Способ изготовления кристаллизатора для непрерывной разливки металлов Советский патент 1982 года по МПК B22D11/57 

1

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении кристаллизатора для непрерывного литья черных и цветных металлов.

В настоящее время в литейном производстве для изготовления кристаллизаторов применяются различные способы получения металлических гильз, основанные на применении моделей, профиль и размеры которых соответствуют профилю и размерам рабочих поверхностей кристаллизаторов, и обеспечивающие значительное уменьшение обьема их механической обработки tO

Известные способы основаны на пластическом деформировании материалов гильзы и исключают возможность изготовления из таких тугоплавких износостойких материалов, как молибден, хром, дебориды хрома и циркония, нитрид титана, и т.п.

с добавками твердосмазочных материалов.

Наиболе близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления пресс-форм и изложниц, предусматривающий газотермическое напыление износостойкого мптериала на удаляемую модель 2.

Однако существующий способ не позволяет получать кристаллизаторы с высокой долговечностью. Это обусловлено особенностями формирования напыленных материалов. Затвердевание частиц на массивной подложке происходит с большой скоростью и обусловливает наличие значительной пористости и внутренних напряжений. Все это снижает прочность и износостойкость напыленных слоев. Термические напряжения, возникающие в процессе работы кристаллизатора,приводят к разрушению напьшенных гильз кристаллизаторов. 3 Цель изобретения - повышение до говечности кристаллизатора для непрерывного литья.. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления крисдаллизатора для непрерывного ли1ья, включающем формирование рабочего слоя гильзы на удаляемой модели путем газотермического напы ления тзгоплавких износостойких ма териалов, напыленный слой подвергаю изотермической вьщержке и пропытывают U расплаве высокотеплопроводного материала, Изотермическуто выдержку напы ленного слоя проводят в инертно-во становительной атмосфере в течение 0, ч при температуре, равной 0,25-0,4 температуры плавления материала напьше1-п1ого слоя. Напыленный слой пропитывают в ине;ртно-восстановительной атмосфере при температуре равной ,2 тем пературы плавления металла напыленliOio слоя, Б течение 054--1,0 ч. Термическая обработка напьшенного слоя в инертно-восстановительгсой атмосфере обеспечивает получени нсобходиг 5ых его механических свойст посредством рафинирования и снятия внутренних напряжений, а пропитка мета;л:гом в ннертно-ва ее т анови тельно -aiMOciiiepc позволяет повысить прочiioCTb и термостойкость гильзы за счет заполнени пористого каркаса капьитенного слоя пропитывающем ме 1а,тлом. Принципиальное отличие предлага мого способа получения гильзы криста,тизатора заключается в том, что напыленный слой подвергается последующей упрочняющей обработке, представляющей собой Изотермическуто выдержку и последующую пропитку, в ре зультате которой значительно повышаются механические свойства напыленного слоя. При этом изотермическ выдержка в течение времени не менее 0,5 ч и при температуре ниже 0,25 температуры плавления материала сло не обеспечивает необходимой стадии протекания процессов рафинирования и снятия внутренних напряжений напьшенного слоя. Термическая обработка в -течение времени более 5 ч и при температуре выше 0,4 температуры плавления материала слоя вызывает полную рекристаллизацию и 4 характеризуется ростом и образованием равноосных зерен, что снижает прочность напыленного слоя. Проведение пропитывания напыленного слоя при температуре расплава ниже 1,05 температуры плавления металла и в течение времени менее 0,4 ч невозможно из-за недостаточной жидкотекучес- ти металлического расплава и слишком малого времени взаимодействия материалов. Пропитывание напьшенного слоя в расплаве, нагретом выше 1,2 температурь плавления металла, и в течениевремени более 1,0 ч приводит к разрушению напыленного слоя вследствие его полной рекристалли зации. Способ осуш ествляется следующим образом. На поверхность стальной модели методом плазменного напыления наносят слой тугоплавкого износостойкого металла, после чего модель удаляют. Полученньп напьшенный слой подвергают изотермической вьщержке в инертно-восстановительной атмосфере в течение 0,5-5 часов при температуре, равной 0,25-0,4 температуры плавления материала слоя. Затем его пропитывают в расплаве высокотепло- , проводного металла. После окончания пропитывания заливают внешнюю оболочку гильзы слоем высокотеплопроводного металла. Пример . Изготавливают гильзу диаметром 60 мм и длиной 200 мм для кристаллизатора установки горизонтального литья чугуна. Гильза содержит напыленный и пропитанный медью слой молибдена, а также внешнюю медную оболочку. Плазменное напыление молибдена ведется на стальную модель, которая удаляется после получения напьшенного слоя толщиной 2 мм. Полученный напьшенный слой в виде обечайки диаметром 60 мм и длиной 200 мм устанавливается в герметичный контейнер диаметром 100 мм. Контейнер загружается медной шихтой и после пятикратного промывания за полняется аргоном и устанавливается в рабочую камеру электрической печи. Для получения в контейнере инертно-восстановительной атмосферы используется титановая стружка, закрепляемая на крышке внутри контейнера. Нагретьт до 800 С напыленный слой подвергается изотермической выдержке в течение I,5 часов. После

рафинирующей обработки Запыленный молибден нагревается до и вьщерживается при этой температуре в течение 0,6 часа:. После окончания пропитывания напыленного слоя контейнер охлаждается. При этом происходит затвердевание внешней оболочки гильзы.

Долговечность кристаллизатора оценивается по весу полученных отливок. Экспериментальное опробовани опытного образца кристаллизатора показывает возможность получения 50 т отливок без замены гильзы.

Использование предлагаемого способа изготовления кристаллизатора для непрерывного литья обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение долговечности кристаллизатора, что особенно важно для процесса непрерывного литья. Применение способа ведет к повьппению производительности литейных машин за счет сокращения времени на замену кристаллизатора. Новый способ создает возможности изготовления кристаллизаторов из диборидов хрома и циркония, нитрида титана и других материалов, формование изделий из которых является очень трудоемким процессом. Кроме того, способ отличается высокой экономичностью ценных износостойких материалов. Выход напьтенного материала достигает 90%.

Формула изобретения

1.Способ изготовления кристаллизатора для непрерывной разливки металлов, включающий формирование рабочего слоя гильзы на удаляемой модели путем газотермического напьтения тугоплавких износостойких материалов, отличающийся тем, что, с целью повьшения долговечности кристатшизатора, напьшенный слой подвергают изотермической вьщержке и пропитывают в расплаве высокотеплопроводного материала.

2.Способ по п., о т л и ч а ющ и и с я тем, что изотермическую

выдержку напыленного слоя проводят в инертно-восстановительной атмосфере в течение 0,5-5,0 ч при температуре, равной 0,25-0,40 температуры плавления материала напыленного слоя.

3.Способ по п.1, о. т л и ч а ющ и и с я тем, что напыленный слой пропитьшают в инертно-восстановительной атмсофере при температуре,равной 1,05-1,2 температуры плавления металла напьтенного слоя, в течение 0,4-1,0 ч.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3927546,

кл. В 22 D 11/04, опублик. 1975 г.

2.Патент США ( 3506057,

кл. В 22 D 21/02, опублик. 1970 г. (прототип).