SU1496911A1 - Method of producing hollow ingots - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии ,в частности, к способам получени  слитков, и может быть использовано дл  изготовлени  полых слитков из черных и цветных металлов. Цель изобретени  - повышение качества слитка за счет уменьшени  гор чих трещин на внутренней поверхности. Способ включает заливку жидкого металла в кольцевую полость между изложницей, установленной на поддоне, и полой оправкой, последующую кристаллизацию и охлаждение слитка. При этом с начала заливки металла возбуждают круговые колебани  полой оправки в горизонтальной плоскости с амплитудой, превышающей в 1,5-3 раза величину усадки металла в твердом состо нии, и прекращают колебани  полой оправки в момент достижени  металлом у оправки температуры, равной 0,7-0,8 температуры солиус, после чего полую оправку извлекают. 1 ил.The invention relates to the field of metallurgy, in particular, to methods for producing ingots, and can be used to make hollow ingots from ferrous and non-ferrous metals. The purpose of the invention is to improve the quality of the ingot by reducing hot cracks on the inner surface. The method includes pouring a liquid metal into the annular cavity between the mold installed on the pallet and the hollow mandrel, the subsequent crystallization and cooling of the ingot. At the same time, from the beginning of the metal casting, circular oscillations of the hollow mandrel are excited in the horizontal plane with an amplitude 1.5-3 times greater than the shrinkage of the metal in the solid state, and the oscillations of the hollow mandrel stop when the metal at the mandrel reaches a temperature of 0.7 -0.8 temperature solius, after which the hollow mandrel is removed. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к способам получени  слитков, и может быть использовано дл  изготовлени  полых слитков из черньк и цветных металлов.The invention relates to metallurgy, in particular, to methods for producing ingots, and can be used to make hollow ingots from black and non-ferrous metals.

Цель изобретени  - повышение качества слитка за счет уменьшени  гор чих трещин на внутренней поверхности .The purpose of the invention is to improve the quality of the ingot by reducing hot cracks on the inner surface.

Способ включает заливку жидкого металла в кольцевую полость между изложницей, установленной на поддоне, и полой оправкой, последующую кристаллизацию и охлаждение слитка. При этом с начала заливки металла возбуждают круговые колебани  полой оправки в горизонтальной плоскости с амплитудой , превьш1ающей в 1,5-3 раза величину усадки металла в твердом состо нии, и прекращают колебани  полой оправки в момент достижени  металлом у оправки температуры, равной 0,7-0,8 температуры солидус, после чего полую оправку извлекают.The method includes pouring a liquid metal into the annular cavity between the mold installed on the pallet and the hollow mandrel, the subsequent crystallization and cooling of the ingot. At the same time, from the beginning of the metal pouring, circular oscillations of the hollow mandrel are excited in the horizontal plane with an amplitude that exceeds by 1.5-3 times the amount of metal shrinkage in the solid state, and the oscillations of the hollow mandrel stop at the moment the metal reaches the mandrel with a temperature of 0.7 -0.8 solidus temperature, after which the hollow mandrel is removed.

Возбуждение колебаний оправки в процессе заливки с амплитудой колебаний , в 1,5-3 раза превьш1ающей абсолютную усадку металла в твердом состо нии, обеспечивает формирование внутренней цилиндрической полости слитка за счет постепенного пластического деформировани  кристаллизую 4The oscillation of the mandrel in the process of casting with an oscillation amplitude 1.5-3 times the absolute shrinkage of the metal in the solid state ensures the formation of the inner cylindrical cavity of the ingot due to the gradual plastic deformation of the crystallization 4

СО Од СОCO od one

31493149

щейс  корочки металла, контактирующей с оправкой, и свободное последующее извлечение штанги из внутренней полости слитка (отливки) с одновремен- ным улучшением качества слитка за счет измельчени  зерна, повьшением плотности, дегазацией и удалением неметаллических включений.Spanning metal crust in contact with the mandrel and free subsequent removal of the rod from the internal cavity of the ingot (casting) with simultaneous improvement of the quality of the ingot due to grinding of the grain, increasing the density, degassing and removing non-metallic inclusions.

При амплитуде колебаний менее 1,5 величины усадки металла в твердом состо нии затруднено извлечение оправки из слитка за счет ее обжати  металлом слитка.When the amplitude of oscillations is less than 1.5 times the amount of metal shrinkage in the solid state, it is difficult to remove the mandrel from the ingot due to its reduction by the ingot metal.

При амплитуде колебаний, превышающей усадку металла в твердом состо нии более чем в 3 раза, образуютс  местные разрывы твердой корочки металла , образующейс  вокруг колеблющейс  оправки, что сопровождаетс  затеканием жидкого металла из сердцевины слитка в зазор между формируемой внутренней поверхностью и оправкой , образованием раковин .и плен, нарушением формы и снижением качества внутренней поверхности слитка.When the amplitude of the oscillations exceeds the shrinkage of the metal in the solid state more than 3 times, local ruptures of the solid metal crust formed around the oscillating mandrel are formed, which is accompanied by the leakage of liquid metal from the ingot core into the gap between the inner surface being formed and the mandrel, the formation of sinks. captivity, violation of the shape and reduction in the quality of the inner surface of the ingot.

Прекращение колебаний оправки при температуре прилегающего к ней металла , равной 0,7-0,8 температуры соли- дус, обеспечивает сохранение формы внутренней полости слитка до его полного последующего охлаждени , а также исключает в слитке дефекты усадочного происхождени .The termination of oscillations of the mandrel at the temperature of the metal adjacent to it, equal to 0.7-0.8 temperatures of solidus, preserves the shape of the internal cavity of the ingot until its complete subsequent cooling, and also eliminates defects of shrinkage in the ingot.

Прекращение колебаний оправки при температуре прилегающего к ней металла , большей 0,8 температуры солидус, не обеспечивает сохранени  формы внутренней полости за счет прогибов (подутостей) ее стенок от металлоста- тического напора еще незатвердевщей части металла. При этом также затрудн етс  извлечение оправки из слитка. Прекращение колебаний оправки при температуре прилегающего к ней метал ла, меньшей 0,7 температуры солидус, приводит к большому износу оправки за счет длительного воздействи  высокой температуры и жестких ударов о металл внутренней полости слитка, который успел уже частично утратить пластичность.The termination of oscillations of the mandrel at the temperature of the metal adjacent to it, greater than 0.8 solidus temperature, does not ensure the preservation of the shape of the internal cavity due to the deflections (pouches) of its walls from the metal-static pressure of the still non-solid part of the metal. It also makes it difficult to remove the mandrel from the ingot. The termination of oscillations of the mandrel at the temperature of the solidus adjacent to it, which is less than 0.7 solidus temperature, leads to great wear of the mandrel due to prolonged exposure to high temperature and hard impacts on the metal of the internal cavity of the ingot, which has already partially lost its ductility.

На чертеже приведена схема устройтва дл  осуществлени  предлагаемогоThe drawing shows a diagram of the device for the implementation of the proposed

содержит изложницу 1, на поддоне 2, прибыль3 и полую оправку 4 с в ней вибратором 5.contains a mold 1, on a pallet 2, a profit 3 and a hollow mandrel 4 with a vibrator 5 in it.

5 0 5 5 0 5

0 0

с о .с with about. with

00

5five

Оправка поддерживаетс  траверсой 6, укрепленной на колонне 7.The mandrel is supported by a cross bar 6 mounted on the column 7.

Способ осуществл ют следующим образом.The method is carried out as follows.

В кольцевую полость между изложницей 1 и оправкой 4 заливают жидкий металл, и одновременно с заливкой с помощью вибратора 5 возбуждают круговые колебани  оправки 4 в горизонтальном направлении. Амплитуду колебаний регулируют соответствующим диаметром отверстий в траверсе 6 и поддоне 2.Liquid metal is poured into the annular cavity between the mold 1 and the mandrel 4, and simultaneously with the pouring with the help of a vibrator 5, circular oscillations of the mandrel 4 are excited in the horizontal direction. The amplitude of oscillation is controlled by the corresponding diameter of the holes in the cross member 6 and the base 2.

При соприкосновении жидкого металла с колеблющейс  оправкой образуетс  тверда  корочка, котора  прекращает доступ жидкого металла к штанге. Колебани  штанги как бы расталкивают эту корочку и между корочкой и оправкой образуетс  зазор, размер которого определ етс  амплитудой колебаний штанги. Так формируетс  внутренн   полость слитка. По мере кристаллизации металла тверда  корочка внутренней полости постепенно увеличивает свою толщину, а ее температура уменьшаетс . При достижении температуры метал-па у оправки, равной 0,7-0,8 температуры солидус, сформированна  тверда  корочка внутренней полости слитка уже обладает достаточной прочностью, что обеспечивает сопротивление металлостатическому напору еще не затвердевшей сердцевины слитка . Размеры отверсти  полости при этом равны сумме наружного диаметра штанги и амплитуды колебаний. После прекращени  колебаний оправку извлекают из слитка.When a liquid metal comes into contact with an oscillating mandrel, a hard crust is formed, which stops the access of the liquid metal to the rod. The boom oscillations as if push this crust apart and a gap is formed between the crust and mandrel, the size of which is determined by the amplitude of the oscillations of the rod. This forms the internal cavity of the ingot. As the metal solidifies, the hard crust of the inner cavity gradually increases its thickness, and its temperature decreases. When the temperature of the metal-pa at the mandrel is equal to 0.7-0.8 solidid temperature, the solid crust of the internal cavity of the ingot is already formed, which already has sufficient strength, which provides resistance to the metal-static pressure of the not yet hardened core of the ingot. The dimensions of the hole of the cavity when this is equal to the sum of the outer diameter of the rod and the amplitude of oscillation. After the oscillation stops, the mandrel is removed from the ingot.

При дальнейшем остывании полого , слитка до температуры окружающей среды размеры отверсти  свободно уменьшаютс  на величину усадки металла .Upon further cooling of the hollow ingot to ambient temperature, the size of the hole is freely reduced by the amount of metal shrinkage.

Пример. Отливают полые слитки из алюминиевого сплава с наружным диаметром 145 мм, диаметром отверсти  52,8 мм и высотой 220 мм в чугунную изложницу с прибыльной надставкой .Example. Hollow ingots of aluminum alloy are cast with an outer diameter of 145 mm, a hole diameter of 52.8 mm and a height of 220 mm into a cast-iron mold with a profitable extension.

В поддоне выполн ют глухое центральное отверстие диаметром 54 мы дл  фиксировани  нижнего конца полой оправки. Зазор между оправкой и поддоном уплотн ют шнуровым асбестом. Верхний конец оправки распола1:ают в отверстии траверсы.In the pallet, we make a blind center hole with a diameter of 54 we to fix the lower end of the hollow mandrel. The gap between the mandrel and the pallet is sealed with cord asbestos. The upper end of the mandrel raspola1: ayut in the hole traverse.

5.U5.U

Оправку устанавливают соосно с изложницей, при этом ее нижний конец помещают в глухое отверстие поддона,The mandrel is installed coaxially with the mold, while its lower end is placed in the blind hole of the pan,

В качестве возбудител  колебаний оправки используют центробежный вибратор планетарного типа, который помещают внутрь штанги. Частота колебаний оправки 150-200 Гц, В качестве оправки примен ют стальную трубу с наружным диаметром 52 мм и толщиной стенки 5 мм длиной 300 мм. Перед заливкой металла изложницу и оправку смазывают животным жиром.A centrifugal vibrator of a planetary type, which is placed inside the rod, is used as a vibrator exciter of the mandrel. The oscillation frequency of the mandrel is 150–200 Hz. A steel tube with an outer diameter of 52 mm and a wall thickness of 5 mm and a length of 300 mm is used as a mandrel. Before pouring the metal, the mold and mandrel are greased with animal fat.

Алюминиевый сплав заливают из ковша при 780-800°С, Вибратор включают одновременно с началом заливки. После заливки, в период охлаждени  и затвердевани , вибратор продолжает работать в течение 6 мин. За это врем  температура металла у оправки снижаетс  до 420-430°С, После этого вибратор отключают и штангу извлекают из слитка.Aluminum alloy is poured from the bucket at 780-800 ° C. The vibrator is turned on simultaneously with the start of the pouring. After pouring, during the cooling and hardening period, the vibrator continues to operate for 6 minutes. During this time, the temperature of the metal at the mandrel decreases to 420-430 ° C. After that, the vibrator is turned off and the rod is removed from the ingot.

Далее слиток охлаждают до 50- 100°С, а затем извлекают из изложницы .Next, the ingot is cooled to 50-100 ° C, and then removed from the mold.

Наружна  и внутренн   поверхности полученных слитков гладкие и не имею видимых дефектов. Продольна  разрез- ка слитков на темплеты показывает.The outer and inner surfaces of the ingots are smooth and have no visible defects. Longitudinal cutting of ingots into templates shows.

116 .116.

что они имеют плотное строение, без усадочных дефектов,that they have a dense structure, without shrinkage defects,

Claims (1)

Предлагаемый способ в сравнении с известным позвол ет повысить качество внутренней поверхности полого слитка, снизить трудоемкость извлечени  оцравки и затраты на механическу обработку внутренней полости. Формула изобретени The proposed method, in comparison with the known, allows improving the quality of the inner surface of the hollow ingot, reducing the laboriousness of extracting the sludge and the cost of mechanical processing of the internal cavity. Invention Formula Способ получени  полых слитков, включающий заливку жидкого металла в кольцевую полость между изложницей установленной на поддоне, и полой оправкой, последующую кристаллизацию и охлаждение слитка, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества слитка за счет уменьшени  гор чих трещин на его внутренней поверхности, с начала запивки металла возбуждают круговые колебани  полой оправки в горизонтальной плоскости с амплитудой, превьшаннцей в 1,5-3 раза величину усадки металла в твердом состо нии, и прекращают колебани  полой оправки в момент достижени  металлом у оправки температуры , равной 0,7-0,8 температуры солидус, после чего полую оправку извлекают.A method for producing hollow ingots, including pouring a liquid metal into an annular cavity between a mold installed on a pallet and a hollow mandrel, subsequent crystallization and cooling of the ingot, characterized in that, in order to improve the quality of the ingot by reducing hot cracks on its inner surface, the onset of metal filing excites circular oscillations of the hollow mandrel in the horizontal plane with amplitude, 1.5–3 times the size of the metal shrinkage in the solid state, and stop the oscillations of the hollow mandrel in the mu nt achieve a metal mandrel at a temperature equal to 0,7-0,8 solidus temperature, after which the hollow mandrel is removed.