UA76439C2 - Method for production of metal castings and alloys by discontinuous or continuous casting, apparatus for formation of mobile electric arc over surface of liquid metal and alloy and electrode of this apparatus - Google Patents

Description

Опис винаходу

Даний винахід стосується покращань у литті як залізних, так і кольорових металів. 2 Більш конкретно, винахід створює апаратуру та спосіб зменшення включень, раковин від усадки, пористості та сегрегацій у металевих відливках під час процесу лиття, і покращання структури зерен, механічних властивостей та виходу продукції злитків та інших видів литва.

Хоча метали відливають впродовж тисячоліть, певні труднощі у виробництві відлив з досконалою питомою вагою все ще залишаються і до цього часу. Під час процесу лиття, коли рідкий метал вилитий у форму для 70 лиття, рідина охолоджується і твердне спочатку поблизу стінок форми, а пізніше також у центрі відливки.

Завдяки тому, що процес охолодження супроводжується суттєвою усадкою, у відливку типово у її верхній центральній ділянці, утворюється порожнина або порожнини, які позначають як раковини. У виробництві сталі раковини від усадки спричиняють вибракування верхніх 5-2095 злитку, які відрізають і викидають. Однією із спроб зменшити втрати, спричинені раковинами від усадки, є часткове розкислення маловуглецевої сталі у 72 ковші, так що раковина від усадки перетворюється у численну кількість розсіяних малих раковин, які потім можна закрити при прокатці. Більш загальним вирішенням цієї проблеми є використання екзотермічного або ізолюючого гарячого покриття за допомогою або плити, або порошку. Гаряче покриття дає можливість підтримувати шар розплавленого металу на верхній частині злитку, щоб заповнити раковини у розплавленому металі.

Подібний тип втрат відбувається під час звичайного лиття у пісок. Для того, щоб упевнитись у тому, що форма заповнена повністю, використовують декілька великих центрових виливниць, щоб полегшити доступ металу до форми. Перед тим, як відливок полишає ливарний цех, центрові виливниці відрізають і викидають.

Іншим явищем у відливках із металевих сплавів є утворення під час охолодження дендритів, які утворюються під час твердіння, оскільки у різних точках металевої маси утворюється сітчата структура. Під час утворення с 29 дендритів забруднення, такі як оксиди металів та нітриди, виштовхуються назовні, утворюючи межу Ге) кристалічного зерна, ці останні утворюють точки ініціювання тріщин у кінцевій деталі. Концентрацію цих забруднень позначають як включення. Ретельне проектування форми для лиття та зниження температури виливання можуть у деякій мірі подолати це.

Гази, із атмосфери або інших джерел, також можуть бути присутні у рідкому металі, вони є основною о причиною пористості відливка. Включення водню, кисню та інших газів може бути значно зменшене шляхом со лиття рідких сплавів у вакуумній камері, але спосіб є економічним лише для виготовлення сплавів найвищого гатунку. З

Безперервне лиття є тепер головним способом виробництва довгих металевих злитків (брусів, квадратних «о заготовок та листів), які ріжуть на будь-яку довжину після того, як твердіння закінчене. У найбільш поширеній системі метал безперервно виливають із розливального пристрою у форму, що охолоджується водою. Відлитий - стрижень просувають за допомогою валків і охолоджують струмом води. Всі проблеми пористості, забруднень, тріщин і зерен крупних розмірів можуть також виникати при цьому способі, і багато зусиль було зроблено, щоб подолати ці проблеми. «

ЇУ патенті США 4 307 280) ЕЄсег розкриває спосіб заповнення порожнин у відливку після того, як він вже був З 50 сформований. Пустоту потрібно виявити і відмітити, після чого відливок затискають між двома електродами і с прикладають електричний струм, достатній, щоб спричинити локальне плавлення біля порожнини. з» Стверджують, що при цьому внутрішня порожнина руйнується і мігрує до поверхні, спричиняючи виникнення заглиблення, яке можна заповнити. Спосіб, звичайно, неприйнятний для видалення твердих включень, таких як сульфіди та силікати.

Застосування тиску валків до злитку під час безперервного лиття запропонували Фукуока (Рикиока) та інші і ЇУ Японському патенті Мо)Р 560 507 О5А21. Стверджують, що тиск перешкоджає зародженню тріщини на нижній

Ге»! стороні жолоба для лиття. Валок розміщений у точці, де вигнутий відливок вирівняний. Очевидно, цей спосіб не може допомогти у зменшенні включень або у покращанні мікроструктури металу. шк Лоурі (І омугу) та інші (у патенті США Мо4 770 724) описали незвичайний спосіб безперервного лиття металів,

Ге) 20 який, як заявлено, усуває порожнини та тріщини і призводить до одержання щільного гомогенного продукту. Це досягнуто за допомогою того, що метал змушують текти у протилежному напрямі, проти сили тяжіння, за с допомогою електромагнітного поля, що також забезпечує стримуючі сили. Цей спосіб обмежений малим поперечним розрізом і не може бути застосований до великих злитків листів або квадратних заготовок.

Тому однією із задач даного винаходу є забезпечення можливості позбутися недоліків попередніх способів 29 липяї створення способу і апаратури для виробництва відливків кращого гатунку та інших відливків.

ГФ) Іншою задачею даного винаходу є забезпечення апаратури, яка має руйнувати дендрити на маленькі частки і при цьому зменшувати розмір зерна кінцевої відливки. Ще іншою задачею даного винаходу є розмішування о рідкого металу під час твердіння, щоб покращати гомогенність і забезпечити можливість того, що включення з малою щільністю і гази можуть підніматися до поверхні відливки. 60 Даний винахід вирішує згадані вище задачі шляхом розробки апаратури для зменшення усадкових раковин, включень, пористості та розміру зерен у металевих відливках і для покращання їх гомогенності; згадана апаратура містить: а) принаймні один електрод для утворення рухомої електричної дуги над верхньою поверхнею металевого відливка, який відливають; бо б) штатив для підвішування згаданого електроду електричної дуги над верхньою поверхнею згаданого металевого відливка під час або після виливання; в) другий електрод, який можна прикріпити до металевої поверхні форми, яку використовують для лиття, для замикання електричного ланцюга, що містить згадану електричну дугу; і г) електронні засоби управління, з'єднані між згаданою апаратурою та джерелом електричної енергії.

У кращому втіленні даного винаходу створена апаратура для електродугового лиття, в якій споряджена множина електродів; кожен із цих електродів розміщений над принаймні однією із центрових виливниць піщаного або безперервного лиття у формі, щоб забезпечити утворення окремих рухомих електричних дуг над кожною виливницею. 70 У кращому способі даного винаходу є створення методу зменшення усадкових раковин, включень, пористості та розміру зерна у металевих відливках і покращання гомогенності і виходу продукції; згаданий метод містить стадії: стадія а) виливання рідкого металу у форму; стадія б) спорядження електроду і розміщення його трохи вище над верхньою поверхнею розплавленого металу; стадія в) подача електричного струму до електроду, щоб утворити дугу між згаданим електродом і верхньою поверхнею рідкого металу, так, щоб можна було /5 перемішувати рідкий метал, щоб зруйнувати грубі дендрити, якщо вони присутні, і підтримати центральний розплавлений шар металу, щоб заповнити пори, утворені у відливці через усадку при охолодженні; і стадія г) безперервне пересування електричної дуги над верхньою поверхнею при прикладанні електричного струму.

Ще інші втілення способу і апаратура винаходу будуть описані тут нижче.

ЇУ патенті США Мо4 756 749) авторів Прейтоні (Ргаїюпі) та інших описаний і заявлений спосіб безперервного 2о пиття сталі із розливального пристрою, що має декілька розливочних жолобів. В той час, коли сталь перебуває у розливальному пристрої, її піддають подальшому нагріванню за допомогою пристрою, яким у пункті 5 є переносний зварювальний пальник дугової плазми. Генріон (Непгуоп) (у патенті США Мо5 963 579) описав подібний спосіб. Абсорбція газу може повторюватись в той час, коли метал виливають із розливального пристрою до форми, і ніякого вирішення проблеми щодо пористості та сегрегації не забезпечено. сч

У протилежність цьому, даний винахід описує спосіб і апаратуру для прикладання рухомої електричної дуги прямо до верхньої поверхні відливки під час твердіння. Перевага такого розміщення, яке має бути встановлене, і) є результатом перемішування металу у формі під час самого лиття. Таке перемішування якраз перед твердінням руйнує грубі дендрити на менші тверді частинки, як видно на Фіг.9, і таким чином покращує структуру зерна в центральній частині зливка. Перемішування також дає можливість газовим бульбашкам підніматись до верху Ге! зо рідини і розчинятись в навколишньому середовищі. Усадкові раковини повністю усуваються, а зосередження забруднень подрібнються і розсіюються. о

Таким чином, можна зрозуміти, що нова апаратура даного винаходу служить для значного покращання якості «фр та гомогенності відливні для того, щоб досягти " більш високої твердості, як має бути ясно очевидно із порівняльних фотографій і інших даних, які можна бачити на малюнках. ісе)

Слід відзначити, що спосіб і апаратура, які мають бути описані, були випробувані на практиці. Наприклад, ї- 12-головочний апарат для піщаного лиття циліндричних головок відповідно до п.п.8 та 17 даного винаходу були виготовлені і працювали, щоб здійснити цілі винаходу. Приклад зменшення розміру центрової виливниці і підвищення продуктивності лиття можна також бачити на Фіг.15.

Тепер далі винахід буде описаний з посиланням на супроводжувальні малюнки, які представляють за « допомогою прикладу кращі втілення винаходу. Структурні деталі показані тільки оскільки це необхідно для їх з с фундаментального розуміння. Описані приклади разом з малюнками зроблять очевидними для тих, хто має з цим справу, як можна здійснити інші форми винаходу. ;» На цих малюнках:

Фіг1 є детальний вигляд електроду, який створює електричну дугу над рідким металом у формі, і схематичний вигляд, який показує розподілення потоку електричного струму у відливку; -І Фіг.2 є вигляд спереду кращого втілення апарату відповідно до винаходу;

ФігЗ є детальний вигляд у розрізі розміщення електроду над рідким металом. На Фіг.За зображено,

Ме, забезпечене електромагнітною котушкою підвищення радіальної швидкості обертання електричної дуги; їх Фіг.4 є детальний вигляд у розрізі втілення, забезпеченого обладнанням, призначеним для того, щоб

Запобігти потрапляння порошку для лиття у зону, в якій працює дуга; о Фіг.5 є вигляд у розрізі втілення, в якому метал виливають через центр електроду; Фіг.б6 є діаграмний

Ге схематичний вигляд установки, забезпеченої множиною електродів;

Фіг.7 є схематичний вигляд електроду, що обертається газом аргоном;

Фіг.8 є схематичний вигляд рухомого електроду, який має форму ножа;

Фіг.9 є порівняння дендритів звичайної відливки і відливки за даним винаходом; розмір зерен та дендритів дуже збільшені;

Ф) Фіг.10 та 11 містять порівняльні фотографії структури зерна злитку із інструментальної сталі вагою 10 тон; ка Фіг.12 показує схему, яка зображує і порівнює розмір зерна в аустеніті;

Фіг.13 показує схему, яка зображує і порівнює твердість різних локалізацій у злитку; во Фіг.14 є порівнянням порожнин у злитку, одержаному звичайним литтям, і литтям відповідно до даного винаходу; і

Фіг.15 є порівнянням розміру центрової виливниці у звичайній піщаній відливці і тій же самій піщаній відливці, відлитій згідно з даним винаходом.

Звернемося спочатку до Фіг.1, яка є деталізованим виглядом електроду 14, який створює електричну дугу 16 65 ДО рідкого металу 12 у формі 28, і таким чином створює розсіювання потоку електричного струму 5 у відливку.

Це є основним принципом впливу на відлив.

На Фіг.2 видно апаратуру 10 для виготовлення металевих відливків 12, використовуючи спосіб, який описаний з посиланням на Фіг.1. Апаратура 10 виробляє металеві відливки, які мають мало або зовсім не мають пор, зменшує кількість включень, пористість і розмір зерна і покращує гомогенність, як може бути описано з посиланням на Фіг.10-14.

Апаратура 10 підтримує електрод 14, який під напругою утворює рухому електричну дугу 16 над верхньою поверхнею 18 рідкого металу 12, який відливають;

Штатив 20 і важіль 22 підвішують електрод 14 над верхньою поверхнею 18 після або під час виливання.

Важіль 22 дуже точно відрегульований так, щоб електрод 14 міг бути розміщений над рідкою металевою /о поверхнею 18.

Другий електрод 24 прикріплений до металевої поверхні 26 форми 28, яку використовують для лиття, щоб замкнути електричний ланцюг 30, у тому числі електричну дугу 16, яку краще видно на Фіг.3. Форма 28 може бути охолоджуваною водою.

Електронні засоби управління 32 (Фіг.2), використані для контролювання струму і руху дуги, з'єднані між /5 апаратурою 10 і джерелом електричної енергії 34.

Джерело електричної енергії 34 подає переважно постійний струм (0С), (АС - змінний струм, КЕ - стабілізований та ін., що добре підходять) і приєднане за допомогою позитивного терміналу до електроду 14, причому негативний термінал приєднаний до металевої частини 26 форми 28.

Посилаючись на решту малюнків, подібні посилочні цифри використані для ідентифікації подібних деталей.

Посилаючись тепер на Фіг.За, можна бачити, що деталь апаратури електродугового лиття 42 може містити як варіант електричну котушку 44, прилеглу до електроду 14. Коли котушка 44 перебуває під струмом, вона збільшує радіальний рух електричної дуги 16 у обертовому русі над поверхнею 18 відливки 12 і збільшує швидкість руху електричної дуги.

Фіг.4 ілюструє деталь ливарної апаратури 46, призначеної для виробництва чистих металевих відливок - у сч ов формі 28, як видно на Фіг.2. Електрод 50 порожнистий і достатньо великий, щоб прилаштувати до нього газонаповнювальну трубу 52. Трубопровід 54 і засоби управління 32, яких видно на Фіг.2, спрямовують струмінь і) інертного газу, такого як аргон, через порожнину електроду 50 над верхньою поверхнею 36 злитку 48, який відливають. Газовий струмінь 56 служить для того, щоб захистити металеву поверхню від окислення і поглинання азоту, і для видалення неметалевих забруднень, таких як ливарний порошок 58, з верхньої поверхні б зо 36.

У більшості випадків забезпечують жаростійке захисне кільце 60, виготовлене переважно із керамічного о матеріалу і розміщене на верхній поверхні 36 злитку 48. «г

Кільце 60 підтримує виключення неметалевих забруднень, таких як ливарний порошок, з верхньої зовнішньої поверхні З6. ісе)

Посилаючись тепер на Фіг.5, можна бачити, що зображена деталь апаратури безперервного лиття 62. ї-

Порожнистий електрод 64 достатньо великий, щоб надати можливість вставити через нього пустотіле сопло 66, яке одержує метал 68 із розливального пристрою 70, розміщеного над ним, і виливання металу 68 у форму 72.

Як варіант, принаймні частина форми 72 є металевою і служить як компонент електричного ланцюга 74, який магнетично штовхає електричну дугу, як у Фіг.1, у напрямі до центру відливки 76. «

На кресленнях показано два електричних контури, 30, 74. Внутрішній контур з високою напругою 30 з с забезпечує електричну енергію, щоб створити електричну дугу 16. Зовнішній контур з низькою напругою 74 приєднує розливальний пристрій 70 до форми для лиття 72 і призначений для стабілізуючого контролю ;» електричної дуги і спрямування дуги у напрямі до центру форми 72.

Фігб зображує апарат рухомої дуги 78, забезпечений множиною електродів 14. Кожен електрод 14 розміщений над однією із центрових виливниць великої піщаної або перманентної форми для лиття 80, -І наприклад, циліндричних головок. Кожен електрод 14 має окремий двигун 82 і електричний ланцюг 30 і може перебувати під напругою і створювати свою власну електричну дугу над виливним стояком, над яким він

Ме. розміщений. Оскільки потік Через центрові виливниці значно полегшується електричною дугою, то менша їх кількість центрових виливниць, і меншого розміру, може бути використана порівняно зі звичайним литтям. Ця 5р Чіль може бути далі проілюстрована на Фіг.15, де можна бачити згадані центрові виливниці. о Фіг.1-4 наведені як ілюстрація способу зменшення кількості порожнин, включень, пористості та розміру

Ге) зерна у металевих відливках і покращання їх гомогенності шляхом використання електричної дуги 16.

Спосіб має у своєму складі такі стадії.

Стадія А. Виливання рідкого металу, або залізовмісного або кольорового, у форму для лиття 28, яка має електропровідний компонент 26.

Стадія Б. Спорядження електродугового електроду 14 і розміщення його трохи вище, типово на 2-20мм, над (Ф, верхньою поверхнею розплавленого металу; Стадія В. Прикладання електричного струму до електроду 14, щоб ка утворити електричну дугу між електродом 14 і верхньою поверхнею рідкого металу 18. У даному кращому способі постійний струм (типу ОС). Постійний струм безперервно рухає нижню площину 85 електроду 14, щоб бо перемішувати рідкий метал, руйнувати дендрити (Фіг.9)У, якщо вони присутні, і підтримувати центральний розплавлений шар металу, щоб заповнити пустоти, що утворились у відливці через усадку при охолодженні.

Електричні струми, які утворились в результаті застосування електричної дуги, наведені за допомогою стрілок 5 на Фіг.1. При цьому перемішуванні в рідкому металі виникає сильний вихор, який дає можливість газовим бульбашкам і включенням з малою щільністю досягати поверхні відливки. 65 Фіг.7 зображує апаратуру електроду 84, призначену для безперервного обертання електричної дуги 16, яка містить два трубопроводи 86 для газу аргону, розміщені всередині порожнистого графітового електроду 88 тангенційно до твірної. Вертикальні аргонові струмені 90 змушують електричну дугу 16 безперервно обертатись, додатково попереджуючи окислення і захоплення азоту та забезпечуючи видалення неметалевих матеріалів, таких як ливарний порошок, як зазначено вище.

Фіг.8 зображує електрод 92, що має форму ножа, призначений для забезпечення безперервного руху електричної дуги у одному напрямі, коли необхідне проходження подовженої відкритої дуги, наприклад, на подовжену форму для лиття 97. Апаратура містить ряд підковоподібних феромагнітних сердечників 94, подібний за формою до ножа електрод 96 та ряд котушок 98. Прикладаючи електричний струм до електроду 96, розпалюється електрична дуга 16, потім дуга перебігає від точки запалення 93 до іншого кінця електроду 103 за 7/0 допомогою магнітного поля, породженого котушками 98 і феромагнітним сердечником 94. Для того, щоб запалити дугу 16, необхідно утворити невелику щілину між краєм електроду 93 та поверхнею розплавленого металу 95. Запалення дуги 16 відбувається за допомогою осцилятора 99, приєднаного до електричного ланцюга 101, який з'єднує електрод 96, метал 95 та електромагніт з джерелом електроенергії 34. Електрична дуга, що виникає на кінці 93, рухається з великою швидкістю вздовж робочої поверхні електроду до точки 103. У точці 7/5 103 електрична дуга уповільнюється, і в той же час осцилятор запалює іншу дугу у точці 93.

Посилаючись знову на Фіг.1, Фіг.4, а також тепер на Фіг.5, тепер можна описати спосіб лиття металевих злитків (а також безперервного лиття) 28 та 72, у тому числі використання ливарного порошку 58. Ливарний порошок містить оксиди та вуглець, і його вводять у форму для лиття 28 в той час, коли відбувається виливання. Порошок захищає метал від окислення і служить як змащувач між стінками форми та злитком 48.

Стадія А. Виливання рідкого металу 48 у форму для лиття 28 або 72.

Стадія Б. Видалення ливарного порошку з верхньої поверхні 36 рідкого металу у злитку 48, який відливають, за допомогою продування над ним інертного газу, такого як аргон. Переважно струм інертного газу залишається, поки закінчиться лиття, щоб захистити відливку від окислення і захоплення азоту, поки вона все ще залишається частково рідкою. с

Стадія В. Запобігання повернення ливарного порошку шляхом розміщення жаростійкого захисного кільця 60 на верхній поверхні 36 відливки. і)

Стадія Г. Спорядження електроду електричної дуги 50 і розміщення його трохи вище над верхньою поверхнею розплавленого металу.

Стадія Д. Прикладання електричного струму до електроду 50, щоб утворити електричну дугу 16 між Ге! зо електродом 50 та верхньою поверхнею Зб, так щоб перемішувати рідкий метал 48, руйнувати грубі дендрити, якщо вони є, дати можливість забрудненням з малою щільністю, у тому числі газам, досягти верхню поверхню і і, підтримувати центральний шар розплавленого металу, щоб заповнювати порожнини, що утворюються у відливці «р через усадку при охолодженні.

Стадія Є. Безперервний рух електричної дуги 16 над верхньою поверхнею. Такий рух відбувається ісе) з5 автоматично з правильно створеним електродом 50. ча

Посилаючись знову на Фіг.б, використовують такий спосіб лиття для виробництва великої піщаної відливки 80, причому метал заповнюють через множину центрових виливниць.

Стадія А. Лиття рідкого металу у форму 80.

Стадія Б. Спорядження множини розміщених окремо електродів електричної дуги 14 і розташування кожного « електроду 14 трохи вище над верхньою поверхнею кожної центрової виливниці. з с Стадія В. Прикладання електричного струму до електродів 14, щоб створити рухому плазму між електродами і верхньою частиною рідкого металу. ;» Посилаючись тепер на Фіг.9, видно, що вона зображує процес твердіння двох відливок 100, 102 у процесі утворення дендритів 104, які показані при дуже великому збільшенні з метою ілюстрації. Малюнок показує твердіння поблизу стінок 106 та дна 108 форми 110, причому розплавлений метал 112 залишається у її -І центральній частині. Форма 110 а, показана зліва, містить звичайну відливку, яка має широкі зони росту стовпчиків 114а8, починаючи від стінок форми 106 і закінчуючи дендритами 104. Форма 1105, показана праворуч,

Ме, утримує відливку 102, яка була виготовлена способом даного винаходу. Видно вузькі зони росту стовпчиків 1146, їх починаючи від стінок форми 106 і закінчуючи зруйнованими дендритами 116, відгалужені сегменти 118 ср утворюють маленькі нові кристали. Дендритні відгалуження були зруйновані дією перемішування рухомою о плазмою електричної дуги і служать для створення нових малих центрів кристалізації.

Ге) Фіг.10 зображує мікроструктуру двох злитків із інструментальної сталі вагою 10 тон. Зразки були вирізані із ділянок, розміщених у центрі злитку близько до верху, середини та дна кожного злитку. Малюнки зображують мікроструктуру травлених зразків при збільшенні 5ОХ. Зліва наведені фотографії 120, 122, 124 мікроструктури травлених зразків, одержаних із злитків, виготовлених звичайним литтям, що представляють грубозернисту структуру та їх погану гомогенність. Праворуч наведені фотографії 126, 128, 130 мікроструктури травлених (Ф, зразків, одержаних із відлитого злитку, виготовленого способом даного винаходу, що показують тонкозернисту ка структуру і набагато покращану гомогенність.

Фіг.11 показує мікроструктуру двох злитків сплаву АІБіІТОМа вагою по 1Окг кожен. Зразки були вирізані із бо ділянок, розміщених біля верху злитку. Малюнки зображують мікроструктуру травлених зразків при збільшенні 125Х. Зліва знаходяться фотографії 132, 134, 136 мікроструктуру травлених зразків, одержаних із злитку, відлитого звичайним способом, які показують грубозернисту структуру і погану гомогенність. Праворуч наведені фотографії 138, 140, 142 мікроструктури травлених зразків, одержаних із відлитого злитку, виготовленого способом даного винаходу, показуючи їх тонкозернисту структуру і набагато покращану гомогенність. 65 Графіки Фіг.12 показують розмір аустенітного зерна двох стрижнів із інструментальної сталі, виміряний у трьох місцях, що відповідають довжині 144, 146, 148, і відповідним радіусам, що дають дев'ять вимірювань для кожного стрижня. Аустеніт, або гама-залізо, є твердий розчин вуглецю у залізі, і розмір його зерен важливий у будь-якій сталі, обробленій тепловою обробкою. Криві лінії, що з'єднують квадрати, відносяться до стального стрижня, виготовленого із злитку, відлитого звичайним способом. Лінії, що з'єднують круглі точки, відносяться до злитку, обробленого способом даного винаходу. Результати показали, що розмір зерна зменшується у всіх позиціях, (по відношенню до відповідного відлитого звичайним способом) покращання коливається від незначного на нижній частині центру злитку до покращання у 7 разів на його центральному верху.

Те, що ми бачимо на Фіг.13, є порівняльними кривими, що стосуються твердості двох стальних злитків 154, 156 вагою по 1,6 тон, яких видно на Фіг.14. Твердість вимірювали на боковій поверхні 150 і аксіальній зоні 70 152 для кожного злитку на шести висотах від нижньої частини злитку. Як і на Фіг.11, криві лінії, що з'єднують квадрати, відносяться до злитку, виготовленого звичайним литтям, в той час як лінії, що з'єднують круглі точки, відносяться до злитку, обробленого способом даного винаходу. Відлитий звичайним способом злиток показує набагато більші варіації, ніж злиток, виготовлений способом даного винаходу.

Посилаючись тепер на Фіг.14, можна бачити фотографії двох стальних злитків 154, 156 по 1,6 тон, на які /5 раніше посилалися у Фіг.13, після того, як вони були розрізані аксіально через їх центр і відполіровані.

Відлитий звичайним способом злиток 154 виявляє суттєві порожнини 158 через усадочні раковини. Ніяких порожнин не виявлялись у злитку 156, відлитому відповідно до способу даного винаходу.

Фіг.15 зображує дві сталеві піщані відливки 160, 162, зовнішній діаметр кожної з яких становить приблизно 800х65Омм і товщина стінки становить від 50 до 75мм. Відливки 160, 162 важать по З10кг кожна, і кожна з них була відлита через одиничну центрову виливницю 164, 166. Відливка 160 зліва була виготовлена звичайним способом, при цьому центрова виливниця 164, яку відбракували, важила 140 кг. Відливка 162 праворуч була виготовлена, використовуючи спосіб даного винаходу.

Claims (15)

Формула винаходу сч о

1. Спосіб одержання зливків металів та сплавів дискретним або безперервним литтям рідкого металу або сплаву одночасно у щонайменше одну форму - стадія а), з наступним періодом твердіння рідкого металу або сплаву у формі або формах - стадія д), який відрізняється тим, що щонайменше частина вказаної форми або б зо форм є електропровідною, а наступні стадії способу полягають в: спорядженні і розміщенні над поверхнею рідкого металу або сплаву першого електрода -стадія б), і подаванні електричного струму до електрода для утворення електричної дуги між електродом, вказаною «г поверхнею, вказаною формою, до якої прикріплений другий електрод для замикання електричного кола, та джерелом живлення - стадія в), ісе) пересуванні утвореної першим електродом електричної дуги над вказаною поверхнею протягом принаймні їм- частини згаданого періоду твердіння - стадія г).

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає перед стадією б) наступні стадії: стадія е) - видалення з верхньої поверхні вказаного розплаву утворюваного зливка ливарного порошку, яким, при потребі, попередньо змащують ливарні форми, « стадія и) - улоеможливлення повернення згаданого ливарного порошку на поверхню вказаного розплаву 2 с утворюваного зливка, шляхом розміщення жаростійкого захисного кільця на згаданій поверхні розплаву так, що воно має оточити робочу площу вказаного першого електрода. :з» З.

Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перед стадією а) додатково включає стадію к), яка полягає у виливанні рідкого металу або сплаву у розливальний пристрій, з якого вказаний метал або сплав за стадією а) безперервно виливають у щонайменше одну форму для лиття виливка(ів) або листа(ів), або заготовок, або -І заготовок квадратного профілю.

4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що між вказаним розливальним пристроєм та формою для лиття Ме, створено додаткове друге електричне коло, в яке входить додаткове джерело живлення. ї5»

5. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що перед стадією а) додатково включає стадію к), яка полягає у Виливанні рідкого металу або сплаву у розливальний пристрій, з якого вказаний метал або сплав за стадією а) і безперервно виливають у щонайменше одну форму для лиття виливка(ів) або листа(ів), або заготовок, або Ге заготовок квадратного профілю.

6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що між вказаним розливальним пристроєм та формою для лиття створено додаткове друге електричне коло, в яке входить додаткове джерело живлення. 5Б

7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що лиття рідкого металу або сплаву здійснюється в піщану форму або безперервне лиття - в форму, через множину виливних стояків, причому на стадії б) спорядження і (Ф) розміщення множини електродів здійснюють над вказаною поверхнею вибраних виливних стояків, а на стадії в) ко подавання електричного струму здійснюють до множини вказаних електродів для утворення множини рухомих електричних дуг між вказаними електродами та вказаними поверхнями рідкого металу або сплаву у множині бр Виливних стояків ливарної форми.

8. Апарат (10) для створення рухомої електричної дуги (16) над поверхнею (18) рідкого металу або сплаву (12) в процесі їх тверднення в ливарній формі (28), який відрізняється тим, що включає до свого складу: принаймні перший електрод (14) для створення електричної дуги (16) над поверхнею (18) рідкого металу або сплаву (12), що вилитий в щонайменше одну ливарну форму (28) і має твердіти, 65 штатив (20) з важелем (22) для закріплення і підвішування принаймні першого електрода (14) над вказаною поверхнею (18) рідкого металу або сплаву (12) при його твердненні,

другий електрод (24), прикріплений до електропровідної частини (26) ливарної форми (28) для замикання електричного кола (30) між першим електродом, електричною дугою, поверхнею (18) рідкого металу або сплаву (12), ливарною формою (28) та джерелом живлення (34), і засоби контролю і управління роботою вказаного апарата.

9. Апарат за п. 8, який відрізняється тим, що вказаний перший електрод (14) є порожнистим і має електричну котушку (44), що обхоплює його та, при подаванні напруги на неї, підвищує швидкість обертового руху електричної дуги (16) над вказаною поверхнею (18) рідкого металу або сплаву (12) в процесі його тверднення в ливарній формі (28). 70

10. Апарат за п. 8, який відрізняється тим, що при литті рідкого металу або сплаву (12) в ливарну форму (28) для одержання виливка(ів) або листа(ів), або заготовок, або заготовок квадратного профілю вказаний перший електрод (14) є порожнистим, а апарат додатково містить трубопровід (54), газонаповнювальну трубу (52), при'єднану до нього, та засоби керування (32) для спрямування потоку інертного газу через центральний отвір вказаного порожнистого електрода (14) над поверхнею (18) рідкого металу або сплаву (12) в процесі його /5 тверднення в ливарній формі (28) для забезпечення над вказаною поверхнею (18) захисного середовища від окислення і видалення твердих забруднень з неї, таких як ливарний порошок (58).

11. Апарат за п. 10, який відрізняється тим, що він додатково містить жаростійке захисне кільце (60), заглиблене в поверхню (18) рідкого металу або сплаву (12), що вилитий у ливарну форму (28) для одержання Виливкаків) або листа(ів), або заготовок, або заготовок квадратного профілю, яке запобігає попаданню забруднень у зону розташування електричної дуги (16).

12. Апарат за п. 8, який відрізняється тим, що вказаний перший електрод (14) є порожнистим, а діаметр його внутрішньої порожнини дозволяє вставити крізь нього пустотіле сопло (66) для безперервного лиття рідкого металу або сплаву (12) з розливального пристрою (70) у ливарну форму (28), яка є складовою електричного сч ов Кола (30), яке магнетично штовхає електричну дугу (16) у напрямі до центра видливка.

13. Апарат за п. 8, який відрізняється тим, що він споряджений множиною вказаних перших електродів (14), і) кожен з яких розташований над виливними стояками (174) піщаної форми (28) або форми безперервного лиття (72), або над вибраною ділянкою відливка для створення окремих рухомих електричних дуг (16). Ге! зо

14. Перший електрод (16) апарата за п. 8, який відрізняється тим, що його виконано порожнистим з графіту або будь-якого струмопровідного матеріалу і він має декілька отворів для введення потоків інертного газу до о його внутрішньої порожнини, і отвори, крізь які здійснюють введення потоків вказаного газу, розташовані у «г тангенціальному напрямі до твірної вказаного електрода (16).

15. Перший електрод апарата за п. 8, який відрізняється тим, що вказаний електрод має форму ножа (96) і ісе) зв систему котушок (94), що обхоплюють його та створюють магнітне поле, яке спричиняє інтенсивний рух ї- електричної дуги при подаванні відповідної напруги на вказаний електрод (96), що є частиною електричного кола (101), при цьому електрична дуга (16) запалена на одному кінці вказаного електрода (96) і перебігає до іншого кінця за допомогою магнітного поля, а потім запалюють нову електричну дугу (16). « - с ;» -І (22) щ» о 50 3е) Ф) іме) 60 б5