Устройство для модифицирования жидкого металла

Патент 1069944

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, содержащее чашу, стопор, стояк, реакционную камеру для размещения модификатора, отличающеес я тем, чю, с целью увеличения степени усвоения модификатора и повышения качества отливок, реакционная камера выполнена в виде емкости с патрубком, введенным в стояк на глубину 0, его высоты, причем выходное отверстие патрубка равно 0,2-0,4 диаметра стояка.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3406502/22-02 (22) 12. 03.82 (46) 30.01 84. Вюл. Р 4 (72) Б.М.Лепинских, И.И.Телицин и В.В.Вербов (71) Центральный научно-исследовательский институт материалов и тех нологии тяжелого и транспортного машиностроения (53) 621 746.4:626.746.58(088.8) (56) 1 ° Способы производства высокопрочного чугуна. ЭИ ТОЛП. 1980, М 3, с. 13-18.

2. Модифицирование в форме сероro и высокопрочного чугуна ЭИ ТОЛП

1978, М 22,.SUÄÄ 1069944 А

ЗСЮ В 22 )) 27 20; В 22 С 9/06 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦЙРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, содержащее чашу, стопор, стояк, реакционнув камеру для размещения модификатора, о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения степени усвоения модификатора и повышения качества отливок, реакционная камера выполнена в виде емкости с патрубком, введенным в стояк на глубину 0,85Ч0,95 его высоты, причем выходное отверстие патрубка равно 0,2-0,4 диаметра стояка.

1069944

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейному производству, и может быть использовано для модифицирования жидкого металла легкоиспаряющимися веществами.

Известны устройства, предназначенные для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом модифицированием в литейной форме, состоящие иэ литниковой чаши, стояка, реакционной камеры, шлакоуловителя и пи- 10 тат еля (11, Однако наличие в указанном устройстве реакционной камеры (где происходит обработка чугуна) усложняет изготовление литниковой системы и увеличивает ее размеры, что уменьшает выход годного (эа счет увеличения возврата) . При этом возможно попадание в отливку нерастворившихся частиц модификатора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для модифицирования в форме серого и высокопрочно. о чугунов, включающее литниковую чашу, стопор, стояк и реакционную камеру вЂ” сосуд для размещения модификатора, выполненный в виде стержня (2).

B известном устройстве модифицирующий вкладыш расположен в стержне, который установлен непосредственно в литниковой чаше. Однако при растворении модификатора в виде модифицирующего вкладыша в расплаве в открытой .чаше на воздухе неизбежно его окисление и ошлакование, что ведет к засорению отливки неметаллически ;ми включениями и, как следствие, неполному усвоению модификатора, тем более что скорость растворения вкладыша непостоянна во времени, так как меняется его поверхность. Кроме того, при использовании магнийсодержащих модификаторов возможен пи. роэффект и, следовательно, неполное усвоение расплавом магния и засор отливки неметаллическими включениями. Не исключается также возможность отрыва в результате теплового удара и попадания в отливку нерастворившихся частиц модификатора.

Цель изобретения вЂ” увеличение степени усвоения модификатора и повышение качества отливок, Для достижения поставленной цели в устройстве для модифицирования жид« кого металла, содержащем чашу, стопор, стояк, реакционную камеру для, размещения модификатора, реакционная камера выполнена в виде емкости с атрубкам, введенным в стояк на глу- 60 бину 0,85-0,95 его высоты, причем выходное отверстие патрубка равно

0,2-0,4 диаметра стояка.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид -.

Устройство имеет литниковую чашу 1, камеру с модификатором 2, стопор 3, стояк 4, патрубок 5 и литник б, Устройство работает следующим образом.

Стопором 3 закрывается отверстие стояка 4. Жидкий металл подается в литниковую чашу 1 и, омывая камеру 2 с модификатором, расплавляет и далее возгоняет внутри нее модификатор, например магний. Затем стопор 3 убирается и жидкий металл поступает в стояк 4, расплавляя пробку; парообразный модификатор под действием избыточного давления подается в стояк 4 и далее в литник б.

Вихревые воронки в литниковой системе обычно вызывают вредные последствия, но в данном случае они способствуют засасыванию металлом паров магния и дальнейшему продвижению их .с потоком в литейную полость. Выходное сечение патрубка на глубине

0,85-0,95 высоты стояка как раэ попадает в зону действия вихря, который образуется при поступлении металла иэ стояка в шлакоуловитель. Совместно с гидростатическим напором вихрь препятствует всплыванию пузырьков магния, Расположение на этих глубинах выходного сечения патрубка частично гасит вихревые воронки, препятствуя попаданию воздуха в литейную полость.

Исследования проводят в камерах, выполненных из алунда (АЙ2О ) и в камерах из нержавеющей стали при температурах обработки чугуна. Время прогрева для огнеупорной камеры (иэ АХ203) 20 с, а для теплопроводной (из нержавеющей стали) 5 с.

Испарение магния происходит из расплава, поэтому оно не зависит от кусковатости магнийсодержащего сплава.

Исследования ведут по кинетике испарения магния иэ сплавов Cu вЂ” Ny и Cu - Nq -Si с различным содержанием магния. Давление паров магния при содержании магния 25% в Cv-м ;-сплаве составляет О, 08-0, 09 NIIa (0,8-0, 9атм)

В литниковой системе и в полости самой формы давление меньше вслеЯствие. того, что объем литейной формы значительно больше объема камеры.

Пример. Иодифицированию парами магния подвергают чугун следующего химического состава, вес.Ъ: углерод 3,35у кремний 2,12; марганец 0,85) фосфор 0,09; сера 0,030. Исследуют влияние расположения и размеров выпускного сечения патрубка на структуру и свойства проб с виде плит весом 50 кг, а также заливкой проб на механические свойства чугуна . В ка честве модификатора используют сплав магния с медью (253 магния) . Размеры стояка: высота 500 и диаметр 30 мм.

1069944

Экономический эффект от снижения объема выборки составляет 5,90руб/т, Кроме того, предлагаемое устройство позволяет снизить расход модификатора за счет повышения степени его усвоения примерно на 20% °

Т а б л и ц а 1

Расположение патрубка по высоте стояка

Структура 3асоPb1

Скорость залйвки, кг/с

Степень усвоения модификатора, %

Количество вводимого сплава,%

Диаметр отверстия патрубка

Остаточный магний,%

Механические свойства, кгс/мм

Нет 0,026 52

0 ю1Dcr

0,8 Н т

40i0

0 2

ШГ+ВГ

П60%

ШГ+П80% Нет

0,038 76 41,8

О 040 80 42 3

0,2 3

0 85 Н..

0i 2 ст

Оi90 Нбт 0 3Dñò

ШГ+П80% Нет

42,2

0 95 Н т 0 4Е1 т

0 98 Нст 0 5УУст

ШГ80% Нет 0,041 82

ШГ+ВГ

:П 70%

Есть 0,036 72 41 О

П р и м е ч а н и е. ВГ вЂ” вермикулярный графиту ШГ вЂ” шаровидный гранту

П - перлит; Н â€” ; Q вЂ” диаметр стояка.

Получают чугун марки ВЧ 42-12. Температура чугуна 1390-1400 С.

Результаты обработки представлены в табл. 1.

Kak видно из, табл. 1, расположения патрубка на глубине менее 0,85 высота стояка и нри диаметре отверстия менее 0,2 диаметра стояка недостаточно для полного усвоения магния, что косвенно подтверждается структурой и механическими свойствами.

Расположение выпускного патрубка на глубинах 0,85 высоты стояка и выше и при диаметрах 0,2-0,4 диаметра .стояка ведет к полному усвоению магния и появлению в структуре только, шаровидного графита.

Расположение выпускного патрубка слишком близко к зумпфу стояка ведет к размыву стенки формы и, как следствие, к засорам в теле отливки.

Плавкую пробу изготавливают из сплава Вуда.

Как видно из табл. 2, при диамет ре отверстия выпускного патрубка меньшем 0,2 диаметра стояка в структуре литого металла наблюдается шаровидный и вермикулярный графит, что свидетельствует о недостаточности модифицирования. При выходном сечении О, 2 у О, 3 и О, 4 диаметра стояка в структуре чугуна наблюдается только шаровидный графит. При большем диаметре структура чугуна становится неоднородной по высоте отливки, т.е, расход модификатора увеличивается и первые порции металла промодифицированы, а последние промодифицированы недостаточно.

Расположение выпускного патрубка

10 слишком близко к зумпфу стояка ведет к размыву стенки формы и к засорам в теле отливки.

Предлагаемое устройство для модифицирования жидкого металла позво15 лит снизить брак по засорам на сложных отливках и сократить объем выборки и заварки дефектов в среднем на 25%, что составляет 12,5% от общего объема дефектов. Стоимость выборки дефектов на 1 т годного литья по существующей технологии состав,ляет 47,1 руб.

1069944

Т а б л и ц а 2

Структура в литом состоянии

Остаточный магний,%

Диаметр отверстия выпускного патрубка

В нижней части отливки

В верхней части отливки

0,025

0,026

0,1 О

О, 036

0,038

0,036

0,029

Составитель В.Николаев

Редактор А.Лежнина Техред Л.Мартяшова Корректор С.Шекмар

Заказ 11616/16 Тираж 775 Подписное

ВННН0Н Государственного комитета СССР по делам изобретениИ и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП. Патент ., .r.Óæãîðñä, ул.Проектная, 4

0,2 D <

0,3 0с, 04 в

Qу5 1 от

О, 038

0,040

0,043

О, 047

ШГ+ВГ

П70%

ШГ+П80%

ШГ+П90%

ШГ+П 90%

ШГ+ВГ

П7 0%

ШГ+П8 0%

ВГ + 40%ШГ

П80%