Способ получения легированного медного расплава при непрерывном литье и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК C22C1/00 C21C1/00 B22D11/00 

Изобретение относится к области металлургии сплавов, а именно, к непрерывному процессу литья и прокатки

низколегированных сплавов. Оно может быть использовано при непрерывном литье и прокатке (НЛП) медных сплавов. Катанка

из низколегированной меди используется для изготовления контактных проводов повышенной износостойкости.

Цельизобретения состоит в повышении качества легированных длинномерных литых заготовок при непрерывном литье, сни жение угара легирующих элементов при вводе в металл, упрощение технологической оснастки для ввода и удешевление легирования за счет уменьшения угара.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе легирующий металл и лигатуру в твердой фазе в виде прутка или отдельными навесками вводят в огнеупорную емкость с равномерной скоростью, соответствующей содержанию легирующего элемента в сплаве и производительности процесса непрерывного литья. Огнеупорная емкость снабжена полостью в нижней части, погружаемой под уровень зеркала ванны расплава. В зтой емкости происходит плавление лигатуры, расплав которой вводят в раздаточную коробку миксера в расплав легируемого металла под уровень зеркала расплава, где достигается активное перемешивание легирующего элемента в основном расплаве за счет расположения полости вблизи сливной трубки миксера, а .также под действием энергии падающей струи, в результате чего происходит усреднение состава сплава перед поступлением в демпферный резервуар и далее в кристаллизатор. При этом в зависимости от материала емкости - преимущественно на углеродной основе, например, бороеилици- лового графмта - при нагреве от расплава могут выделяться восстановительные газы, которыми защищается основной и легирующий металл. Если это не осуществляется, то в емкость подводят газ с инертными или восстановительными свойствами.

Использование легирующих элементов а состоянии твердой фазы позволяет упростить способ легирования в связи с отсутствием потребности в приспособлениях по их расплавлению и защите их расплава от окисления на пути следования мх к емкости, где происходит их ввод s расплав основного металла. Изготовление емкости из материала на углеродной основе позволяет при температуре расплава основного металла защитить от окисления легирующие элементы и таким образом избежать преднамеренного изготовления газов с инертными и восстановительными свойствами и их подачу в емкость.

Использование легирующих элементов с температурой плавления ниже температуры расплава позволяет осуществлять расплавление легирующих компонентов в

емкости тепловой энергией, переданной им от расплава основного металла, что, в свою очередь, позволяет избежать в предлагаемом способе применения плавильных агре- 5 гатов для их расплавления. Ввод компонентов через полость в емкости обеспечивает защиту от окисления и угара их, а также более полное взаимодействие расплава легирующего элемента или его лигатуры с расплавом основного металла.

Наличие промежуточного демпфирующего резервуара, как промежуточного звена между местоположением ввода легирующих элементов и кристаллизатором

5 улучшает процесс перемешивания их.

Сущность изобретения поясняется схемой, представленной на фигуре, на которой показана часть литейного оборудования, используемого для легирования расплава ме0 талла в условиях непрерывного литья.

Устройство (см. чертеж) состоит из разливочной трубки 1, укрепленной на штифтах в донной части демпфирующего резервуара 2, который заполняется легированным рас5 плавом 3, вход а разливочную трубку закрывается стопором 4, установленным с возможностью перемещения в осевом направлении. В демпфирующий резервуар струя легированного расплава 5 подается

0 через сливную трубку 7, укрепленную на штифтах б в донной части раздаточной коробки миксера 8. Вход в сливную трубку закрывается стопором 9. Легирующий элемент 1 1 подается в огнеупорную емкость 12,

5 з нижней части которой имеется полость 13. Раздаточная коробка миксера заполнена .расплавом основного металла 14.

Назначение элементов устройства следующее.

0Разливочная трубка 1 демпфирующего

резервуара 2 служит для подачи легированного металла в роторный кристаллизатор. Уровень легированного металла 3 в резервуаре 2 поддерживается регулировкой стопо5 ра 4, Легированная струя металла 5 выливается через сливную трубку 7, закрепленную штифтом 6 в корпусе раздаточной коробки миксера 8. Уровень расплава 14 в ней регулируется стопором 9. Расплав леги0 рующих компонентов 10 размещаются в емкости 12, в которую подается легирующий элемент 11. Емкость 12 з нижней части имеет полость 13 для лучшего контактирования двух смешивающихся металлов.

5 Устройство работает следующим образом, Легирующий компонент 11 вводится в твердой фазе в емкость 12, где расплавляет- ся под действием энергии тепла расплава основного металла 14. Расплаа лигатуры 10 с основным металлом контактирует в полости 12, откуда он попадает в раздаточную коробку миксера 8, где происходит окончательное смешивание металлов и усреднение состава сплава. Уровень расплава 14 регулируется стопором 9. Легированная струя металла 5 поступает в демпфирующий резервуар 2, который служит для подачи металла в кристаллизатор через сливную трубку 1 с регулировкой потока при помощи стопора 4.

Предлагаемый способ легирования осуществляется следующим образом.

Дозированные куски лигатуры или чистого металла через равные интервалы времени подают в огнеупорную емкость 12, например, из графита БСГ-30, внутри которой создается инертная атмосфера за счет окисления графита или за счет подвода инертного газа. Емкость частично погружена в поток расплава непосредственно около стопорного устройства 9. Лигатура ТО частично смешивается с основным металлом в расширенной части - полости 13 емкости 12 и затягивается в поток металла, вытекающего через сливную трубку 7. Через сливную трубку 7 струя 5 расплава попадает в демпфирующий резервуар 2. Куски лигатуры или легирующего элемента 11 подают в емкость 12 с определенной периодичностью в зависимости от скорости литья. Соотношение объема демпфирующего резервуара 2 и скорости литья таково, что для смены объема в нем требуется 240-250 сек. При этом резервуар 2 является смесителем и демпфирующей емкостью, гасящей периодичность ввода лигатуры.

Пример. Емкость из боросилициро- ванного графита погружали в расплав раздаточной коробки миксера в непосредствен ной близости от стопора миксера. Производительность литья 8,5 т/ч (2,4 кг/сек). Олово подавали в емкость через направляющую воронку мерными кусками массой 16,6 г через расчетные промежутки времени равные 12,5 сек. При таких условиях в расплаве концентрация олова должна быть после растворения 0,03-0,055% масс. Масса расплава в демпфирующем резервуаре 780 кг. Для контроля проводили отбор проб из различных точек литейного тракта.

Пробы анализировали на содержание олова методом спектрального анализа. Результаты сведены в таблицу.

Таким образом, предлагаемый способ легирования обеспечивает получение качественной продукции, уменьшает потери дефицитного легирующего элемента и при

этом в значительной степени упрощает литейное оборудование и технологический процесс ввода в расплав компонентов. По всем перечисленным показателям предложенный способ легирования превосходит

известный.

Формула изобретения 1. Способ получения легированного медного расплава при непрерывном литье, включающий введение легирующих элементов в реакционную камеру под защитной средой под уровень зеркала расплава и их перемешивание с расплавом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла и удешевления легирования за счет снижения угара легирующих элементов при вводе в расплав, легирующие элементы с температурой плавления ниже температуры расплава вводят в реакционную камеру в твердом состоянии с периоличностью, зависящей от их концентрации в расплаве и производительности процесса, при этом введение расплава в кристаллизатор осуществляют через демпфирующий резервуар.

2. Устройство для получения легированного медного расплава при непрерывном литье, содержащее промежуточную емкость со сливной трубкой в донной части и стопором, установленным с возможностью осевого перемещения, реакционную камеру,

выполненную из огнеупорного материала,

установленную в промежуточной емкости и

сообщающуюся с ней посредством отверстия в донной части, отличающееся

тем, что, с целью упрощения технологической оснастки, устройство снабжено демпфирующим резервуаром со сливной трубкой в донной части и стопорог:, установленным с возможностью осевого перемещения, расположенным под промежуточной емкостью, выполненной в виде раздаточной коробки миксера, при этом реакционная камера выполнена из материала на углеродной основе и снабжена полостью в ее

донной части.

3. Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что реакционная камера выполнена из боросилицилового графита.

67 « 8

9 10

Использование: непрерывный процесс литья и прокатки низколегированных сплавов, .преимущественно медных. Сущность: при введении легирующих элементов в реакционную камеру под защитной средой под уровень зеркала расплава и их перемешивании с расплавом, легирующие элементы с температурой плавления ниже температуры расплава вводят в твердом состоянии с периодичностью, зависящей от их концентрации в расплаве и производительности процесса; введение расплава в кристаллизатор осуществляют через демпфирующий резервуар;устройство, содержащее промежуточную емкость со сливной трубкой в донной части и стопором, установленным с возможностью осевого перемещения, реакционна камеру, выполненную из огнеупорного материала, установленную в промежуточной емкости и сообщающуюся с ней посредством отверстия в донной части, снабжено демпфирующим резервуаром со сливной трубкой в донной части и стопором, установленным с возможностью осевого перемещения, расположенным под промежуточной емкостью, выполненной в виде раздаточной коробки миксера, при этом реакционная камера выполнена из материала на углеродной основе, например бо- росилицилового графита, и снабжена полостью в ее донной части. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил. w Ё 00 GO к VJ о со