Способ заливки крупногабаритных форм "Каскад Советский патент 1984 года по МПК B22D23/02 

S:: i9ff f&SS SJ JCfi -eE-e i s. Изобретение относится к металлургии и литейному производству, а боле конкретно к производству крупных Qfливок для сменного металлургического оборудования, преимущественно изложниц, из жидкого чугуна доменно плавки. Известны способы заливки чугуна доменной плавки в формы крупных от ливок, например изложниц для стальных слитков, заключающиеся в применение стопорных ковшей, из которых Струя круглого сечения истекает под Переменным металлостатическим напором, и подводе металла в форму сифо ном или сверху 11Недостатки известного способа со тоят в пониженном выходе годного литья и Низком качестве отливок вШедствйе спелевых засоров и литейных дефектов в виде заворотов и спаев, усадочных раковин и пористос ти. Причинами пониженного вьй:ода годного литья являются необходимост расхода металла на литники (стояк и питатель), брак отливок, вызванный частым разрушением формы струей В зоне питателя, размывом стержнем и пригаром в местах наибольшего разогрева формы и стержней. ПораженHoctb спелевыми засорами, заворотами и спаями объясняется низкой достижимой скоростью заливки (весовой не выше 10 т/мин и поднятия уровня расплава в форме - менее 1 м/мин). При характерных для известных спосо бов весовой скорости заливки в пред лах 5-10 т/мин и линейной скорости поднятия уровня расплава в форме в пределах 0,4-0,9 м/мин открытая поibSti i- -.ji-iJ --vi. верхность металла сильно охлаждается и на ней успевает выделиться мно го графитовой спели, а образующаяся твердая корочка подворачивается, фо °1ЙЙГ я §аГвотэЬты и спаи, которые опас ны для эксплуатационной долговечнос ти отливок. Наличие переменного нап ра расплава в известных способах за ливки усиливает образование спеле вбйс за соров, заворотов корочки и спаев, поскольку .линейная скорость подъема уровня расплава в форме существенно снижается (т.е. охлаждени поверхности расплава усиливается) п мере заполнения формы. Происходит это потому, что металлостатическое давление снижается пропорционально умёньиению высоты столба металла в напорном ковше. Повысить скорость t, разливки до уровня выше 10 т/мин и 0,9 м/мин в известных способах практически невозможно ввиду ограниченности диаметра струи круглого поперечного сечения. Диаметр струи определяется диаметром отверстия разливочного стакана стопорного ковша и даже в случае самых крупных чугуно-разливочнЫх ковшей не превьщгает 9 см. Следовательно, максимально достижимая площадь круглого сечеНия струи в известньрс способах не превышает 64 см.Кроме того фактором, ограничивающим максимально допустимьй диаметр и значит площадь струи круглого сечения, является толщина стенки отливки. Значительная пораженность верхней по заливке части отливок усадочными дефектами в виде концентрированных раковин, пористости и рыхлот, особенно при повышенных температурах разливки присуща известным способам разливки с подводом чугуна сифоном вследствие того, чт.о самый горячий металл находится в нижней части отливки, нарушая,тем самым, общеизвестный принцип направленного затвердевания,. Известен также способ заливки форм, включающий подвод расплава сверху плоской струей 2. Недостатками этого способа являются наличие спелевых дефектов и засоров, низкое качество литой структуры чугуна и малый выход годного литья.. Цель изобретения - устранение указанных, недостатков. Цель достигается тем, что заполнение форм сверху производят под стабилизированным напором расплава с весовой скоростью 15-40 т/мин и линей- ной скоростью поднятия уровня расплава в форме 1-4 м/мин. Кроме того, заливку производят при температуре на вьщ1е температуры начала эвтектической кристаллизации расплава. Разливка с Носка поворотного ковша обеспечивает требуемые повьппенные скорости опорожнения ковша. Плоская форма поперечного сечения струи дает возможность увеличить площадь струи независимо от толщины стенки отливки и получить требуемое повышение скорости заливки. Стабильность напора расплаваобеспечивает постоянную линей- , ную скорость поднятия уровня металла и устраняет ускоряющееся бхлаждение открытой поверхности расплава по мере заполнения формы. Повышенная скорость заливки предотвращает пораженность отливки спелевыми засорами, за воротами и спаями, сокращает продолжительность заливки. Заполнение формы сверху обеспечивает благоприятную направленность затвердевания, что предотвращает образование усадочных дефектов, исключает расход чугуна на литники, снижает брак отливок, вызванный разрушением формы в зоне питателя, размывом стержней и местным пригаром, что повышает выход годного. Использование промежуточной емкости позволяет просто и экономично осуществить стабилизацию напора, предотвратить попадание спели и шлака, накопившихся на зеркале ковша, в полость формы,сформировать плоскую струю заданного сечения. Повышенные скорости заливки в заявляемом способе позволяют разливать чугун доменной плавки при значительно более низкой по сравнению с прототипом температуре, находящейся Вч пределах, на выше температуры начала эвтектической кристаллизации, т.е. при температуре 11451195°С. Пониженная температура залив ки уменьшает усадку расплава и резко снижает тепловую нагрузку на материал формы и стержня, что предотвращает пригар и размыв, а также исключает необходимость доливки расплава для компенсации усадки., При скоростях разливки весовой более 40 т/мин и линейной выше 4 м/мин.практически невозможно обеспечить точную заливку в форму заданного количества расплава без больших пот€фь, так что при небольших отклонениях по времени заливки форма будет либо заметно недолита, либо заметно перелита, причем в случае перелива расплава вытечет из формы, создав аварийную ситуацию и снизив выход годного. При скоростях заливки менее 15 т/мин не обеспечивается ста бильное предотвращение спелевых зас ров и литейных дефектов и не достигается- существенное сокращение продолжительности разливки. При температура заливки, отличаю щейся менее чем на 5°С от температу ры начала эвтектической кристаллиза

777982 ции открытая поверхность расплава в форме охлаждается чрезмерно быстро, так что образуется твердая корочка, вызывающая формирование литейных дефектов в виде заворотов, спаев и т.п. При температуре заливки, отличающейся более чем на 55°С от эвтектической температуры, резко возрастает усадка1 чугуна, что требует дополнительной .компенсирующей усадку доливки расплава и удлинения продолжительности разливки. Кроме того, возрастает опасность местного пригара и размьгоа литейной формы. пример осуществления способа. Форму крупной сталеразливочной изложницычистовой массой 22..т и средней толщиной стенки 20 см заливают предельным чугуном доменной плавки обычного состава при температуре на 25°С, отличающейся от температуры начала эвтектической кристаллизации, что составляет 1170°С. Заливку производят с носка поворотного чугуновозного ковша емкостью 100 т со скоростью 30 .т/мин т.е. за время 0,73 мин, без дополнительной доливки формы для компенсации усадки чугуна во время затвердевания. Удержание шлака и спели, формирование плоской струи и стабилизации напора расплава осуществляют с помощью промежуточной емкости, выполненной в виде стального футерованного короба с перегородками из огнеупорного кирпича. В приемной полости короба, куда попадает струя из чугуновозного ковша, происходит удержание ковшевых шлака и спели, а в выпускной полости - стабилизация напора и формирование струи плоского сечения. Плоская струя имеет сечение 420 см и формируется с помощью щели размером 7x60 см. Величина стабилизированного напора составляет 70 см. Опытная изложница не имеет спелевых засоров и литейных дефектов в виде заворотов корочки, спаев, усадочных раковин, рыхлот и др. Выход годного на опытной изложнице повьщ1ен за счет исключения литников общей массой 1,4 т, что составляет 6,4% массы из.ложницы (6,4 кг чугуна на каждую тонну годного), а также за счет исключения брака отливки при разрушении формы в зоне сифонного питателя. Суммарная экономия чугуна составляет 6,9% или 69 кг на TOHHV гопньтх изложниц. Длительность заливки форм

SiH gi a &j BfrB agrjfdjrig ii .. ,

$ 777982. 6

изложниц серийного производства вПрименение поворотного разливочсравнении с известным способом за-ного ковша в описываемом способе взалйвкй из стопорного ковша составляетмен стопорного позволяет существенно

2,5-3 мин. Линейная скорость подня-упростить и удешевить производство

тия уровня расплав-а в форме опытной5 изложницы из чугуна доменной

изложницы составляет 3 м/мин.плавки.

Способ заливки крупногабаритных форм, включающий подвод расплава сверху плоской струей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения спелевых дефектов и засоров, повьшения качест-теа литой; структуры чугуна и увеличения выхода годного литья, з-аливку производят под стабилизированным напором, расплава с весовой скоростью 15-40 т/мин и .линейной скоростью поднятия уровня расплава в форме 1-4 м/мин. (Л с