Способ полунепрерывного литья металлов Советский патент 1982 года по МПК B22D11/00 

(54) СГЮСОБ ПОЛУНЕПРЕ1РЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ Изобретение относится к металлургии, в частности к полунепрерывному литью слитков крупного сечения. Известен способ непрерывного литья металлов, включающий двустороннее вытяриванне слитка из горизонтального или наклонного кристаллизатора 11 }. Недостатками способа являются низкое качество металла в осевой зоне слитка и наличие дш1нной усадочной раковины. Известен также способ гориз(жтального непрерывного и полунепрерывного яи тья металлов, включающий перемещение струи жидкого металла в направпенин одного из двух саитков С 2. Однако это приводит к уменьшению , прочности корки слитка Из-за ее размыва струей металла. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности н достигаем ялу ре- -зультату является способ полунепрерывного литья металлов, включающий подачу металла из металлоприемника в кристаллизатор через его один тореп и полую затравку и двустороннее Ы11т$1гнвание слитков, при этом второй тореа кристаллизатора закрыт СзХ Основным недостатком известного способа является низкое качество металла осевой зсшы, в особенности дпя крупных слитков. В этой зоне формируется пористость, а при больщом времени кристаллизации имеет место лнквалш51. Цель изобретения - повыщение качест ва слитков. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу полунепрерывного литья металлов, включающему подачу металла из металлоприемника в горизонтально расположенный кристаллизатор через его торец и двустороннее вытягивание слитков, в процессе вытягавания.подачу металла в кристаллизатор производят через его противоположные торцы нз двух или более металлопрнемников, а после прекращения процесса вытягивания периодически перемещают жидкий металл через сяитчэк из одного металлоприемника в другой. IПри этом hepHодическое перемещени жидкого металла осуществляют при помо щи подачи инертного газа под давлением в металлоприемники. На фиг. 1-3 представлено осуществле ние способа, различные стадии. Металл подают из промежуточных ков щей 1 и 2, один из которых снабжен электродами 3. Один из металлоприемников через полую затворку 4 соединен с крис таллизатором 5, а второй - через ватравку 6. Верхняя стенка 7 кристалли-- затора может быть снята и мащина может быть .снабжена электродами 8 для подогрева или подпитки центральной час.ти слитка. Способ осуществляется следующим об разом. Первая операция заключается в залив ке жидкого металла в металлоприемники 1 и 2, В металлоприемнике 2 установлены электроды 3. Через затравки 4 и 6 металл заполняет кристаллизатор 5. После этого приступают к второй операции - двустороннему перемещению слитков с затравками 4 и 6 и металлоприемниками 1 и 2. Слитки разделяются по плоскости A-Ai. Третья операция осуществляется после окончания подачи- жидкого Металлй в металлоприемники 1 и 2 и перемещения слитков. Слиток формируется далее . при неподвижном слитке и металлоприемниках. Создавая давление инертного газа в металлоприемнике 1, перемещают жидкий металл в металлоприемник 2 через слиток и затравки 4 и 6 (фиг. 3). В это время в металлоприемнике 2 созда ют вакуум, удаляя -из металла газы, либо подогревают его электрощлаковым спо собом электродами 3, Эту операцию повторяют многократно, перемещая жидкий металл из одного металлоприемника в другсЛ и обратно. Четвертая операция состоит в прекращении перемещения жидкого металла, снятии стенки кристаллизатора 7 и подогреве центральной зоны слитки для умен щения размеров усадочной раковины. . Пятая операция включает охлаждение слитка до требуемой температуры, обрез ку его концов и раковины, например, с помощью мащины газокислородной резки и транспортировку слитков для последую щей ковки или термической обработки.. Пример. Осуществляют литье сли ка из стали 4X13 длиной 8, м, квапратного сечения мм. Длина кристаллизатора 5 равна 160О мм и на 300 мм в него с обоих сторон введены затравки 4 и 6. В металлоприемники 1 и 2 подают жидкий металл при 15 . После заполнения кристаллизатора осуществляют одновременное перемещение металл оприемников 1 и 2 с затравками 4 и 6, формирование слитка с линией разрыва корки по плоскости А-А (фиг. 1). Ход перемещения каждого металлоприемника равен 3,5 м, что и обеспечивает общую длину слитка, равную 1 + 2x3,5 8 м. В момент остановки металл оприемников 1 и 2 наибольщая толпшна корки слитка вблизи затравок 4 и 6 равна где к - постоянная кристаллизации, равная для данной марки стали 2,5 см-мин i f - время кристаллизации. При скорости перемещения слитка 0,15 м/мин и ходе 3,5 м время равно 23,5 мин. Добавив на заполнение кристаллизатора 7,5 мин, получим Т 31 мин, ,2 см. Вблизи плоскости А-А толщина корки слитка равна нулю. В неподвижном состоянии продолжается процесс кристаллизации, полное время которой UK определяется условием г-d 0,, tK 0,25-j где pi - толщина слитка, т.е. TjjSlQG мин. Следовательно, до полного перемерзания сечения слитка он находится в неподвижном состоянии (Г|4 165 мин. За это время в металлоприёмнике 1 создают г ерио ически избыточное давление аргона 2-3 атм, что обеспечивает подъем жидкого металла в металлоприемнике 2 на 1,2-1,7 м. После выдержки в течение Ю мин это давление снимают и металл вновь перетекает в металлоприемник 1. Давление, плавно повьпцают в течение 2 мин,, что при емкости металлоприемни- ка 1,5-2 т обеспечивает расход 7502ООО jjfij -Площадь сечения жидкой фазы в наибопёе узком месте равна 1,73 х1О см , а скорость течение металла составляет 62-165 см/мин. Далее после выдержки в течение 10 мин металл протекает в обратном направлении и выдерживается в течение 10 мин.

Такие циклы повторяются каждые 20 мин семь раз за 140 мин. После этого толщина корки возрастает до . 2,5 V 31+140) « 33 см,асечение жидкой фазы уменьшается до круга яаа метром 4 см, площадью 28,3 см.

При времени повышения давления 1 мнн и массе металла 1ООО кг скорость течения возрастает до 5000 см/мин (83 см/с Такая скорость обеспечивает размывание отдельных выступакиних дендритов и измельчение структуры. В металлоприемнике 2 жидкий металл вакуумируется, что уменьшает содержание в нем газов.

Обычно металл вакуумируют до или во время его заливки в кристаллизатор или изложницу, а затем слиток крупного сечения формируется в течение очень длительного времени с выделением газов, причем воздействовать на скорость их удаления, особенно для горизонтальных слнтков, невозможно. Предлагаемый способ дает возможность продлить процесс вакуумирования практически до окончания кристаллнзй ции удаляя, из него эффективно газы (вакуумировать можно металл не в одном, а поочередно в обсжх металлоприемниках).

Нагрев жидкого металла электродами 3 позволит обеспечить кристаллизацию при высоком градиенте температуры до самого окончания кристаллизации, что уменьшает вероятность образования мостов и. крупных пор. Если же осушествляют не только йодогрев, а и подпитку расходуемости электродами, то можно.бла годаря их составу регулировать состав центральной зоны слитка, предотвращая развитие в ней ликвации. Легко можно получить биметаллический слиток, удалив в один металлоприемник жидкую фазу, и заполнить осевую зону слитка металлом другого состава из второго металлопри- емника« После перемерзания канала с жидкой фазой целесообразно удалить верхнюю cTeHiqr кристапл изатора и осуществить нагрев или подпитку его центральной зоны по длине для уменьшения размеров усадочной раковины.

Приведенный пример не исключает возможностей способа, который прн.еням Дйя прсжзводства сплошных и полых спьг ков из сталн и цветных металлов, например меди, позволяя осуществить перемешивание жидкой фазы без сложных электромагнитных устройств в эффективное воздействие на нее в течение всего процесса кристаллизации.

Формула изобретения

1.Способ полунепрерывного литья металлов, включающий подачу металла из металлоприемника в горизонтально расположенный кристаллизатор через его торец и двустороннее выт51гивавие слнтков, отличающийся тем, что, с целью повышения качества спитков , 6 процессе вытягивания подачу металла в кристаллизатор производят через его противоположные торцы из металлоприемников, а после прекращения процесса выт11гивания периодически перемещают жидкий

металл я1ерез слиток из одного металлоприемника в другой.

2.Способ по п, 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что периодическое перемещение жидкого металла осуществляют при помощи подачи инертного газа под давлением в метаппоприемники.

Источники информаоин, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетеш ство СССР

hfe 578155, кл. В 22 и 11/14, 1976.

2,Авторское свидетельство СССР NS 4О763О, кл. В 22 И 11/ОО, 1971.

3,Патент США N 368О629, ;кл. 164-85, 19,72.