Способ отливки крупногабаритных слитков прямоугольного сечения алюминиево-марганцевого сплава Советский патент 1993 года по МПК B22D11/16 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при отливке крупногабаритных слитков прямоугольного сечения из алюминиево-марган- цевого сплава преимущественно с содержанием марганца 1.0-1,6%, 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 определяется технологическими параметрами процесса (геометрические размеры слитка,

температура жидкого металла, расход охлаждающей воды и др.); окончание процесса, в течение которого скорость литья постепенно снижается от рабочей до нуля.

По времени начальный период и окончание процесса составляют 1-4,5 мин. основной период 0.5-2 ч.

Качество слитков и производительность процессе 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)

VI

О

к со

СП

00

&

и от температуры металла изменяется от среднего значения скоростей литья в основной 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 объемным расходом охлаждающей воды, температурой разливдеМого металла.

При увё ли;че н;и1/Г температуры металла на 10°С скорость лйтья снижается на 7- 10%, что ведет к снижению производительности процесса и снижению качества слитков.

Цель изобретения - улучшение качества слитков и повышение производительности процесса.

Количество поверхности слитка и его структура в значительной степени зависят от теплофизического режима его формирования и 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 указанного противоречия между качеством внутренней структуры слитка и качеством его поверхности в данном изобретении установлены количествен- ныезависимости 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 от- ливаемых слитков, устанавливать максимально допустимые, экспериментально обоснованные, скорости литья в основной период, что ведет к повышению производительности процесса литья.

Скорость литья, задаваемую в основной период, устанавливают по математическому выражению

S 6.67 Ч631 ( h )0,з . 8 26 1оЛ ( jj- )3- Т + 34.992( |- )-F ± 1,185-10 4х

ХВ

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 температуру металла в миксере поддерживают равной 695-725°С, а объемный расход охлаждающей воды на каждый слиток устанавливают равным 0,025-0,036

0 м3/с.

Последний член математической зависимости скорости литья слитков в основной период от основных технологических параметров имеет два знака: плюс и минус,

5 т.е. задается интервал из множества значений скорости литья, который обеспечивает хорошее качество слитков при максимально возможной производительности литья, Наличие данного интервала обусловлено, в ос0 новном, погрешностями измерительных приборов.

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

5 чем по освоенной технологии), обеспечивающую высокое качество поверхности и мелкозернистую структуру слитка.

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

0 качества поверхности слитка, к образованию неслитин и приливов. Повышает вероятность образования трещин из-за роста термических напряжений.

Литье со скоростями меньшими, чем за5 данные по формуле, ведет к укрупнению кристаллической структуры слитка, к ухудшению качества поверхности слитка (пережимы, задиры).

Способ реализуется следующим обра0 зом.

На вертикальной установке полунепрерывного литья отливали в водоохлаждаемые кристаллизаторы одновременно по два слитка из сплава АМЦ с содержанием мар5 ганца 1,2-1,5% мае.

Слитки различных типоразмеров сечением 0,4 1,05 м; 0,4 1,26 м; 0,4- 1,56 м; 0;35- х1,1 м; 0,34x1,3 м отливались при двух фиксированных значениях температуры металла

0 695°Си715°С.

При этом оценивалась производительность процесса, качество поверхности и макроструктура слитков. Данные технологических процессов по существующей техно5 логии и по предлагаемой технологии приведены в таблице.

Предлагаемая технология позволяет повысить качество слитков, улучшить их структуру. На 7-10% повышается производительность процесса за счет литья

на повышенных скоростях, обеспечивающих высокое качество слитков.

Формула изобретения Способ отливки крупногабаритных слитков прямоугольного сечения из алюми- ниево-марганцевого сплава преимущественно с содержанием марганца 1,0-1,6%, включающий подачу жидкого металла в во- доохлаждаемый кристаллизатор скольжения, кристаллизацию и вытягивание слитка с переменной скоростью, измерение температуры металла в миксере и расхода охлаждающей воды, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества слитков.и повышения производительности процесса, скорость литья, задаваемую в основной период, устанавливают по математическому выражению

S - 6,6.7.; . ( Ј }о.з. шЛ

DО

В

h ХВ

Г- Т + 34,992( ) F ± 1.185-Ю

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 температуру металла в миксере поддерживают равной 690-720°С. а обьем- ный расход охлаждающей воды на каждый слиток устанавливают равным 0,025-0,036 м3/с.

Изобретение позволяет повысить производительность процесса литья слитков и повысить их качество, поскольку скорость литья задают по формуле, связывающей все основные технологические параметры процесса и геометрические размеры слитка S 6,67 10 В ,1 ( |- }аз-8,26 10 4 )3.Т + 34,992( Ј ) ± D 1,185-10 4 h ( ± I g ; i -i.i. , у i j i , iu „ где S - скорость литья, м/с; Т - температура металла, °С; F - объемный расход охлаждающей воды, м/с, В - толщина слитка, м; h - ширина слитка, м; при этом температуру металла поддерживают 690-720°С, в объемный расход охлаждающей воды задают 0,025-0,036 м/с на каждый слиток. 1 табл. ел

Расход охлаждавшей води (на два слитка), Скоростьпо . литья едят- технологи

0,055610.05SS- 0,061120.06м-0,0667 O.OW7- 0.,05М: 0.0611- 0,061|

0,.0017 0,00170,00170.0017 0,00170,00170,0017 0,00170,0017

12J.,3 Hf t -10J108,310108,3. I0r М...310 130 10Т105-Ю

J.J-Iff «3,3-Ю 13,3-Ю 3J 10О.З Ю З.З-Ю Я,3.,3-Ю У JJ.3-I -З.