Устройство для получения слитков с осевой направленной структурой

 

Использование: в литейном производстве , а именно при получении слитков с осевой направленной структурой, для изготовления длинномерных заготовок из магнитных, жаропрочных и тугоплавких сплавов. Сущность изобретения: устройство включает поддон - холодильник 1, нагреватель 2. литейную форму 3 с открытыми внизу рабочими полостями 4 и подставку 5, расположенную между дном литейной формы и поддоном-холодильником. Поставленная цель изобретения достигается тем, что подставка 5 расположена по отношению к поддону-холодильнику 1 с зазором, а также благодаря оснащению подставки теплопроводящими вставками 6 с выступающими концами, из которых нижние 7 упираются своими торцами в поддон - холодильник, а верхние выполнены в виде овальных выступов 8. расположенных на охлаждающей поверхности подставки. Улучшение условий процесса направленной кристаллизации слитка достигается благодаря умеренной температуре дна рабочей полости, наличию на нем локальных центров направленной , кристаллизации, непрерывному теплостоку от затвердевающего слитка к поддону - холодильнику через теплопроводящие вставки и высокой температуре нижних стенок литейной формы перед заливкой. В результате уменьшаются концевые отходы слитка и улучшается качество изделий, получаемых из слитка. 2 з.п. ф-лы. 2 ил., 1 табл. Ё 00 ю ю со VI о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s В 22 О 27/04

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ; fl.i! HT! ", г1 НЬЧцц с (21) 4919902/02 (22) 19.03.91 (46) 15.06.93. Бюл. t4 22 (71) Новочеркасское производственное обьединение "Магнит" (72) А.А.Семов и С.В.Банников (73) Новочеркасское производственное обьединение "Магнит" (56) Патент США М 4213497, кл. 164 — 60, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛ УЧ Е Н ИЯ

СЛИТКОВ С ОСЕВОЙ НАПРАВЛЕННОЙ

СТРУКТУРОЙ (57) Использование: в литейном производстве, а именно при получении слитков с осевой направленной структурой, для изготовления длинномерных заготовок из магнитных, жаропрочных и тугоплавких сплавов. Сущность изобретения: устройство включает поддон — холодильник 1, нагреватель 2, литейную форму 3 с открытыми внизу рабочими полостями 4 и подставку 5, расположенную между дном литейной фор. Ж 1822376 АЗ мы и поддоном-холодильником. Поставленная цель изобретения достигается тем, что подставка 5 расположена по отношению к поддону-холодильнику 1 с зазором, а также благодаря оснащению подставки теплопроводящими вставками 6 с выступающими концами, из которых нижние 7 упираются своими торцами в поддон - холодильник, а верхние выполнены в виде овальных выступов 8, расположенных на охлаждающей поверхности подставки. Улучшение условий процесса направленной кристаллизации ф слитка достигается благодаря умеренной температуре дна рабочей полости, наличию на нем локальных центров направленной, кристаллизации, непрерывному теплостоку от затвердевающего слитка к поддону — холодильнику через теплопроводящие вставки и высокой температуре нижних стенок

° аев литейной формы перед заливкой. В результате уменьшаются концевые отходы слитка и улучшается качество изделий, получаемых ЬЭ иэ слитка. 2 3.п. ф-лы. 2 ил., 1 табл. Э

1822376

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения слитков со столбчатой кристаллической структурой, например постоянных магнитов.

Целью изобретения является уменьшение концевых отходов слитков путем улучшения условий процесса направленной кристаллизации.

На фиг,1 схематически изображено устройство, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 — узел I на фиг.1.

Устройство содержит поддон-холодильник 1, нагреватель 2, имеющий возможность перемещаться в вертикальной плоскости, расположенную внутри нагревателя литейную форму 3 с открытыми внизу рабочими полостями 4 для слитков и подставку 5, расположенную с теплоизолирующим зазором "а" относительно поддона-холодильника 1. Подставка 5 выполнена с теплопроводящими вставками б с выступающими концами, иэ которых нижние 7 упираются своими торцами в поддонхолодильник, а верхние выполнены в виде овальных выступов 8, расположенных на торцовой поверхности подставки 5. При этом длина нижнего выступающего конца каждой вставки равна ширине "а" теплоиэоляционного зазора, а диаметр этого конца больше диаметра части вставки 6, расположенной в теле подставки 5. Блок-форма 3 содержит литниковую чашу 9.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При поднятом нагревателе 2 в крайнее верхнее положение на поддоне-холодильнике 1 размещают подставку 5 с теплопроводящими вставками 6, при этом нижние торцы вставок упираются в поддон-холодильник с образованием теплоиэолирующего зазора. шириной, равной "а", Затем на промежуточный элемент устанавливают литейную форму (одно- или многогнездную). опускают при помощи механизма перемещения (не показан) нагреватель 2 и нагревают литейную форму 3 до температуры, превышающей температуру затвердевания металла слитка. Далее производят заливку рабочих полостей 4 жидким металлом через литниковую чашу 9 и после выдержки перемещают нагреватель 2 вверх, обеспечивая направленную кристаллизацию металла, которая начинается с момента его контакта с охлаждающей поверхностью подставки 5, в том числе с овальными выступами 8 теплопроводящих вставок 6, имеющих более низкую температуру по сравнению с другими участками охлаждающей поверхности подставки 5. При этом эа счет того, что подстав10

15 контактирует непосредственно с охлаждающей поверхностью поддона-холодильника

1. Наличие на дне рабочей полости 4 локаль20 ных центров направленной кристаллизации в виде овальных выступов 8 обеспечивает

55 ка 5 расположена с зазором "а" по отношению к поддону-холодильнику, ограничивается в начальный период кристаллизации интенсивность теплового потока и снижается осевой температурный градиент в направлении от жидкого металла к поддону-холодильнику, что обеспечивает минимальную высоту зоны раэориентированных равноосных кристаллов в нижней части слитка. Повышение качества кристаллической структуры слитка достигается также и эа счет исключения в его нижней части поперечных температурных градиентов благодаря воэможности осущес-.елять нагрев нижних стенок литейной формы до высоких температур, поскольку подставка 5 не условия приоритетного зарождения и однонаправленного роста крупных ограниченных по количеству столбчатых кристаллов, которые подавляют развитие других кристаллов, образующихся на матрице подставки 5, имеющей более низкую тепловую активность за счет меньшей теплопроводности ее материала и более высокой температуры в начальный период кристаллизации. Отмеченные факторы создают условия формирования по всей высоте слитка требуемой кристаллической текстуры и уменьшают величину нижней части слитка, не соответствующей техническим требованиям по макроструктуре и отходящей в обрезь. Путем подбора материалов матрицы подставки 5 и теплопроводящих вставок 6. а также величины зазора "а" и интенсивности охлаждения поддона-холодильника 1 можно получать требуемую макроструктуру слитков из различных сплавов и иметь минимальную высоту дефектной нижней части слитка.

В производственных условиях Новочеркасского производственного объединения

"Магнит" на базе установки "Кристэллиэатор-104" были проведены сравнительные испытания работоспособности предлагаемого устройства и устройства-прототипа, Общими конструктивными параметрами и условиями проведения испытаний устройств обоих типов являлись поддон-холодильник — медный. водоохлаждаемый, неподвижный; литейная форма в виде блока 19 — и муллитокремнеэемистых трубок длиной 420 мм, внутренним диаметром 18 мм и толщиной стенок 2,5 мм, нагревательный узел индукционного типа с промежуточным нагревателем в виде ци1822376

Тип устройства

Показатель качества к исталлической с к ы слитков

Средняя высота эоны мелких столбчатых кристаллов, мм

Средняя высота нижней эоны равноосных замороженных" кристаллов, мм

Средний диаметр одного столбчатого кристалла в средней части слитка. мм

Устройствопрототип

Предлагаемое ст ойство

68

3,2 линдра из боросилицированного графита марки БСГ-30; температура в шахте нагревательного узла перед заливкой, С вЂ” 1560 10; температура сплава типа )ОНДКБА по ГОСТ

17089-72 перед выпуском из тигля индукционной плавильной печи, С вЂ” 1720 - 15; скорость перемещения нагревательного узла в процессе кристаллизации, мм/мин — 5 4- 0,3, Устройство-прототип содержало подставку в виде сплошной пластины иэ титана, расположенной непосредственно на медном водоохлаждаемом холодильнике, а в предлагаемом устройстве та же подставка была снабжена латунными вставками диаметром 3 мм (в количестве 4-5 шт. на одну рабочую полость) с выступающими нижними концами (диаметр 4 мм, высота 4 мм) и верхними овальными выступами высотой 11.5 мм.

Конструкция подставки в предлагаемом устройстве обеспечивала ее расположение по отношению к медному водоохлаждаемому холодильнику с зазором, равным 4 мм.

О качестве слитков судили по макроструктуре травленых шлифованных поверхностей, расположенных в осевых центральных зонах слитков, которую исследовали при помощи микроскопа МБС-9 при увеличении х 16 и цене деления шкалы 0.05 мм.

8 таблице приведены результаты макроструктурного анализа образца слитков, изготовленных при помощи испытанного устройства.

Как видно из данных. приведенных в таблице, использование предлагаемого устройства позволяет по сравнению с прототипом уменьшить концевые отходы слитка из магнитного сплава за счет уменьшения в 8 раэ высоты дефектной эоны равноосных и замороженных кристаллов у нижнего торца слитка, уменьшения в 2 раза высоты зоны мелких столбчатых кристаллов, расположенной над дефектной зоной, а также повы5 сить магиитные свойства магнитов, получаемых иэ слитка, за счет увеличения примерно в 3 раза среднего диаметра одного столбчатого кристалла в средней части слитка.

10 Формула изобретения

1. Устройство для получения слитков с осевой направленной структурой, содержащее нагреватель, соосно размещенную в нем литейную форму с открытой внизу рабо15 чей полостью, охлаждаемый поддон-холодильник и подставку, расположенную между литейной формой и поддоном-холодильником, отл ич а ю щеес я тем,что, с целью уменьшения концевых отходов слит20 ков путем улучшения условий процесса направленной кристаллизации, подставка расположена с теплоиэолирующим зазором относительно поддона-холодильника и снабжена теплопроводящими вставками с

25 выступающими концами, из которых нижние сопряжены своими торцами с поддоном-холодильником, а верхние выполнены в виде выступов, расположенных на охлаждающей поверхности подставки.

30 2. Устройство поп.1, отл и ча ющевс я тем. что длина нижнего выступающего конца каждой вставки равна ширине теплоизолирующего зазора, 3. Устройство no lt.1, о т л и ч а ю ще е35 с я тем, что, с целью исключения выпадения теплопроводящих вставок, диаметр нижнего выступающего конца вставки больше диаметра ее части, расположенной в теле подставки, и верхние выступающие концы

40 выполнены овальными.

1822376

Составитель Т.Королева

Редактор 8.Трубченко Техред ММоргентал Корректор ll.Гереви

Заказ 2117 Тираж. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открмтиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, г, Ужгород, ул.Гагарина, 101