способ непрерывной разливки металла в электромагнитном кристаллизаторе

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ, включающий формирование слитка в поле замкнутого индуктора с сохранением над закристаллизовавшейся частью слитка жидкой зоны металла, отличающийся тем, что высоту жидкой зоны над закристаллизовавшейся частью слитка поддерживают в пределах 85 120 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной и полунепрерывной разливке цветных металлов, например алюминия и его сплавов.

Известен способ литья в электромагнитном поле, согласно которому оптимальная высота жидкой зоны слитка ПЖ находится в пределах 25-45 мм.

Недостатком известного способа является малая зона измельчения дендритных ячеек, равна 30-40 мм от края слитка, далее к центру слитка размер зерна увеличивается примерно в два раза, что, как известно, снижает качество слитка по физико-механическим свойствам из-за неоднородности макроструктуры по сечению слитка от периферии к центру.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ непрерывной разливки металла, включающий принудительное охлаждение, а над закристаллизовавшейся частью слитка сохраняют слой жидкого металла h_ж высотой 15-80 мм.

Однако известный способ не даст равнозернистую структуру по всему сечению слитка, так как в периферийной зоне зерно меньше в 2-2,5 раза, чем в центре из-за того, что интенсивное перемешивание металла электромагнитными силами при высоте жидкого металла h_ж до 80 мм происходит только в узкой, примерно 30 мм, периферийной зоне, а также отсутствует массоперенос от центра слитка, куда поступает жидкий горячий металл, к периферии, что не позволяет выровнять температуру по всему сечению слитка, а неравномерность температуры также способствует неравномерности образования зерна.

Задачей изобретения является повышение качества слитка по физико-механическим свойствам за счет равномерного измельчения по всему сечению слитка.

Поставленная задача достигается за счет увеличения жидкой зоны над закристаллизовавшейся частью слитка. Увеличение высоты жидкого слоя металла в зоне действия электромагнитного поля увеличивает область перемешивания и массоперенос в лунке за счет электромагнитных сил, а также приводит к выравниванию температуры металла по всему сечению. Перемешивание металла и равномерность температуры по всему объему лунки обеспечивает равномерность измельчения зерна по сечению, что приводит к улучшению качества слитка по физико-механическим свойствам.

Кроме того, увеличение жидкой зоны до 120 мм позволяет повысить скорость литья на 5-10% и температуру литья на 5-10^оС, что, в свою очередь, дополнительно положительно влияет на измельчение структуры, а также повышает производительность литья.

На фиг.1 представлена схема литья по прототипу; на фиг.2 схема литья по изобретению.

П р и м е р 1. В электромагнитный кристаллизатор серийной конструкции (фиг. 1) отливали алюминиевый сплав 1105 размеры 260 х 1320 прямоугольного сечения с высотой жидкой зоны h_ж 75 мм (скорость литья 90 мм/мин, температура литья 695^оС, согласно технологической инструкции). Перемешивание металла не достигало центра слитка. После металлографического контроля слитков оказалось, что макроструктура слитка неоднородна по сечению, на периферийной зоне, где шло активное перемешивание, зерно в 2-2,5 раза мельче, чем в центре слитка.

П р и м е р 2. В электромагнитный кристаллизатор, содержащий индуктор 1, выполненный с уступом, в который помещен электромагнитный экран 2 (фиг.2), отливали алюминиевый сплав марки 1105 размером 360 х 1320 с высотой жидкой зоны h_ж 120 мм (скорость литья 90 мм/мин, температура литья 695^оС).

Перемешивание металла при этом достигало середины слитка за счет увеличения высоты жидкой зоны.

После металлографического контроля оказалось, что макроструктура мелкозернистая и однородна по всему сечению.

П р и м е р 3. В электромагнитный кристаллизатор аналогичной, указанной в примере 2, конструкции отливали сплав 1105 размером 260 х 1320 прямоугольного сечения с высотой жидкой зоны h_ж 130 мм (скорость литья 110 мм/мин, температура литья 705^оС, что выше, чем по технологической инструкции). Перемешивание металла шло по всему объему лунки. После металлографического контроля оказалось, что макроструктура этого образца не отличается от образца, отлитого при высоте жидкой зоны h_ж, равной 120 мм.

Приведенные примеры показывают, что с увеличением высоты жидкой зоны h_ж отливаемого металла область перемешивания увеличивается до середины слитка и массоперенос идет по всему объему лунки, температура металла выравнивается, что приводит к выравниванию размера зерна по сечению и соответственно к улучшению физико-механических свойств.

Кроме того, увеличение высоты жидкой зоны позволяет увеличить скорость литья, т.е. производительность на 5-10% без ухудшения качества.