Кристаллизации стали при переходе на непрерывную разливку

Разливка стали непрерывным спосо­бом имеет ряд существенных особен­ностей, главные из которых следую­щие:

1. В отличие от разливки в излож­ницу разливка в кристаллизатор УНРС ведется непрерывно; соответ­ственно металл непрерывно переме­шивается в кристаллизаторе, что влия­ет на условия всплывания включений, развитие ликвации; непрерывно при ударе струи о поверхность металла в кристаллизаторе образуются брызги, на поверхности металла возникает волновое движение жидкости.

2. В отличие от разливки стали в изложницу боковые поверхности слитка, кристаллизующегося при не­прерывной разливке, подвергаются более интенсивному охлаждению, что должно улучшать структуру отливае­мой заготовки. Вместе с тем в самом кристаллизаторе успевает образовать­ся лишь сравнительно тонкая корочка слитка, основная масса металла крис­таллизуется ниже кристаллизатора, в зоне вторичного охлаждения. В связи с этим даже небольшая трещина в об­разующейся закристаллизовавшейся корочке может вызвать аварийный прорыв металла или получение заго­товки с неудовлетворительной поверх­ностью.

Обычно за время прохождения металла через кристаллизатор удается от­вести менее 1/5 общего количества тепла, выделяющегося в процессе кристаллизации слитка, причем по мере повышения производительности УНРС этот показатель снижается. В связи с этим прочность образующейся корочки, которая зависит от качества металла, имеет при непрерывной раз­ливке особо важное значение. Напри­мер, содержание в металле серы, допу­стимое при разливке в изложницы, оказывается чрезмерным в случае не­прерывной разливки; сера оказывает заметное отрицательное влияние на прочность металла при высоких тем­пературах (рис. 13).

3. Сечение непрерывнолитой заго­товки обычно существенно меньше сечения слитка, отлитого в изложни­цу; следовательно, для получения рав­ных размеров готового проката сум­марное обжатие при прокатке метал­ла, отлитого непрерывным способом, меньше, чем металла, отлитого в из­ложницы. В то же время известно, что в процессе обработки металла давлением уменьшаются в размерах или вообще исчезают многие внут­ренние дефекты слитка, измельчает­ся и становится более однородной структура металла, уменьшается балл, характеризующий содержание неме­таллических включений, повышаются показатели механических характерис­тик.

Технический результат достигается тем, что кузнечный стальной слиток состоит из донной части, тела и прибыльной части, причем прибыльная часть в продольном сечении имеет форму прямоугольника, равносторонней трапеции с конусностью 0, 5 25% или двойной равносторонней трапеции с конусностью 80 170% нижней части (трапеции) и конусностью 0, 5 25% верхней части (трапеции) при отношении высот нижней и верхней частей прибыли 0, 5 4, 0, при этом отношение значения нижнего поперечного размера прибыльной части слитка (длины основания фигуры продольного сечения прибыльной части слитка) к значению верхнего поперечного размера тела слитка составляет 0, 75 1, 00, массовая доля кюмпельной части не превышает 10%, массовая доля прибыльной части не превышает 35%, а конусность тела слитка в % удовлетворяет уравнению:

К = 0, 5 1, 5 · (Н / Д) ^{1, 8} 2, 9, %,

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ М.М.Михайлова, С.Д.Колотиенко В.А.Топуз ТЕОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОТЛИВКИ Учебное пособие Ростов-на-Дону 2009

Чернышов Е.А., Евлампиев А.А. Технология литейного производства DJVU

Учебное пособие. — М.: Абрис, 2012. — 383 с.: ил. — ISBN 978-5-4372-0083-4.

Изложены основы технологии изготовления отливок в разовых песчаных формах, перспективы развития и меры по стабилизации технологических процессов. Приведены основные сведения о проектировании технологического процесса, особенностях конструирования и эксплуатации модельного комплекта при современных методах формообразования. Дана расширенная классификация литниковых систем с введением новых эффективных устройств для улавливания засоров в процессе заливки. Подробно рассмотрены эрозионные, усадочные и газовые процессы, происходящие при формировании отливки в песчаной форме. Анализируются причины образования поверхностных дефектов, а также дефектов усадочного и газового происхождения.
Для студентов металлургических и машиностроительных специальностей высших учебных заведений. Может быть использовано инженерно-техническими работниками и преподавателями в практической и учебной работе.

Введение.
Проектирование технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах
Основные принципы и этапы проектирования.
Анализ чертежа детали и ее технологичности.
Выбор способа изготовления отливки.
Выбор положения отливки в форме при заливке.
Определение поверхности разъема модели и формы.
Определение припусков на механическую обработку.
Определение минимальной толщины стенки и отверстий, подлежащих выполнению литьем.
Литейные стержни, их классификация, конструктивные и технологические особенности.
Формовочные уклоны и радиусы закруглений.
Разработка конструкции прибылей и выпоров.
Холодильники, усадочные ребра, стяжки, технологические приливы и пробы.
Проектирование литниковой системы.
Литейные опоки и подопочные плиты.
Сборка и заливка форм, охлаждение, выбивка, обрубка и очистка отливок.
Нанесение специальных технологических указаний.
Контрольные вопросы.
Проектирование модельного комплекта
Классификация модельных комплектов.
Основные принципы конструирования модельной оснастки.
Деревянные модели и стержневые ящики.
Металлическая модельная оснастка.
Стержневые ящики для пескодувной и пескострельной формовки.
Нагреваемые стержневые ящики.
Модельная оснастка из пластических масс.
Сушильные и транспортные плиты, шаблоны и кондукторы.
Особенности конструирования и эксплуатации модельного комплекта при современных способах формообразования.
Контрольные вопросы.
Литниковые системы
Основные элементы литниковой системы и их назначение.
Классификация литниковых систем.
Общие требования к литниковой системе.
Выбор места и способа подвода расплава в форму.
Расчет литниковой системы.
Ориентировочный расчет литниковой системы для внутриформенного модифицирования отливок из высокопрочного чугуна.
Эффективность фильтрационного рафинирования сплавов в литейной форме.
Контрольные вопросы.
Усадочные явления в отливках
Общие сведения.
Формирование усадочных дефектов.
Прибыли.
Ликвационные процессы в формирующихся отливках.
Литейные напряжения в отливках.
Трещины в отливках.
Контрольные вопросы.
Тепловое и динамическое воздействие расплава на поверхность формы
Эрозия литейной формы.
Оценка эрозионной стойкости формы.
Природа связующего и эрозионная стойкость форм.
Материал и эрозионное разрушение поверхности песчаных форм.
Мероприятия, направленные на повышение эрозионной стойкости формы и улавливание продуктов эрозии в процессе заливки.
Контрольные вопросы.
Дефекты поверхности отливок
Песчаные засоры и шлаковые включения.
Спай.
Ужимины.
Пригар на поверхности отливок.
Контрольные вопросы.
Газовые процессы в литейной форме
Классификация газовых дефектов.
Источники образования газов в форме при заливке.
Фильтрация газов в литейной форме.
Процессы внедрения газов в отливку.
Диагностика причин образования газовых дефектов.
Контрольные вопросы.
Стабилизация технологического процесса изготовления отливок и направления совершенствования производства
Контрольные вопросы.
Приложение

Литература

1. Вейник А.И. Расчёт отливки. «Машиностроение», М. 1964.

2. Вейник А.И. Теория затвердевания отливки. М. 1960.

3. Зальцман Э.С. Теплообмен отливки и формы. – Электросталь: ЭПИ МГИСиС, 2006.

4. Зальцман Э.С. Искусственное охлаждение отливок. – Электросталь: ЭПИ МИСиС, 2005.

5. Баландин Г.Ф. Основы теории формирования отливки. В 2-х частях.- М.: Машиностроение, 1979.

6. Ефимов В.А. Стальной слиток. «Металлургиздат». М. 1961.

7. Технология литейного производства: Литьё в песчаные формы: Учебник для студ. высш. учеб. Заведений / А.П. Трухов, Ю.А. Сорокин, М.Ю. Ершов и др.; под ред. А.П. Трухова.- М.: Издательский центр «Академия», 2005.