SU1130431A1

SU1130431A1 - Device for casting hollow ingot

Info

Publication number: SU1130431A1
Application number: SU833588757A
Authority: SU
Inventors: Юрий Петрович Жильцов; Валентин Иванович Коваленко; Юрий Алексеевич Грушко; Владимир Прокофьевич Осипов; Виктор Петрович Кривошеев
Original assignee: Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения; Производственное Объединение "Ново-Краматорский Машиностроительный Завод"
Priority date: 1983-05-11
Filing date: 1983-05-11
Publication date: 1984-12-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЛИВКИ СЛИТКА. содержащее1-иэ(ложниц)1, стержень в виде концентр чно закреп ленных на поддоне оболочки и центрального элемента с зазором между ними и материал высокой теплопроводности и температурой плавлени ниже температуры затвердевани слитка , отличающеес тем, что, с целью повышени качества внутренней части слитка и снижени трудоемкости его изготовлени ,стержень снабжен стаканом, размещенным дном на поддоне ме}еду оболочкой и центральным элементом, который зафиксирован от осевого смещени креплением в верхней части стакана, зазор между стаканом и центральным элементом заполнен материалом высокой теплопроводности, а зазор между ста-, .каном и оболочкой заполнен огне (/) упорцым материалом, причем оболочка выполнена многогранной с гран ми, С вогнутыми внутр.DEVICE FOR CASTING INGOT. containing 1-e (spoons) 1, a rod in the form of a shell and a central element concentrated on the pallet with a gap between them and a material of high thermal conductivity and melting temperature below the solidification temperature of the ingot, characterized in that, in order to improve the quality of the inner part of the ingot and reducing the labor intensity of its manufacture; the core is provided with a glass, placed on the bottom of the tray} a food shell and a central element, which is fixed from axial displacement by fastening in the upper part of the glass, the gap between in glass and the central element is filled with a high thermal conductivity material, and the gap between the sta-, .kanom and sheath filled heat (/) uportsym material, wherein the shell is formed with a polyhedral facets, C ext concave.

Description

Э Uh

:о Изобретение относитс к области литейного производства, а именно к изготовлению полых слитков дл после дующей кузнечно-прессовой обработки. Известно устройство дл отливки п лого слитка, Содержащее изложницу и установленные в ней три концентрично размещенные трубы., при этом пр странство между наружной и средней (внутренней) трубами заполнена огнеупорным материале, а нижний торец центральной трубы установлен с зазор относительно поддона ГП .. Недостатком данного устройства в л етс коробление наружной трубы, поскольку между ней и средней (внутренней ) трубой находитс огнеупорный материал, свод щий на нет и без того малоэффективное охлаждающее воздействие газа, который подаетс вниз по центральной трубе, а затем подним етс вверх по щели между центрально и средней (внутренней) трубами. В результате короблени наружной трубы образуетс радиальна брешь, чере которую часть огнеупорного материала вовлекаетс конвективными потоками в расплавленный материал, и последний, проника к средней (внутренней) трубе , свариваетс с ней. Недостатки данного устройства привод т к снижению качества внутренней части полого слитка или к его браку. Кроме того, дл подачи газа внутр его центральной трубы требуетс производить монтаж трубопровода с соответствующей арматурой к внешнему эне гоисточнику, из-за чего увеличиваетс трудоемкость отливки полого слитка. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс устройство, содержащее изложницу с установленными на поддоне концентрично ей оболоч кой и центральным элементом, зазор между которыми в нижней части запол нен высокотеплопроводным материалом с температурой плавлени ниже температуры затвердевани слитка, а в верхней части установлена вставка из огнеупорного материала . Одншсо известное устройство не позвол ет получать качественные полы слитки из марок сталей (J8X2H4MA, 20ХН4ФА, 9X2, 9ХФ, 40X13 и др. ), которые склонны к образованию тре1ДИН .Вследствие быстрого охлаждени вы сокотеплопроводным материалом на внутренней поверхности полого слитка образуютс трещины, которые могут привести к расслоению этого слитка при последующей ковке. Образование трещин на внутренней поверхности полого слитка усугубл етс еще и в св зи с вьшолиением пустотелой оправки в виде гладкостенной трубы. При взаимодействии такой трубы с расплавленш 1м металлом на ней образуетс сплошна корка зат ердевающего металла. Вместе с формированием корки металла труба, нагрева сь , расшир етс . Одновременное образование корки металла и термическое увеличение диаметра трубы св заны с образованием трещин на корке затвердевающего металла, которые ухудшают качество внутренней части полого слитка. Кроме того, высока трудоемкость при изготовлении слитков из-за того,что силы усадки затвердевающего полого слитка зажимают цилиндрический сердечник через огнеупорную вставку. Вследствие этого извлечение цилиндрического сердечника из полого слитка становитс чрезвычайно трудоемким . После расплавлени легкоплавкой вставки, вьшолненной из свинца, возникает опасность всплыти цилиндрического сердечника,последствием которого вл етс безконтрольна и преж-. . девременна утечка свинца через центральное отверстие поддона. Дл предупреждени такой утечки необходимо на цилиндрический сердечник устанавливать груз, но это .увеличивает трудоемкость . Цель изобретени - повышение качества внутренней части слитка и снижение трудоемкости его изготовлени . Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл отливки полого слитка, содержащем изложницу, стержень в виде концентрично закрепленных на поддоне оболочки и центрального элемента с зазором между ними и материал высокой теплопроводности , .и температурой плавлени ниже температуры затвердевани слитка, стержень снабжен стаканом, размещенным дном на поддоне между оболочкой р центральным элементом, который зафиксирован от осевого смещени креплением в верхней части стакана, .зазор ме аду стаканом и центральным элементом заполнен материалом высокой теплопроводности, а зазор между: o The invention relates to the field of foundry, namely the manufacture of hollow ingots for subsequent forging and pressing. A device for casting a ingot ingot containing a mold and three concentrically placed pipes installed in it is known, while the space between the outer and middle (inner) pipes is filled with refractory material, and the lower end of the central pipe is installed with a gap relative to the pallet of the ГП .. Disadvantage This device has a distortion of the outer tube, since between it and the middle (inner) tube there is a refractory material, which negates the already ineffective cooling effect of the gas, which is It is given down the central pipe and is then raised up the gap between the central and secondary (inner) tubes. As a result of warping of the outer tube, a radial gap is formed, over which part of the refractory material is drawn by convective currents into the molten material, and the latter, penetrating to the middle (inner) tube, is welded to it. The disadvantages of this device lead to a decrease in the quality of the inner part of the hollow ingot or to its marriage. In addition, for supplying gas to its inner central pipe, it is necessary to install a pipeline with appropriate fittings to the external power source, which increases the labor intensity of casting a hollow ingot. The closest to the invention in its technical essence and the achieved result is a device containing a mold with a concentric shell installed on the pallet and a central element, the gap between which in the lower part is filled with a highly heat-conducting material with a melting point below the solidification point of the ingot, and in the upper part installed insert of refractory material. However, a known device does not allow to obtain high-quality ingots of steel grades (J8X2H4MA, 20XH4FA, 9X2, 9XF, 40X13, etc.), which are prone to the formation of triDIN. Cracks that can lead to the separation of this ingot during the subsequent forging. The formation of cracks on the inner surface of the hollow ingot is aggravated even in connection with the elimination of the hollow mandrel in the form of a smooth-walled pipe. When such a pipe interacts with the molten metal 1m, a continuous crust of a pulling metal is formed on it. Together with the formation of a metal crust, the tube, heated, expands. The simultaneous formation of a metal crust and the thermal increase in the diameter of the pipe are associated with the formation of cracks on the crust of the solidifying metal, which degrade the quality of the inner part of the hollow ingot. In addition, labor-intensiveness in the manufacture of ingots is high due to the fact that the shrinkage forces of the hardening hollow ingot are clamped by a cylindrical core through a refractory insert. As a consequence, the extraction of the cylindrical core from the hollow ingot becomes extremely time consuming. After melting of the low-melting insert made of lead, there is a danger of a cylindrical core floating up, the consequence of which is uncontrolled and as before. . lead drain through central hole of pallet. To prevent such a leakage, it is necessary to install a load on the cylindrical core, but this increases the labor intensity. The purpose of the invention is to improve the quality of the inner part of the ingot and reduce the complexity of its manufacture. The goal is achieved by the fact that in a device for casting a hollow ingot containing a mold, a rod in the form of a shell and a central element concentrically fixed on a pallet with a gap between them and a material of high thermal conductivity, and melting temperature below the solidification temperature of the ingot, the rod is provided with a glass placed bottom on the pallet between the shell p is the central element, which is fixed from axial displacement by fastening in the upper part of the glass, the gap between the glass and the central element is fixed nen high thermal conductivity material, and the gap between the

стаканом и оболочкой заполнен огнеупорным материалом, причем оболочка выполнена многогранной с гран ми, вогнутыми внутрь.the cup and the shell are filled with refractory material, and the shell is made multi-faceted with faces concave inward.

Максимальное количество граней принимаетс в зависимости от среднего диаметра многогранной трубы по след5тощей таблице.The maximum number of faces is taken depending on the average diameter of the polyhedral pipe according to the following table.

Максимально рекомендуемое количество граней Оптимальное значение стрелы про ба каждой грани определ етс по формулеf ... где f - стрела прогиба грани, м; Uv. - средний диаметр наружной трубы, м; п - количество граней. Значение коэффициента менее 0,18 приводит к Образованию сплошной корки затвердевающего металла. Значение коэффициента более 0,2 приводит к проплавлению наружных у лов граней и поступлению расплава к внутренней трубе. На фиг.1 изображен общий вид устройства дл отливки слитка,. . разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Устройство содержит изложницу 1 с надставкой 2, внутри которых на поддоне 3 установлены кондентрично размещенные оболочки 4 и стакан 5 с огнеупорным материалом 6 между ними а также центральный элемент 7. При этом стакан 5 дном обращен в сторону поддона 3 и соединен в верхней части элементом 8 креплени с центральным элементом 7, а оболочка 4 выполнена в виде многогранника с вогнутыми внутрь гран ми, Между стаканом 5 и центральшлм элементом 7 находитс высокотепло проводный материал - свинец 9, заме телем которого может быть баббит. Над надставкой 2 размещен, разливочн ковш 10. В качестве огнеупорного материал дл засьтки могут быть использованы песок, магнезит, щамот,хромит, Устройство работает следующим об разом. Между изложницей 1 и наружной многогранной оболочкой 4 из разливо ного ковша 10 заливают расплавленную сталь 11 при 1580С, 11ри взаимоMaximum recommended number of faces The optimal value of an arrow about the ba of each edge is determined by the formula f ... where f is the arrow of the deflection of the edge, m; Uv. - average diameter of the outer pipe, m; n is the number of faces. A coefficient value of less than 0.18 results in the formation of a solid crust of a solidifying metal. The value of the coefficient of more than 0.2 leads to the penetration of the outer edges of the fishing and the flow of the melt to the inner tube. Figure 1 shows a general view of an ingot casting device; . incision; figure 2 - section aa in figure 1. The device contains a mold 1 with an extension 2, inside which, on the pallet 3, are located the shells 4 placed continentically and the cup 5 with refractory material 6 between them and the central element 7. At the same time, the cup 5 faces to the side of the pallet 3 and is connected in the upper part by element 8 The fastener has a central element 7, and the shell 4 is made in the form of a polyhedron with faces bent inwards. Between the cup 5 and the central element 7 there is a highly heat-conducting material - lead 9, which can be replaced by babbitt. Above the extension 2 is placed a casting ladle 10. As a refractory material for a note, sand, magnesite, schamot, chromite can be used. The device works as follows. Between the mold 1 and the outer multi-faceted shell 4 of the casting bucket 10, molten steel 11 is poured at 15 ° C, and

10 12 12 14 14 16 16 действии наружной многогранной оболочки 4 с расплавленной сталью I1 на ее вогнутых гран х начинаетс рост остовов затвердевающего металла, поскольку они наиболее приближены к высокотеплопроводному материалу свинцу 9. В это же врем наружные углы граней только воспринимают тепло распла ленной стали 11, поскольку наиболее отделены огнеупорным материалом 6 от стакана 5 со свинцом 9, Благодар образованию нескольких остовов затвердевающего металла на ее вогнутых гран х предотвращаетс образование сплошной корки затвердевающего металла. Однако после термического расширени наружной многогранной оболочки 4 остовы затвердевающего металла постепенно смыкаютс и корка затверде.вающего металла становитс сплошной. С ростом этой корки свинец 9 расплавл етс , а центральный элемент 7 нагреваетс . При отливке крупных слитков, по мере нагрева центрального элемента 7 производ т его зш-1ену на холодный. При температуре полого слитка 750-800 стакан 5 с центральными элементами 7 и свинцом 9 извлекают, из многогранной оболочки 4, После сн ти надставки 2 полый слиток извлекают из изложницы I, Все детали устройства кроме наружной многогранной оболочки 4 ис пользуютс дл отливки последующих полых слитков, поскольку последн становитс неотъемлемой внутренней поверхностью полого слитка. Така конструкци установки устран ет возможность утечки высокотеплопроводного материала и всплытие центрального . Использование .высокотеплопроводного материала с низкой темиературой плавлени в сочетании с засыпкой огнеупорного материала между наружной трубой и стаканом создает оптимальные услови дл охлажени полых слитков из неограниченного перечн марок сталей, включа склонные к образованию трещин . За счет этого качество внутренней части полого слитка повышаетс .10 12 12 14 14 16 16 the action of the outer multi-faceted shell 4 with molten steel I1 on its concave faces starts the growth of the cores of the hardening metal, as they are closest to the highly heat-conducting material of lead 9. At the same time, the outer corners of the faces only perceive the heat of the molded steel 11, since the most refractory material 6 is separated from the glass 5 with lead 9, due to the formation of several cores of solidifying metal on its concave faces, the formation of a solid crust is prevented. about metal. However, after thermal expansion of the outer polyhedral shell 4, the cores of the hardening metal gradually close and the crust of the hardening metal becomes solid. As this crust grows, lead 9 melts and the core 7 heats up. During the casting of large ingots, as the central element 7 is heated, it is produced 3 times cold. When the temperature of the hollow ingot is 750-800, the cup 5 with the central elements 7 and lead 9 is removed from the polyhedral shell 4. After removing the extension 2, the hollow ingot is removed from the mold I, All parts of the device except the outer polyhedral shell 4 are used to cast subsequent hollow ingots , since the latter becomes an integral inner surface of the hollow ingot. This design of the installation eliminates the possibility of leakage of highly heat-conducting material and the ascent of the central one. The use of a highly heat-conducting material with a low melting range in combination with the filling of refractory material between the outer tube and the glass creates optimal conditions for cooling hollow ingots from an unlimited list of steel grades, including those prone to cracking. Due to this, the quality of the inner part of the hollow ingot is enhanced.

Более того, качество,внутренней части полого слитка повьшаетс в св зи с вьтолнением наружной трубы в виде многогранника с вогнутыми внутрь гран ми. При взаимодействии такой трубы с расплавленным металлом на ней образуетс не сплошна корка затвердевающего металла, а остовы, рост которых начинаетс на вогнутых, гран х, как наиболее приближенных k высокотеплопроводному матери-- ; алу, В то,же врем наружные углы гра-ней -склонны к нагреву, посколькуMoreover, the quality of the inner part of the hollow ingot is raised in connection with the execution of the outer pipe in the form of a polyhedron with edges concave inward. When such a pipe interacts with the molten metal, a crust of a solidifying metal is formed on it, but cores, whose growth begins on concave faces, as the closest k to a highly heat-conducting mother--; Alu, At the same time, the outer corners of the edge are inclined to heat, because

10ten

отдалены от высокотеплопроводного материала огнеупорным материалом с максимальной толщиной, а также более подвержены воздействию конвективных потоков расплавленного металла. Следовательно , неравномерные услови охлаждени наружной трубы вл ютс . благопри тными дл образовани нескольких остовов затвердевающего металла с внутренней части полого слитка , В св зи с отсутствием сплопнюй корки металла исключаютс и трещины при термическом увеличении диаметра наружной трубы.are distant from high-heat conductive material with refractory material with maximum thickness, and are also more susceptible to the effects of convective flows of molten metal. Consequently, the non-uniform cooling conditions of the outer tube are. favorable for the formation of several cores of hardening metal from the inside of the hollow ingot. In connection with the absence of a metal crust, cracks are also prevented by thermally increasing the diameter of the outer pipe.

Предлагаемое устройство обеспечивает увеличение выхода годного на 3%.The proposed device provides an increase in yield by 3%.

Фиг,1Fig, 1

Фиг гFIG g

Claims

DEVICE FOR CASTING OF A BASIC INGOT CASTING ^ containing; - a mold, a rod in the form of a concentric concentric mounted on the pallet of the shell and the central element with a gap between them and a material with high thermal conductivity and a melting temperature below the solidification temperature of the ingot, characterized in that, in order to improve the quality of the inner part ingot and reduce the complexity of its manufacture, the rod is equipped with a glass placed on the bottom of the pallet between the shell and the Central element, which is fixed from axial displacement by mounting in the top the part of the glass, the gap between the glass and the central element is filled with high thermal conductivity material, and the gap between the steel. § which shell is filled with refractory material, and the shell is multifaceted with faces concave inside.

TEPTT ^{- <B,} 'P £' 1 130431