Способ непрерывного литья труб из серого чугуна Советский патент 1979 года по МПК B22D11/00 

образованию неравномерного по периметру газового зазора между отливкой и кристаллизатором, что приводит к существенной разностенности стенки трубы в поперечном сечении.. По предлагаемому способу, с целью обеспечения стабильности процесса и получения качественных труб правильной геометрической формы без отбела в начале процесса заливку чугуна в кристаллизатор производят до уровня, равного 0,2-0,4 его высоты, выдерживают этот уровень в течение 2-5 с, затем уровень металла поднимают на высоту, равную 0,5-1,0 высоты кристаллизатора, при этом вь тягивание отливки производят со скоростью 0,025-0,12 м/с и с ускорением ее движения в течение цикла 1-6 м/с, а отношение времени движения отливки в течение цикла ко времени ее остановки поддерживают в пределах 1-3. Процесс литья осуществляют следующим образом. Через сифонную литниковую систему чу.гун при температуре 1280-1320°С заливают в медный водоохлаждаемый кристаллизатор (блок кристаллизаторов) с профилированной рабочей поверхностью, причем в начале процесса литья заполнение кристаллизатора производят до уровня, равного 0,2-0,4 его высоты, что составляет 50-70% высоты конусной части кристаллизатора, выдерживают этот уровень в течение 2-5 с и только потом начинают вытяжку затвердевшей корки вверх. После начала движения отливки уровень металла в кри-сталлизаторе поднимают на высоту, составляющую 0,5-1,0 высоты кристаллизатора, и сохраняют заданный уровень в течение всего процесса литья. Описываемый режим начала вытяжки отливки обеспечивает быструю стабилизацию температуры жидкой ванны в кристаллизаторе, минимальные усилия срыва затвердевшей корки с поверхности кристаллизатора, надежное соединение этой корки с затравочным устройством и свободное прохождение начальной части отливки через верхнюю зону кристаллизатора, где на рабочей поверхности выполнены кольцевые выступы и впадины, причем диаметр выступов меньще диаметра конусной части кристаллизатора в верхнем сечении, но больще диаметра в сечении, до которого заполняют кристаллизатор перед началом вытяжки. Извлечение отливки осуществляют непре.рывнб по циклическому режиму с частотой 1-3 Гц/с. При этом время движенияотливки в течение цикла в 1-3 раза больше времени ее остановки, что обеспечивает плавное перемещение отливки в течение цикла при средней скорости вытяжки 0,025.-0,12 м/с и . исключает большие динамические нагрузки на затвердевшую корку. Ведение процесса ускорением ДвижёнйуГотлйвки в течение цикла более.6 м/с приводит к обрыву формирующейся корки и прекращению процесса литья. Вытяжка ОТЛИВКИс максимальным ускорением в течение цикла менее 1 м/с не обеспечивает необходимой средней скорости движения отливки и определяет получение труб с наплывами и больщой шероховатостью на внутренней поверхности. По мере выхода непрерывной отливки на заданную длину от нее периодически отрезают мерные трубы и. укладывают в накопитель. При литье тонкостенных чугунных труб, у которых отношение толщины стенки к радиусу 0,05-0,15, время формирования отливки находится в пределах 2-15 с. а это время каждое сечение отливки проходит через уровень металла в кристаллизаторе и выходит в зону вторичного охлаждения (на воздух) при температуре 890-910°С, причем в течение всего времени формирования отливки обеспечивают равномерный по периметру и изменяющийся только по высоте кристаллизатора отвод тепла от поверхности отливки, что исключает образование разностенности труб. Начальная корка в нижней зоне кристаллизатора затвердевает при большой интенсивности охлаждения (коэффициент теплоотдачи 6-10 ). Кристаллизация чугуна идет с образованием дендритов аустенита наряду с выделениями цементита и отдельных включений графита. Благодаря небольшому времени неподвижного состояния отлчвки относительно кристаллизатора в течение цикла и высокой средней скорости ее извлечения начальная корка не успевает переохлаждаться ниже 870-900°С и при последующем цикле движения переходит в выщележащую зону, где интенсивность охлаждения снижается за счет искусственного зазора между отливкой и кристаллизатором. Зазор создают увеличением диаметра кристаллизатора в направлении движения отливки, что обеспечивает также компенсацию предусадочного расширения чугуна. Снижение интенсивности охлаждения создает условия для кристаллизации чугуна без цементита и обеспечивает повышение температуры эвтектического цементита в наружных слоях отливки, образовавшегося при затвердевании начальной коркИ. Быстрота процесса графитизации в данном случае определяется высокими температурами и: высокой первоначальной скоростью кристаллизации наружного слоя, что благоприятствует получению мелких включений цементита и, следовательно, большего количества центров для графитизации чугуна. Однако повышение температуры затвердевшей корки выше 1000°С может привести к ее короблению и искажению профиля трубы. Поэтому отливку пропускают через стабилизирующее устройство, выполненное на рабочей поверхности в верхней части кристаллизатора. Интенсивность охлаждения в стабилизирующем устройстве увеличивается по сравнению со средней зоной кристаллизатора за счет специальных ограничителей, роль которых выполняют кольцевые выступы, предотвращающие коробление скользящей по ним отливки и понижающие ее температуру. При этом интенсивность охлаждения в стабилизирующем устройстве регулируют соотношением поверхностей выступов и впадин и высотой уровня металла так, чтобы температура отливки на выходе из кристаллизатора была 890-910°С.

Сифонная заливка .металла и обильное питание фронта затвердевания жидким расплавом в течение всего времени формирования стенки отливки обеспечивают получение, отливок с повыщенной плотностью и высокими механическими свойствами металла. В результате получают тонкостенную чугунную трубу правильной геометрической формы без отбела с повыщенной гидроплотностью.

Предлагаемый способ регламентйрует интенсивность теплоотвода от поверхности отливки на различных стадиях ее формирования, условия начала процесса литья и продолжения по уровню зеркала металла, а также режимные параметры вытяжки отливки. Описываемый режим извлечени.я отливок создает оптимальные условия процесса литьяи является необходимым элементом технологии литья тонкостенных чугунных труб методом непрерывного намораживания.

Формула изобретения

Способ непрерывного литья труб из серого чугуна, включающий подачу металла в кристаллизатор и циклическое вытягивание затвердевающей отливки вверх, отличающий ся тем, что, с целью обеспечения стабильности процесса и получения качественных труб правильной геометрической формы без отбела, в начале процесса заливку чугуна в кристаллизатор производят до уровня, равного 0,2-0,4 его высоты, выдерживают этот уровень в течение 2-5 с, затем уровень металла поднимают на высоту, равную 0,5- 1,0 высоты кристаллизатора, при этом вытягивание отливки производят со скоростью 0,025-0,12 м/с и с ускорением ее движения в течение цикла 1-б м/с, а отнощение времени движения отливки в течение цикла ко времени ее остановки поддерживают в пределах 1-3.