КУЗНЕЧНЫЙ СТАЛЬНОЙ СЛИТОК ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОКОВАНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к области металлургии, в частности, к области производства кузнечных слитков и может найти применение при изготовлении крупных цельнокованых сплошных изделий: валов, роторов паровых турбин высокого, среднего и низкого давления.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является слиток из стали, тело которого выполнено в виде расширяющегося кверху конуса, а прибыль - в виде усеченного конуса и размещенной над ней цилиндрической частью, в которой размещена усадочная раковина. При этом отношение диаметра цилиндрической части прибыли к максимальному диаметру слитка больше отношения объема прибыли к объему слитка. Известный слиток обеспечивает увеличение выхода годного на 3-5%.
(CN 86201047, B22D 7/10, опубликовано 11.03.1987)
Недостатком известного слитка является невоспроизводимое обеспечение плотности осевой зоны слитка, т.к. один из технологических факторов, ответственный, за это - конусность тела - не регламентирован. Между тем получение плотного слитка является необходимым условием надежной работы сплошных изделий, особенно работающих при высоких нагрузках роторов.
Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение качества слитка за счет гарантированного получения плотной осевой зоны тела слитка.
Технический результат достигается тем, что кузнечный стальной слиток для изготовления цельнокованых изделий, тело которого выполнено в виде расширяющегося кверху конуса с конусной прибылью, при этом конусность тела слитка составляет 15-17%, а прибыль выполнена из двух частей в виде усеченных конусов, причем конусность сужающейся кверху нижней части составляет 50-165%, конусность сужающейся кверху верхней части - 5-25% при отношении высот нижней и верхней частей прибыли 0,5-4.
Конусность тела слитка, а также конусности нижней и верхней частей прибыли и соотношение объема прибыли к объему слитка, помимо обеспечения известной функции - простоту извлечения слитка из изложницы - дополнительно обеспечивают при затвердевании слитка непрерывное питание осевой части слитка жидким металлом сверху из выше расположенных зон и прибыльной надставки. Указанные выше признаки слитка обеспечивают компенсацию объемной усадки и формирование в нижней части прибыли минимально допустимых дефектов усадочного происхождения.
Получение слитка по полезной модели можно проиллюстрировать следующим примером (рис.1 и 2), где:
1 - сужающаяся кверху верхняя часть прибыли изложницы;
2 - сужающаяся кверху нижняя часть прибыли изложницы;
3 - расширяющегося кверху изложница.
Стальной кузнечный слиток массой 142 т (предназначенный для изготовления ковкой заготовки цельнокованого ротора турбины) отливали в расширяющуюся кверху изложницу (3) с отношением высоты Н к диаметру D равном 1 и конусностью 16%, которая была снабжена прибылью выполненной из двух частей в виде усеченных конусов. При этом конусность сужающейся кверху нижней части (2) составила 119,4%, конусность сужающейся кверху верхней части - 19,9%, а отношение высот нижней и верхней частей прибыли 0,52. Слиток отливали из стали марки 25ХН3МФА.
Кожух, стенки изложницы, поддон и крышка были выполнены из серого чугуна. Крышка и кожух были утеплены шамотом, а верх прибыли слитка - вермикулитом.
Перед началом заливки температура металла составляла 1610-1615°С; температура оснастки: поддона - 380°С, изложницы - 220°С; кожуха прибыльной надставки - 100°С.
Время заливки тела слитка составляло 17 минут 35 секунд (6 т/мин), прибыли - 8 минут 55 секунд (4 т/мин). Через 30 минут после окончания разливки прибыль слитка была засыпана вермикулитом и накрыта футерованной крышкой.
Извлечение слитка из изложницы было произведено после 48 часовой выдержки. Прибыль имела температуру 660°С, кюмпель - 220°С, тело слитка у прибыли - 580°С, у кюмпеля - 540°С.
После литья был получен стальной кузнечный слиток с телом в виде расширяющегося кверху конуса с конусной прибылью, при этом конусность тела слитка составила 16%, конусность сужающейся кверху нижней части 119,5%, а конусность сужающейся кверху верхней части - 19,9% при отношении высот нижней и верхней частей прибыли 0,52. В результате направленного затвердевания по оси слитка было получено плотное и однородное строение металла с нулевым объемом зоны осевой рыхлости. Усадочная раковина была, в основном, локализована в верхней части прибыли (Рис.2).
Последующая обработка слитка по полезной модели (удаление только части прибыли с усадочной раковиной, изготовление кованого вала ротора) позволила обеспечить плотную осевую зону ротора без дефектов усадочного происхождения.