CS 269391 Bl 1CS 269391 B1
Vynález ee týká způsobu odléváni a chlazení dutých předlitků. Duté součásti sevyrábějí obvykle jako odlitky nebo jako výkovky. Při prvém, slévárenském způsobu vý-roby se na kvalitě odlitku negativně projevuje chemická nehomogenita, vznikající zá-konitě v důsledku selektivního charakteru tuhnutí a uplatňující se u všech technickýchslitin s intervalem tuhnutí. Selektivita tuhnutí je u tohoto způsobu výroby podporová-na pomalým odvodem tepla, podmíněným nepříznivými tepelně fyzikálními charakteristi-kami formovacích materiálů. Chemická nehomogenita má potom za následek nestejnoro-dost mechanických vlastností, jejichž úroveň značně klesá v partiích odlitků obohace-ných segregacemi. Tím se snižují užitné vlastnosti finálního výrobku. Dalěí způsob vý-roby dutých součástí, kovárenský, spočívá v tom, že se ingot spěchuje a jeho středováčást, obohacená seregacemi, se odstraní vyděrováním a zbývající část se potom tvářína definitivní tvar, De třeba podotknout, že i v této části se vyskytují segregace,zejména typu A a jsou příčinou výše uvedených nedostatků i u tohoto způsobu. Nevýho-dou obou výrobních postupů je nízké využití tekutého kovu. Poměrně nejdokonalejšímvýrobním postupem dutých součástí je výroba z ingotů s částečně nebo úplně předlitoudutinou v podélné ose. Dutina je vytvořena bud jádrem z formovacího materiálu, neboplným kovovým jádrem nebo dutým jádrem ochlazovaným proudícím vzduchem. Účinnost přiovlivňování procesu tuhnutí dutého předlitků je u všech tří druhů jader rozdílná.The invention relates to a method for casting and cooling hollow billets. Hollow parts are usually manufactured as castings or as forgings. In the first casting process, the chemical inhomogeneity of the casting results from the selective character of solidification and is applied to all technical alloys with a solidification interval. The solidification selectivity in this method of production is supported by the slow heat dissipation due to unfavorable thermal-physical characteristics of the molding materials. The chemical inhomogeneity then results in uneven mechanical properties, the level of which decreases considerably in parts of castings enriched with segregation. This reduces the utility properties of the final product. Another method of making hollow parts, the smithy, is that the ingot rushes and its central part, enriched with seregations, is removed by punching, and the remainder is then formed in a definitive shape, De it should be noted that segregations also occur in this part, in particular type A and cause the above-mentioned drawbacks in this method as well. The disadvantage of both processes is the low utilization of liquid metal. The relatively best manufacturing process of hollow parts is the production of ingots with partially or completely pre-casting in the longitudinal axis. The cavity is formed either by a core of molding material, a non-filled metal core or a hollow core cooled by flowing air. The efficiency of influencing the solidification process of the hollow billets is different for all three types of cores.
Nejméně působí na urychlení odvodu tepla z tuhnoucího předlitků jádro z formovacíhomateriálu, jehož ochlazovací funkce pomine po nasycení teplem. Předlitky, vyrobenéza použití jádra z formovacích materiálů, mají poměrně markantní stvolové vycezeniny.Účinnější vliv na potlačení segregací mé kovové jádro, avšak jen tehdy, je-li dodrže-no určité rozmezí relace mezi hmotnostmi předlitků a jádra. Kromě toho u větších prů-měrů předlévané dutiny.vzniká nebezpečí výskytu trhlin v důsledku brzděného srarštová-ní odlitku. Přitom lineární smrštění dosahuje takových absolutních hodnot, že ani ná-mazek, nanesený na povrch kovového jádra, nemůže vznikající pnutí eliminovat. Relativněnejúčinnější z hlediska odvodu tepla a také nejuniverzélnější je způsob vytvoření duti-ny jádrem z trubky, která je na vnitřním povrchu ochlazována vzduchem a na vnějším po-vrchu pokrytá námazkem. Přesto však se v tepelné ose předlitků nacházejí segregace, i· přičemž jejich výraznost je v důsledku rozptýlení na větší objem méně výrazná.At least the core of the molding material has the least effect on accelerating the heat dissipation from the solidifying billets, the cooling function of which is lost after heat saturation. Billets, made using a core of molding materials, have relatively prominent stalk outbreaks. A more effective effect on suppressing segregation is by my metal core, but only when a certain range of billets and core weights is maintained. In addition, with larger diameters of the casting cavity, there is a risk of cracking due to braked casting of the casting. In doing so, the linear shrinkage achieves such absolute values that even the paint deposited on the surface of the metal core cannot eliminate the resulting stress. Relatively more efficient in terms of heat dissipation and also the most versatile is the method of forming a hollow core with a tube which is cooled on the inner surface with air and covered with a pile on the outer surface. Nevertheless, segregation is found in the thermal axis of the billets, although their distinctiveness is less pronounced due to their dispersion to a larger volume.
Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby dutých předlitků podle vynálezu, je-hož podstatou je, že během tuhnutí se předlitek v dutině ochlazuje tekutým dusíkem. Výhodou způsobu výroby dutých předlitků podle vynálezu je zaručení jejich vysokéchemické i strukturní homogenity jak v horizontálním, tak ve vertikálním směru, potla-čení výraznosti segregací a vysoké využití kovu. V důsledku použití tekutého dusíkuse dosáhne řádově stejného odvodu tepla z tuhnoucího předlitků z vnějšího a z vnitřní-ho povrchu. Doba tuhnutí celého předlitků se tím minimalizuje a tepelný střed je přituhnuti totožný s geometrickou osou řezu předlitků. Výsledkem je nejnižší stupen výsky-tu segregací a nejvyšší dosažitelná rovnoměrnost chemického složení po průřezu předlit-ku. Vysoká kvalita dutých ingotů umožňuje jejich použití pro velmi náročné výkovky, ja-ko například součásti zařízení jaderné energetiky, tlakové nádoby a podobně. Déle jevýhodou to, že v důsledku snížení počtu kovárenských operací a s tím spojených potřeb-ných ohřevů předkovků, dochází k podstatnému snížení spotřeby energie a ke zkrácení do-by výrobního cyklu.The above drawbacks are eliminated by the process for the production of hollow billets according to the invention, the principle being that during solidification the blank in the cavity is cooled with liquid nitrogen. An advantage of the method of producing the hollow billets according to the invention is to guarantee their high and structural homogeneity in both horizontal and vertical directions, to suppress segregation and high metal utilization. Due to the use of liquid nitrogen, the same heat removal from the solidifying billets from the outer and inner surfaces is achieved. The solidification time of the entire billet is thereby minimized and the heat center is the same as the geometric axis of the billets. The result is the lowest degree of segregation occurrence and the highest achievable chemical composition uniformity over the blank section. The high quality of the hollow ingots allows their use for very demanding forgings, such as components of nuclear power plants, pressure vessels and the like. It is further advantageous that, as a result of the reduction in the number of forging operations and the associated necessary heating of the forgings, there is a substantial reduction in energy consumption and shortening of the production cycle.
Na připojené® výkresu je znázorněno příkladné provedení licí soupravy v řezu přiodlévání způsobu podle vynálezu. □ako příklad k bližšímu objasnění způsobu podle vynálezu lze uvést odlévání duté-ho ingotu o hmotnosti 47 t,o rozměrech - průměr 1 643 mm a délce 2 810 mm. Licí soupra-vu tvořila horní 2 a spodní podložka 2, v nichž byla zabudována vtoková soustava 3. Napodložkách 2, 2 byla postavena kokila 4 běžného typu polygonálního průřezu s kladnýmúkosem, v jejíž horní části byly vsazeny tepelně izolační elementy 5, aédro 6, o vnějšímprůměru 550 mm, bylo spodní částí veazeno do licí horní podložky 2 a jeho poloha bylanahoře vystředěna rozpěrným křížem 7. Horní část jádra 6 byla také opatřena tepelně izo-The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of a casting kit in the casting process of the method of the invention. As an example of the process according to the invention, the casting of a hollow ingot weighing 47 t, with a diameter of 1,643 mm and a length of 2810 mm can be mentioned. The casting set consisted of the upper 2 and the lower washer 2, in which the gating system 3 was installed. The outer diameter of the outer diameter was 550 mm, the lower part was inserted into the upper pouring pad 2 and its position was centered at the top by the expanding cross 7. The upper part of the core 6 was also provided with thermally insulated