидкости, периодически выталкиваемой из огнеупорной трубы, уравновешивается силами внутреннего давления в данном обьеме (неметаллические включения оседают перед фронтом кристаллизации, измельчения дендритов не происходит).

Так как за время обработки путем вытеснения металла из огнеупорной трубы формируется лишь нижняя часть, а средняя и верхняя части еще не успевают затвердеть, то в последующие 0,30-0,45 времени полного затвердевания слитка металл подвергают дополнительной низкочастотной виброобработке. Под действием низкочастотной виброобработки в жидком металле возникают кавитационные явления. Поле упругих сил, вызываемое вибрационной волной, имеет две области: область сжатия и область растяжения. В фазе растяжения развивается отрицательное давление, достаточное для преодоления молекулярных сил сцепления частиц жидкости и развития кавитации. В зоне сжатия кавитационный пузырь захлопывается с выделением тепловой энергии при высоком давлении. Под действием давления возобновляется процесс измельчения дендритов. Кроме того, образование областей растяжения в жидкой вибрируемой среде приводит к повыше- нию скорости процесса конвективной диффузии. Неметаллические включения перемещаются в толще расплава вместе с образующимися на их поверхности при кавитации мелкими пузырьками.

Низкочастотная виброобработка слитка менее 0,30 времени полного затвердевания

неэффективна, так как около половины объема всего металла остается еще в жидком состоянии, возобновляется естественная конвекция,снижается химическая однородность слитка. Низкочастотная виброобра0 ботка более 0,45 времени полного затвердевания слитка приводит к образованию в металле горячих трещин, уменьшая тем самим физическую однородность слитка. Низкочастотную обработку металла осу5 ществляют с частотой 40 Гц.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят обработку 30 т слитков из стали 34ХНЗМ. Заливка металла в изложницу

0 производится при температуре около 1520°С, В комплект оборудования входят: установка для пульсационного перемешивания расплава, вибростенд, пульт управления.

5Обработку начинают сразу после заливки металла в изложницу. Обработку путем периодического вытеснения из огнеупорной трубы жидкого металла под действием давления рабочего газа продолжают в тече0 ние 0,10-0,30 времени полного затвердевания слитка (1,2-3,6 ч). Глубина погружения огнеупорной трубы в расплав составляет 0,8 высоты прибыльной части слитка. Этот предел объясняется тем, что при всасывании

5 расплава в огнеупорную трубу уровень металла в прибыльной части понижается. Кроме того, понижение уровня металла в прибыльной части является следствием и процесса усадки при затвердевании (при0 мерно на 1/2 высоты прибыльной части). Помимо этого при перемешивании металла в процессе всплытия разного рода примесей большая часть их под воздействием всасывания концентрируется у нижнего конца

5 огнеупорной трубы. Ясно, что повышенная концентрация этих примесей ниже прибыльной части отрицательно скажется на качестве слитка. Частота периодического вытеснения металла из огнеупорной трубы

0 составляет 10 Гц.

Затем в течение 0,25-0,50 времени полного затвердевания слитка (3-6 ч) изложницу с металлом подвергают низкочастотной виброобработке с частотой 40 Гц. Общее

5 время виброимпульсной обработки составляет 0,35-0,80 времени полного затвердевания слитка (4,2-9,6 ч). Время полного затвердевания слитка около 12ч.

Кроме того, обрабатывают слитки путем погружения в прибыльную часть слитка orнеупорной трубы, из которой выталкивают расплав с частотой 120 мин (2 Гц). Обработку ведут после снижения температуры перегрева центральной части слитка на 30%, но не ниже температуры ликвидус. За- канчивают обработку при падении уровня сплава в прибыльной части до 1/2 ее высоты.

Макроструктуру и степень химической неоднородности слитков оценивают по про- дольным темплетам. Из головной части слитка отбирают образцы для определения плотности металла.

Полученные данные показывают, что наиболее эффективной является обработка при соблюдении параметров предлагаемого режима: плотность 7,8901 г/см3 (при известном способе 7,7724 г/см3); тип структуры - равноосная мелкозернистая (при известном способе равновесная разнозер- нистая и столбчатая); балл осевой ликвидации 0,5 (при известном способе 2,5) по ОСТ 14-4-73.

Использование предлагаемого способа позволяет получать слитки с плотной равноосной мелкозернистой структурой, плотность по сравнению с известным способом повышается на 1,5%, химическая неоднородность снижается до 0,5 балла. Формула изобретения 1.Способ получения слитков, включающий заливку расплавленного металла в изложницу, погружение в прибыльную часть слитка огнеупорной трубы и после заполнения изложницы виброимпульсную обработку расплава путем периодического вытеснения из огнеупорной трубы жидкого металла под действием давления рабочего газа, отличающийся тем, что, с целью повышения качества слитка, виброимпульсную обработку металла продолжают в течение периода, равного 0,15-0,25 времени полного затвердевания слитка, после чего в течение периода, равного 0,3-0,45 времени полного затвердевания слитка, металл подвергают дополнительной низкочастотной виброобработке.

2.Способ поп.1, отличающийся тем, что низкочастотную обработку металла осуществляют с частотой 40 Гц.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при виброимпульсной обработке кристаллизующихся слитков. Цель изобретения - повышение качества слитка. Способ получения слитков включает заливку расплавленного металла в изложницу, погружение в прибыльную часть слитка огнеупорной трубы и после заполнения изложницы виброимпульсную обработку расплава путем периодического вытеснения из огнеупорной трубы жидкого металла под действием давления рабочего газа. При этом виброимпульсную обработку металла продолжают в течение периода, равного 0,15 - 0,25 времени полного затвердевания слитка, после чего в течение периода, равного 0,3 - 0,45 времени полного затвердевания слитка, металл подвергают дополнительной низкочастотной виброобработке. Способ позволяет улучшить макроструктуру слитка и снизить его химическую неоднородность. 1 з.п. ф-лы.