SU916060A1 - Способ горизонтального непрерывного литья полых заготовок 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к методам горизонтального непрерывного литья труб и других машиностроительных заготовок.

Известен способ непрерывной отливки полых слитков, по которым, например, зна- 5 чительная часть тепла кристаллизации отводится через стенку кристаллизатора, причем в качестве материала для изготовления стенки кристаллизатора и дорна применен графит значительной плотности и с малым ₁₀ зерном [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ непрерывной отливки полых заготовок, включающий подачу металла в кольцевой зазор 15 между наружным кристаллизатором и внутренним дорном, по которому при намерзании оболочки на дорне в момент зависания или надрыва прекращают подачу металла в кристаллизатор и уменьшают скорость ₂θ вытягивания на 50—95%, по достижении уровнем металла места утонения выдерживают его до затвердевания мениска, после чего увеличивают скорость вытягивания до отрыва оболочки [2].

2

Недостаток известного способа — снижение производительности процесса, вызванное необходимостью уменьшения скорости вытягивания до 50% и прекращения подачи металла в кристаллизатор. При выдерживании заготовки до затвердевания мениска затвердевание наружной и внутренней поверхностей последней происходит в одной зоне ее сечения. Таким образом, при циклическом вытягивании заготовки возможно образование изолированных зон с незатвердевшим расплавом, затвердевание которого в условиях затруднения компенсации усадочных явлений приводит к образованию рыхлот и трещин, что является причиной снижения качества заготовки. Образующиеся дефекты зачастую являются основной причиной остановки процесса, заключающейся в обрыве заготовки по ослабленному сечению.

Цель изобретения — повышение производительности процесса и улучшение качества непрерывно отливаемых полых заготовок.

Поставленная цель достигается тем, что в способе горизонтального непрерывного

916060

литья полых заготовок, включающем подачу жидкого металла в кольцевой зазор между кристаллизатором и дорном и циклическое вытягивание затвердевающей заготовки, в начале процесса вытягивания заготовки смещают охлаждаемую зону дорна относительно охлаждаемой зоны кристаллизатора по ходу вытягивания заготовки на величину, равную 2—8 толщинам стенки полой заготовки, и дальнейшую разливку ведут при смещенном положении дорна.

На фиг. 1 показана схема затвердевания при горизонтальном непрерывном литье полой ' заготовки по известному способу; на фиг. 2 — схема затвердевания по предлагаемому способу с периодическим шагом вытягивания, равным Ζ, и охлаждаемым дорном.

В случае непрерывного литья заготовки по известному способу, т. е. при вытягивании полой заготовки с охлаждаемым дорном и совмещенными зонами охлаждения (фиг. 1 а), процесс затвердевания заготовки протекает следующим образом. В начале цикла перед вытягиванием заготовки фронт кристаллизации в стенке по продольному сечению заготовки принимает вид клиновой лунки (фиг. 1 б). В период вытягивания заготовки фронт кристалллизации ее смещается на шаг вытягивания (Ζ), гари этом происходит отрыв части закристаллизовавшегося сплава, удерживаемого силами трения о поверхности кристаллизатора и дорна, превосходящими прочность на разрыв, образующей зону стационарной корочки 1 (фиг. 1в). На вытягиваемой части заготовки образуется зона '2 непрерывного затвердева-. ния, зону 3 разрыва заполняют поступающие порции жидкого металла (ликвацйонный участок).

В период последующей остановки и выдержки происходит нарастание затвердевшего слоя, причем скорость нарастания в вершине 4 клиновой лунки значительно снижается за счет образования газового зазора между заготовкой и внешним кристаллизатором, и выходом основания лунки из зоны охлаждения кристаллизатора, что приводит к образованию изолированных зон 5 незатвердевшего сплава. Последующее затвердевание сплава в указанных зонах приводит к образованию внутренних дефектов в теле заготовки (ликвационные треугольники).

При рассмотрении кинетики фронта затвердевания (см. 1 г, д) видно, что скорость нарастания корочки в зоне непрерывного затвердевания клиновой лунки ниже, чем в зоне стационарной корочки, причем образующаяся между ними зона разрыва -(за счет непрерывного поступления жидкого металла) остается незатвердевшей (ликвационный поясок либо кратер), что способствует образованию настылей в виде выступающих игл и сферических капель в зазоре между стенкой кристаллизатора и' заготовкой. Образование фронта затвердевания соответствует во времени трем пе-. риодам Т,, Ъ и Т₃.

Схема формирования стенки полой заготовки по предлагаемому способу с разнесенными зонами охлаждения на поверхности кристаллизатора и дорда на величину Ь показана на фиг. 2 а. В конце паузы перед следующим шагом 'натягивания фронт затвердевания асимптотически приближается к конической поверхности, не имея существенных перегибов (фиг. 2 б). В процессе вытягивания заготовки стационарная корочка образуется только на поверхности кристаллизатора (фиг. 2 в)' В начальный момент паузы фронт кристаллизации имеет вид ассиметричного клина с приближением оси к поверхности дорна (положение фронта кристаллизатора в период паузы в момент времени соответствует показанному на фиг. 2 г). Затем в течение паузы, в моменты времени ~_г и Щ фронт кристаллизации выравнивается и в конце паузы приближается снова к конической поверхности (фиг. 2 д).

Таким образом, предлагаемое разнесение зон кристаллизации исключает условия образования изолированных зон незатвердевшего металла, а следовательно, и присущее известному процессу возникновения дефектов — ликвационных треугольников, натеков в виде игл, сферических капель и др., что существенно улучшает качество непрерывно литых заготовок. Выбор пределов величины перемещения охлаждаемой части дорна обосновывается тем, что перемещение охлаждаемой зоны дорна относительно охлаждаемой зоны кристаллизатора по ходу вытягивания заготовки на величину, составляющую 2—8 толщины полой заготовки, способствует повышению производительности процесса литья за счет нарастания твердой корочки одновременно на большем протяжении охлаждаемых поверхностей .

При перемещении охлаждаемой зоны дорна относительно охлаждаемой зоны кристаллизатора меньше, чем на 2 толщины полой заготовки, кинетика фронта кристаллизации практически такая же, как показано на фиг. 1 а, б, в, г, д, а превышение величины перемещения охлаждаемой части дорна 8 толщин полой заготовки может способствовать прорывам металла по наружной поверхности корочки.

Экономическая эффективность от использования предлагаемого способа непрерывного литья полых заготовок составит около 25 тыс. руб. в год за счет увеличения производительности процесса на 15% и улучшения качества заготовок на 10—15%.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ горизонтального непрерывного литья полых заготовок, включающий пода916060

   чу жидкого металла в кольцевой зазбр между кристаллизатором и дорном и циклическое вытягивание затвердевающей заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и улучшения качества заготовок, в начале процесса вытягивания заготовки смещают охлаждаемую зону дорна относительно охлаждаемой зоны кристаллизатора по ходу вытягивания заготовки на величину, рав6

   ную 2—8 толщинам стенки полон заготовки, и дальнейшую разливку ведут при смещенном положении дорна.