Спосіб розливання рідких металів і сплавів

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для периодической разливки жидкого металла. Известен способ дозированной разливки расплавленных металлов из печи, ковша и т.п., включающий нагрев жидкого металла в печи и выдачу дозы путем погружения в указанный резервуар металлического элемента, равного массе сливаемого металла. Недостатком такого способа разливки являются высокие теплопотери и низкая технологичность [1]. Известен метод разливки металла, включающий нагрев жидкого металла в емкость электромагнитного устройства, выдержку металла в процессе разливки и выдачу металла по металлопроводу. Недостатком данного метода является необходимость нагрева и выдержки до температуры заливки форм всей массы металла, которая находится в емкости электромагнитного устройства. В некоторых случаях требуется определенный перегрев металла для обеспечения надежной работы металлопровода. Это обусловливает повышенный расход электроэнергии в процессе разливки металла [2]. Прототипом предлагаемого способа является способ разливки металла, включающий нагрев всей массы металла в емкости разливочного устройства до температуры заливки форм, продолжительную его выдержку в течение разливки при температуре заливки форм и выдачу металла в литейные формы, например, с помощью избыточного пневматического давления [3]. Его недостатком является повышенные энергозатраты на нагрев и разливку металла. Это вызвано тем, что при разливке металла, например, на литейном конвейере производится нагрев до температуры заливки литейных форм всей массы металла, которая находится в разливочном устройстве и длительная его выдержка при высокой температуре. На практике в процессе разливки металла имеются значительные простои в работе разливочных устройств по причине различных технологических остановок, ремонта литейного конвейера и его вспомогательного оборудования. Таким образом, процесс разливки металла носит периодический характер. В таких условиях складывается ситуация, когда для заливки одной или нескольких форм, металлоемкость которых в десятки, а то и сотни раз меньше массы металла в разливочном устройстве, металл в нем перегревают и выдерживают при высокой температуре длительное время, ожидая подачи формы для очередной заливки металла. Анализ процесса заливки металла показывает, что во всем технологическом цикле изготовления отливок, например из чугуна, непосредственно заливка форм занимает лишь 40-50% времени работы литейного конвейера. Остальное время металл неоправдано находится в перегретом состоянии, температура которого при изготовлении тонкостенного мелкого литья достигает 1450°С и выше. Это приводит кроме увеличения энергозатрат, к повышенному угару основных и легирующих элементов, интенсивному разрушению стенок футеровки разливочного устройства. В основу изобретения положена задача создать такой способ разливки жидких металлов и сплавов, который обеспечивает значительную экономию электроэнергии, основных и вспомогательных материалов путем дифференциального нагрева металла в разливочном устройстве. Поставленная задача в способе разливки жидких металлов и сплавов, включающем их подачу в разливочное устройство, выдержку с возможностью подогрева до температуры заливки форм и заливку форм, согласно изобретению всю массу жидких металлов или сплавов выдерживают в разливочном устройстве при температуре на 3-15% ниже температуры заливки форм, а подогрев до температуры заливки форм между очередными заливками ведут отделенной от всей массы, по меньшей мере, одной порции металла или сплава автономным источником нагрева. Сущность предлагаемого способа разливки жидких металла и сплавов заключается в следующем. В разливочное устройство заливают исходный металл. Масса металла, например чугуна, в ванне разливочного устройства выбирается исходя из производительности литейного контейнера и, как правила, составляет 2-10 т, многократно превышает массу металлоемкости одной литейной формы (10-300 кг). Весь жидкий металл в разливочном устройстве во время его разливки поддерживают при температуре, например 1250°С. Разливочное устройство выполнено так, что кроме основной ванны, где находится вся масса металла, имеется дополнительная разливочная емкость, которая гидравлически сообщается с основной ванной, оснащена автономным источником нагрева и рассчитана на содержание по меньшей мере одной порции металла (например, массой 300 кг) для заливки литейных форм. Эта порция металла подогревается в разливочной емкости до температуры 1285-1290°С, выше чем температура основного металла (1250°С) и 3% и затем подается в литейную форму для получения отливки массой 300 кг. В данном случае из одной порции металла в различной емкости изготавливается одна отливка. На литейном конвейере обычно изготавливают различные по массе отливки и из различной емкости при мелком развесе отливок можно залить несколько форм. В данном случае при изготовлении мелкого тонкостенного литья, например массой 10-30 кг, в разливочную емкость набирается 300 кг металла, он подогревается до температуры, например 1450°С, т.е. выше на 15% по сравнению с температурой основной массы металла и порциями подается в литейные формы. В данном случае из емкости заливают 30—10 форм. Таким образом, согласно предложенному способу в разливочной емкости можно отделить от все массы металла по меньшей мере одну порцию, подогреть ее до требуемой по технологии температуры и подать в литейную форму. Подогрев металла в разливочной емкости производят только между очередными заливками, то есть тогда, когда уже литейная форма гарантированно будет подана под заливку. При этом максимально исключается влияние различных сбоев в работе конвейера на энергозатраты на нагрев металла. В тоже время в разливочном устройстве основную массу металла (2—10 т) выдерживают при температуре на 3-15% ниже температуры заливки форм. Разность температур металла между основной его массой и порцией, которая отделяется, подогревается и подается в литейную форму, например при изготовлении тонкостенного литья может достигать 200°С и выше. При выдержке основной массы металла в разливочном устройстве при температуре на 200°С ниже температуры заливки форм затрачивается значительно меньше энергии. Это обеспечивает сокращение энергозатрат на разливку металла до 15-20%. Кроме этого сокращается угар основных и легирующих элементов, увеличивается продолжительность работы футеровки разливочного устройства из-за снижения теплового и физико-химического действия на ее стенки. Изменяется также динамика работы разливочного устройства, уменьшаются его простои, так как на нагрев всей массы металла затрачивается значительно больше времени, чем на нагрев одной или нескольких порций. Таким образом, предложенный способ отличается существенной простотой и на практике позволяет сократить расход электроэнергии на нагрев и разливку металла, уменьшить расход основных и дорогостоящих легирующих элементов, увеличить срок стойкости футеровки и работоспособности разливочного устройства.