способ литья металла

Формула изобретения

Способ литья металла, включающий приготовление расплава между вертикальным расходуемым электродом и горизонтальным электродом за счет тепла электродуги в промежуточной емкости с последующим сливом расплава в кристаллизатор, отличающийся тем, что промежуточную емкость образуют за счет плавления по крайней мере двух горизонтальных расходуемых электродов, перемещающихся по мере расходования к центру пересечения с осью вертикального электрода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для литья любых металлов, включая тугоплавкие и химически активные.

Аналогичным техническим решением является способ литья металла с получением расплава от двух горизонтально расположенных по оси электродов, где расплав стекает в вертикально расположенный кристаллизатор. Способ, получивший название VADER. В издании "Плавка и литье титановых сплавов" (1) стр. 158 сказано следующее: "... Положительной чертой процесса VADER является возможность получения слитков с мелкозернистой однородной структурой, поскольку капли, стекающие с расходуемых электродов, имеют температуру ниже температуры ликвидуса и содержат небольшое количество твердой фазы. Кроме того, при плавке этим методом расход электроэнергии примерно на 40% ниже, чем при плавке расходуемого электрода в кристаллизатор". "... Однако из-за трудности получения качественных слитков без усадочных раковин и неслитин дальнейших работ по совершенствованию этого способа не проводилось".

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является техническое решение (SU 583176) (2), в котором описан способ литья металла, включающий приготовление расплава между вертикальным расходуемым электродом и горизонтальным электродом за счет тепла электродуги в промежуточной емкости горизонтального электрода с последующим сливом расплава в кристаллизатор.

Задачей изобретения является повышение эффективности использования и расширения технических возможностей за счет повышения более качественных изделий более сложной формы, включая слитки, слябы, листы и фасонные заготовки.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе литья металла, включающем приготовление расплава между вертикальным расходуемым электродом и горизонтальным электродом за счет тепла электродуги в промежуточной емкости с последующим сливом расплава в кристаллизатор, отличающийся тем, что промежуточная емкость образована за счет плавления, по крайней мере, двух горизонтальных расходуемых электродов, перемещающихся по мере расходования к центру пересечения с осью вертикального электрода.

Предложенный способ реализует установка, представленная на чертеже.

Установка включает камеру плавления 1, в которой расположен вертикальный электрод 2, между ним и горизонтально расположенными электродами 3 горит дуга 7, которая между вершинами сомкнутых электродов 3 образует промежуточную емкость 4, по которой течет расплав 5 в кристаллизатор 6. Все электроды движутся к образованному центру по мере их расходования. Горизонтально расположенные электроды 3 совмещают в себе две функции в технологической цепочке - промежуточной емкости и расходуемого электрода, что позволяет значительно сэкономить количество электроэнергии, расходуемое на переплав. То есть как и в случae со способом VADER до 40% по сравнению с наплавом в глухой кристаллизатор. В отличие от способа VADER предлагаемое между горизонтальными электродами промежуточной емкости. То есть расплав в способе VADER образуется только между двумя горизонтально расположенными электродами, и поэтому, как только металл переходит в жидкотекучее состояние, он тут же сливается в кристаллизатор. Во время падения в виде капель за счет светового излучения с их развитой поверхности теряется так же много теплоты. Поэтому при попадании в кристаллизатор капли между собой практически не сплавляются, что приводит к усадочным раковинам и неслитинам. Из практического опыта литья слитков с помощью гарнисажных печей известно следующее: (1) стр. 10 "".. .При литье слитков из гарнисажной печи необходим подогрев с помощью независимого источника тепла верхней торцевой части слитка с тем, чтобы температура металла, независимо от скорости литья, была выше температуры ликвидуса... "

А из сказанного выше о способе VADER известно, что падающие со слитков капли имеют температуру ниже температуры ликвидуса, кроме того, они имеют часть твердых частиц, что усиливает скорость перехода расплава в твердую фазу.

В предлагаемом способе учитывается положительный эффект сохранения 40% электроэнергии при выплавке слитков, а также отрицательный - быстрое захолаживание капель расплава при транспортировке в кристаллизатор. Поэтому и было предложено получение расплава за счет тех же расходуемых электродов, но дополнив способ тем, что горизонтальные электроды при их сплавлении будут образовывать промежуточную емкость и расплав при протекании по ней будет перегрет выше температуры ликвидус. Кроме того, расплав с емкости течет более плотным потоком, при этом теряя меньше тепловой энергии излучением. В плоских кристаллизаторах, которые могут располагаться от горизонтальных электродов на довольно близком расстоянии, можно направлять тепло дуги непосредственно на поверхность формируемого слитка. Это возможно при подключении кристаллизатора и горизонтальных электродов к той же полярности тока. В прототипе это делать нельзя, поэтому данные преимущества позволяют признать предлагаемый способ полезным для производства.

Источники информации

1. "Плавка и литье титановых сплавов" 1994 г. Авторы: Андреев А.Д. и другие.

2. Ав. св. 583176, С 22 В 9/20, 05.02.1997.