Способ обработки кристаллизующегося металла

 

О П..И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик 719803

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ } !

l

4 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.03.78 (21) 2591583/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл 2

В 22 Р 27/00

Гесударстееииый комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 05.03.80. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 15.03.80 де делан иаооретеиий и открытий (53) УДК 621.746..58 (088.8) А. И. Балуев, И. В. Горынин, В. Е. Ключарев, Л. П. Орлов

В. Е. Пермитин, В. М. Сенопальников, Ю. В. Соболев и М. К. Трухи н (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КРИСТАЛЛИЗУЮЩЕГОСЯ

МЕТАЛЛА

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам воздействия на металл в процессе его затвердевания в форме.

Известны различные способы обработки кристаллизующегося металла для уменьшения усадочной раковины и улучшения качества литого металла.

Известен способ изготовления слитков по которому расплав стали заливают в изложницу, и, пока верхняя часть слитка не затвердела, на efo поверхность помещают слой шлака. Затем шлак плавят; возбуждая дугу между жидкой сталью и электродом, изготовленным из материала, йМеюще=

ro одинаковый состав с разливаемой сталью.

После получения шлаковой ванны через нее пропускают электрический ток. В результате под действием джоулева тепла рас- плавленного шлака в верхней части слитка температура сохраняется, что обеспечивает направленное затвердевание слитка. Одновременно осуществляется рафинирование стали. Расплавленные капли электрода полностью заполняют усадочную раковину (1J

Недостатком этого способа является то, что использование расходуемого электрода, химический состав металла которого близок к химическому составу металла отливки, не позволяет получить химически однородных

5 отливок по ликвирующим элементам (кроме серы), так как создаваемый концентрированный градиент между металлом жидкой ванны отливки и вносимым в эту ванну металлом электрода незначителен и не обеспечивает интенсивной диффузии. Дополнительный подвод тепла к металлу. вызывает огрубление литой структуры в подприбыльной зоне.

Известен также способ обработки кристаллизующегося металла, заключающийся

15 в том, что один из электродбв помещают в слой флюса, второй — у основания емкости с металлоМ, а соленоид — вокруг прибыли. Через металл пропускают постоянный электрический ток, подводимый через электрод, помещенный в слой флюса. Одновременно включают ток в соленоид, который создает магнитное поле в расплавленном металле. Взаимодействие магнитного поля с током, проходящим через металл, приво-!

719803 дит к образованию усилий, создающих перемешивайие металла, в результате которого происходит измельчение микроструктуры, наиболее активное удаление газов и неме- таллических включении. Одноврем»еййо«" с rieремешиванием металла подогревают прибыльную часть слитка током, проходящим через слой флюса. Для более эффективного использования электроэнергии производят ступенчатое регулирование силы тока на электроде пропорциойально изменейию массы жидкой фазы при сохранении на соленоиде постоянной (меньшей чем на электроде) мощности, причем процесс заканчивают открытой дугой с последующим обесточиванием электрода (2) .

56 35

Однако достигнутое при электромагнитном перемешивании рафинирование металла приводит к росту зерна, так как устраняется блокирующее влияние неметаллических включений rro границам зерен. В осевой зоне слитка увеличивается химическая неоднородность за счет оттеснения туда более легкой обогащенной ликвитами жидкости. Ступенчатое регулирование силы тока на электроде пропорционально изменению массы жидкой фазы при сохранении на соленоиде постоянной и меньшей, чем на электроде, мощности, производят только для более эффективного использования электроэнергии. Это не влияет на физико-химическую однородность кристаллизующегося металла.

Цель изобретения — повышение физикохимической однородности металла.

Цель достигается тем, что в жидкую фазу кристаллизующегося металла вводят расплав Армко- железа, в количестве 0,5 — 3 вес а индукцию магнитного поля поддерживают в пределах 0,01 — 0,1 при плотности тока

0,001 — 0,06 Л/мм .

Предлагаемый способ обработки кристаллизующегося металла поясняется чертежом.

Способ осуществляют следующим образом.! в последнем исчезает внеосевая Л-образная неоднородность за счет подавления естественной конвекции и интенсификации тепломассообмена. Индукцию магнитного поля соленоида регулируют изменением напряжения на нем, а плотность тока — величиной погружения электрода 3 в шлаковую ванну 2.

После стабилизации процесса перемешивания металла в шлаковую ванну 2 пода1 ют заготовку 6 из Армко-железа. Последняя плавится в горячей шлаковой ванне и капли Армко-железа попадают в жидкую фазу слитка. 3а счет теплообмена они принимают температуру окружающего расплава. В связи с тем, что температура кристаллизации Армко-железа выше чем у стали, происходит переохлаждение капель в расплаве, что способствует образованию дополнительных центров кристаллизации.

Введение Армко-железа в количестве

0,5 — 3 вес.% обеспечивает снижение ликвации и измельчение макроструктуры в осевой зоне слитка: ".

Для определения эффективности предлагаемого способа проводят сравнение ка-. чества слитков, полученных по обычной. технологии с электрошлаковым обогревом, с электрошлаковой подпиткой и с электрошлаковой подпиткой Армко-железом и электромагнитным перемешиванием.

Анализ макроструктуры слитков показывает, что предлагаемый способ при поддержании вышеуказанных параметров обеспечивает резкое повышение физикохимической однородности слитков и отливок, устраняется внеосевая 3 -образная неоднородность и в значительной мере снижается осевая. Одновременно происходит измельчение дендритной структуры литого металла.

В изложницу 1 или кристаллизатор заливают металл, например сталь. После заливки на поверхности металла наводят шлаковую ванну 2, в которую нагружают нерасходуемый электрод 3. Электрод 4 помещают в нижнюю часть изложницы. Вокруг прибыли устанавливают соленоид 5. Через металл пропускают постоянный электрический ток, подводимый через электрод 3. Одновременно включают ток в соленоид, который создает магнитное поле в расплавлен-, ном металле. Взаимодействие магнитного поля с током, проходящим через металл, приводит к образованию усилий создающих перемешивание металла.

При индукции магнитного поля соленоида 0,01 — 0,1 и плотностн тока в максимальном сечении слитка 0,001 вЂ,06 А/мм2

Использование предлагаемого способа обработки кристаллизующегося металла обеспечивает повышение физико-химической однородности металла, в частности предотвращение образования внеосевой А-образной неоднородности, снижение ликвации и измельчение макроструктуры в осевой зойе слитка.

Формула изобретения

- Способ обработки кристаллизующегося металла, включающий воздействие постоянного магнитного поля на жидкий металл в изложнице с одновременным пропусканием через него электрического тока, отличающий ся тем, что, с целью повышения физикохимической однородности металла, в жид719803 кл

Кую фазу кристаллизующегося металла вводят расплав Армко-железа в количестве

0,5 — 3 вес.%, а индукцию магнитного поля поддерживают в пределах 0,01 — 01 Т при плотности электрического тока 0,001 †.

0,06 А/MM .

6.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии № 44-20725, !

1 В 05, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

399306, кл. В 22 D 27/02, 1973.

Составитель Т. Королева

Редактор А. Паук Техред К. Шуфрич Корректор В. Синицкая

Заказ 272/7 Тираж 889 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 j 3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>,. г. Ужгород, ул. Проектная, 4