Способ отливки крупногабаритных слитков прямоугольного сечения из технического алюминия Советский патент 1993 года по МПК B22D11/16 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при отливке крупногабаритных слитков прямоугольного сечения из алюминия с периметром 2,8-4,0 м.

Технологический процесс полунепрерывного литья слитков состоит из трех пери- одов: начальный (нестационарный), в течение которого осуществляется пуск литейной машины и разгон до рабочей скорости; основной (стационарный), в течение которого скорость литья поддерживается постоянной, величина скорости определяет- ся технологическими параметрами процесс (геометрические размеры слитка, температура жидкого металла, расход охлаждающей воды и пр.); окончание процесса, в течение

которого скорость литья постепенно снижается от рабочей до нуля.

По времени начальный период и окончание процесса составляют 1-3,5 мин, основной период 0,5-2 ч.

Качество слитков и производительность процесса полунепрерывного литья крупногабаритных слитков определяется главным образом условиями литья в основной период.

Согласно утвержденным технологическим инструкциям, например, ТИ 0109-2-13- 88, Красноярский алюминиевый завод. скорость литья в зависимости от геометрических размеров (ширина, толщина слитка) и от температуры металла изменяется от среднего значения скорости литья в основ

ЧЭ Ю СА СЛ VI

СО

ной период на 18-20%, а объемный расход охлаждающей воды на 10-12%, от среднего расхода в основной период литья.

Основным недостатком существующей технологии является отсутствие обоснованных количественных зависимостей между основными технологическими параметрами: скорость дитья, объемный расход охлаждающей воды, температурой развиваемого

металла. ; .,,, , я-

. При увеличении температуры металла на 10оС С1 орбШ лйт й| аеЬ-ся на 7- 10%, что ве ДеТtf снижению производительности процесса и снижению качества слитков....Цель изобретения - улучшение качества слитков и повышение производительности процесса.: ,

Качество поверхности слитка и его структура в значительной степени зависят от тёплофизичёскЪтЬ режима его формирования к кристаллизации.

При медленном отводе тепла от слитка его структура крупнозернистая и поверхность удовлетворительного качества.

При быстром отводе тепла структура слитка мелкозернистая, но на поверхности слитка образуются неслитины, наплывы, трещины по широкой грани слитка.

Для устранения вышеуказанного противоречия между качеством внутренней структуры слитка и качеством его поверхности в данном изобретении установлены количественные зависимости основных технологических параметров, обеспечивающие высокое качество поверхности и структуры слитка.

Определены пределы изменения наиболее инерционного параметра - температуры. Это позволяет обозначить минимальные границы вариации параметров, обеспечивающие высокое качество отливаемых слитков, устанавливать максимально допустимые, экспериментально обоснованные, скорость литья в основной период, что в едет к повышению производительности процесса литья.

Скорость Л йҐья. задаваемую в основной период, устанавливают по математическому выражению:

S

1

60000

64,89 - 0.958Т + 393,12 F + 300 Ё

- Зб.ЗбН (ПЕГ) 1-6 ± 1,107 Ю 4-- tJп

где S - скорость литья, м/с;

Т - температура металла в миксере, °С;

F - объемный расход охлаждающей воды на кристаллизатор и слиток. м3/с:

В - толщина слитка, м:

h -- ширина слитка, м:

при этом температура металла в миксере поддерживается равной 690-720°С. а объемный расход охлаждающей воды на каждый слиток устанавливают равным 0,025-0,0361 м3/с.

Последний член математической зависимости скорости литья слитков в основной . период от основных технологических параметров имеет два знака: плюс и минус, т.е. задается интервал множества значений скорости литья, который обеспечивает хорошее качество слитков при максимально возможной производительности литья.

Наличие данного интервала обусловлено погрешностями измерительных приборов.

Полученная эмпирическая формула позволяет задавать в основной период максимальную скорость литья (на 7-10% выше,

чем по освоенной технологии), обеспечивающую высокое качество поверхности и мелкозернистых структур слитка.

Литье со скоростями, превышающими заданные по формуле, ведет к снижению

качества поверхности слитка, образованию неслитин и проливов. Повышается вероятность образования трещин из-за роста термических напряжений.

Литье со скоростями меньшими, чем заданные по формуле ведет к укрупнению кри- сталлической структуры слитка, к ухудшению качества поверхности слитка (пережимы, задиры).

Способ реализуется следующим образом.

На вертикальной установке полунепрерывного литья отливали а водоохлаждае- мый кристаллизатор одновременно по два слитка из технического алюминия марки А6.

Слитки различных типоразмеров сечением 0,4x1,05 м; 0,,26 м; 0,,56 м; 0.34 1,1 м; 0,,3 м отливались при двух фиксированных значениях температуры металла 695°Си715°С.

При этом оценивалась производительность процесса, качество поверхности, и макроструктура слитков. Данные технологических процессов по существующей технологии и по предлагаемой технологии

приведены в таблице.

Предлагаемая технология позволяет повысить качество слитков, улучшить их структуру. Н.а 7-10% повышается

производительность процесса за счет литья

на повышенных скоростях, обеспечивающих высокое качество слитков.

Формула изобретения Способ отливки крупногабаритных слитков прямоугольного сечения из технического алюминия, включающий подачу

жидкого металла в водоохлаждаемый кристаллизатор скольжения, кристаллизацию и вытягивание слитка с переменной скоростью, измерение температуры металла в миксере и расхода охлаждающей воды, о т личающийся тем, что. с целью улучшения качества слитков и повышения производительности процесса, скорость литья, задаваемую в основной период, устанавливают по математическому выражению

где S - скорость литья, м/с.

Т - температура металла в миксере. °С.

F - объемный расход охлаждаюющей воды на кристаллизатор и слиток, м1 /с: b - толщина слитка, м:

h - ширина слитка, м,

при этом температуру металла в миксере поддерживают равной 690-720°С, а объемный расход охлаждающей воды на каждый слиток устанавливают равным 0,025-0,0361 м3/с.

Изобретение относится к цветной металлургии и позволяет повысить производи- тельность процесса литья слитков и повысить их качество, поскольку скорость литья задзют по формуле, связывающей все основные технологические параметры процесса и геометрические размеры слитков S ббШ 64-89-°-958т 1,6 + 393,12 F + 300 В 36,35h (М) ± 1,107 , где5скорость литьй, м/с; Т - температура металла, °С; F - объемный расход охлаждаемой воды, м /с; В - толщина слитка, м; h - ширина слитка, м, при этом температуру металла поддерживают 690-720°С, объемный расход охлаждающей воды задают 0,025-0,0361 м/с на каждый слиток. 1 табл. СП С

S ёпйнк 64,89-0.958Т +393.12 F +300 В- ьииии

-36.35hM%V-e ± 1,Ю7 10ЛЈ

В

Сравнительные покмателм производительности яить и качеств : слитков по предлагаемой и традиционной технология при литье плосннж слипсо и технического апюмммия

Расход охлаждлчей воды (иа

ОДИН СЛИТОК),

Скоростьпо сучеств. литья слитка, технологии

по предлагаемой технологии

Производитель- по существ

НОСТЬ ЛИТЬ,ИЧИОЛОГИИ

«А1/НИН I СЛИТОК

0,02%0,527«0,00170,0(117

0,0015%O.OOlJOf .

0,0000530.000033

о,оо15йo,cei«

0,00003}0,000033

по предлагаемой технологии

Качество поверхностислитка по пятибалльнойсистеме

по сувеств. технологии

по предлагаемой технологии

Количествопо суяеств.

ерен алвмн-технологии

и « I „редяагам рошл а«нои.техноло1C3.I

юз.)

,«

М

32

М,5 100,9 ,0 45

0,03061 0.0306 О.ОЗЗЗГ0,03331 0.0278t 0,0278t0,03061 0,0306i

0,0017 0.0017 0,00170,0017 0,0017 0,00170,0017 0,0017

. O.OOIbO 0,00125 0,0012310.00106; 0,00158 0,001«ЈO.OOHSt 0,00130

0,000033 0,000033 0.0000330,000033 0,000033 0,0000330,000033 0,000033

0, 0,00137- 0,00120:0,00158: 0,00158: 0,00155:0, 0,

0,000033 0,000033 0,000033о.оооозз 0.000033 0,000033 0,000033 0.000033

11,3 102.0 124,7109.5 9S.5 36,8103,8 93

114,3 П1.6 12.7121.3 95.9 93,9103,8 101,«

,5 ,0 ,0,0 ,5 45,5 ,5

,5 5,0 ,0,5 ,5 5,0«.О 5,0

2832 26 30 27 А 33 55 31 50

3«38 33 35 3 65 33 5

3«38 33 35 3 65 33 5