Способ непрерывного литья слитков Советский патент 1981 года по МПК B22D11/01 

Изобретение относится к металлургии, в частности к заготовительному литейному производству, и может быть использовано при проиэводстве отливок неЬрерывным или по- лунепрерывным методом литья с формообразованием жидкой зоны их электромагнитным полем индуктора, к конфигурации и размерам которы а также к качеству их боковой поверх ности предъявляются повышенные требования. Известен способ непрерывного или полунепрерывного литья отливок, включакЗЩий заллвку жидкого расплава в принудительно охлаждаемые формы (кристаллизаторы скольжения), выполняющие роль формсобразователя отливки ( 1 . Известен также способ непрецл вного или полунепрерывного литья отливок произвольного сечения с использо ванием электромагнитного поля индук тора, выполняющего роль бесконтактного формообразователя жидкой зоны стливки, которая подвергается интен сивному (принудительному) охлгсждению 2). Основным недостатком способа пол чения отливок в охлаждаемых формах (кристаллизаторах скольжения) при непрерывной разливке металлов и сплавов является контакт расплава со стенкой кристаллизатора. Это вызывает быстрый износ формообрс:зуюи1ей рубашки кристаллизатора, ее коробление, а следовательно, изменение геометрии боковой .поверхности отливки. Отмеченный недостаток способа получения отливки в кристаллизаторе скольжения значительно снижает качество боковой поверхности отливки и периферийного слоя металла ее изза наличия сопротивления со стороны материала охлаждаемой стеики кристаллизатора затвердевшей тонкой корочке боковой поверхности отливки. Кроме того, интенсивный отвод тепла от кристаллизующегося расплава охлгикдаемь 1И стенками формы значительно ухудшает направленность кристаллизёщии расплава в продольном направлении отливки, что приводит к нежелательному увеличению глубины лунки, большей газоусадочиойпористости и химической неодно хадности отливки в ее поперечном сечении. Применение кристаллизаторов с меньшей высотой формообразующей рубашки, нанесение на нее газотворных смазок и покрытий, использование эффекта возвратно-поступательного движении (качания) кристаллизатора вдоль кристаллизующейся боковой поверхности отливки в какой-то мере повысило ее качество, но в основном только при производстве отливок из металлов и сплавов с относительно невысокими температурами плавления и кристаллизации, и которые образуют на поверхности расплава достаточно плотные и прочные окисные пленки (например, алюминий и ряд его сплавов) . Но все перечисленные мероприятия не устраняли основного недостат ка способа получения отливок - нали чие контакта расплава с охлаждаемой формообразующей рубашкой кристаллизатора (формы). Известные способы получения отли вок путем бесконтактного Формообраз вания боковой поверхности жидкой зо отливки в электромагнитном прле индуктора с интенсивным ее охлаждение могут быть осуществлены на установках различного конструктивного выполнения. Качественные отливки с заданным профилем и постоянным по их длине сечением, однако, не могут быть получены и этим способом. Этот недостаток способа обуславливается трудностями по обеспечению автоматического стабилизирования равнодействующих величин электромаг нитных сил поля индуктора. Формирующего жидкую зону отливки, и силы т жести расплава по высоте жидкой отливки, а также необходимой автомати ческой коррекции проп,есса Формообра зования жидкой зоны отливки при изменении технологических параметров литья и кристаллизации. Цель изобретения - получение качественного слитка с заданным профи лем и постоянным по его длине сечением. Поставленная цель достигается сп собом непрерывного литья слитков, включающим бесконтактное формообразование боковой поверхности жидкой зоны слитка электромагнитным полем индуктора и его охлаждение, в котором боковую поверхность слитка на границе раздела твердой и жидкой фаз калибруют, при этом формообразо вание твердо-жидкой зоны боковой по верхности осуществляют при постоянном превышении силы металлостатичес кого давления расплава нгщ силой давления электромагнитного поля на величину 5-20% от. номинальной величины металлостатического давления в этой зоне. Кроме того, способ позволяет вес ти процесс непрерывного литья слитк в защитной атмосфере. На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа. Предлагаемый способ осуществляетя следующим образом. Непрерывное литье слитков осуествляют способом бесконтактного ормообразования боковой поверхности идкой зоны слитка 1 электромагнитным полем индуктора 2, при этом на грание раздела фаз твердой и жидкой зон боковую поверхность калибруют контактным формообраэователем 3 из огнеупорного, химическиинертного к асплаву, с низкой теплопроводностью немагнитного материала и расположенным выше пояса пpинyдитeльнo o охлаждения слитка 1 охладителем 4. Формообразование боковой поверхности жидкой зоны слитка 1.осуществляют при постоянном превышении силы метч таллостатического давления расплава над силой давления электромагнитного поля. Это обеспечивается поддержанием высоты жидкой зоны слитка на 5-20% выше номинальной регулятором расхода металла, а величины напряжения на индукторе - регулятором 6. Номинальная величина металлостатического давления.расплава.равна величине давления электромагнитного поля в зоне раздела фаз твердой и жидкой зон на боковой поверхности отливки. Регулирование жидкого метсшла и величины напряжения на индукторе для обеспечения постоянного превышения силы металлостатического давления над силой давления электромагнитного поля на границе раздела твердой и жидкой фаз производят после того, как в процессе литья поддон (затравка) 7 с частично закристаллизовавшимся металлом выйдет из области максимального давления электромагнитного поля индуктора. .превышение силы металлостатического давления расплава над силой давления электромагнитного поля ; должно быть не более, чем на 20% и . не менее, чем на 5% от номинальной. При величине, большей 20% силы электромагнитного поля не смогут удержать металл и он потечет, а при величине меньшей 5%, невозможно осуществить калибровку. Калибровку боковой поверхности твердо-жидкой зоны ёлитка контактным формообразователем 3 осуществляют до тех пор, пока стенки слитка не приобретут необходимой механической прочности , выдерживающей давление столба жидкого металла. Осуществление способа непрерывного /1итья с .превышением силы металлостатического давления жидкой зоны слитка над силой давления электромагнитного поля позволяет вести процесс в случае необходимости с защитой боковой поверхности слитка от окисления газом или расплавленным флюсом в зоне контактного формообразователя подаваеких в зазор между боковой по верхностью слитка и контактным формо образователем. Благодаря превышению силы металлостатического давления жидкой зоны слитка над силой давления электромагнитного поля в зоне кёшибровки боковой поверхности слитка на границе раздела фаз твердой и жидкой зон металл плотно прилегает к кгшибрующему участку контактного формообразователя. Предлагаемый способ позволяет получать качественную отливку с заданным профилем и постоянным по ее длине се чением практически из всех медных сплавов, даже при чувствительности существующих систем стабилизации и коррекции электрических и технологических параметров получения отливки в электромагнитном кристаллизатор кроме того, позволяет вести процесс с защитой жидкой зоны отливки инертгным газом или слоем расплавленного защитно-рафинирующего флюса. Формула изобретения 1. Способ непрерывного литья слит ков, включающий бесконтактнЪе формо

-HZD образование боковой поверхности жидкой зоны слитка электромагнитным полем индуктора и его охлаждение, отличающийся тем, что, с целью получения качественного слитка с заданным профилем и постоянным по его длине сечением, боковую поверхность слитка на границе раздела твердой и жидкой фаз калибруют, при этом формообразование твердо-жидкой. зоны боковой поверхности осуществляют при постоянном превышении силы металлостатического давления расплава над силой давления электромагнитного поля на величину 5-20% от номинальной величины металлрстатического давления в этой зоне. 2. Способ ПОП.1, отлича ю щ и и с я тем, что формообразовани,е слитка осуществляют в защитной атмосфере. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 554934, кл. В 22 D 11/00, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР 480490, кл. В 22 D 11/01, 1972,