Способ центробежной отливки стальной заготовки

Способ центробежной отливки стальной заготовки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОТЛИВКИ СТАЛЬНОЙ ЗАГОТОВКИ, включающий нанесение футеровочно.го покрытия на рабочую поверхность формы, заливку металла во вращаемую форму и подачу шпака, отличающийся тем, что, с целью повыи1ения качества толстостенной заготовки, форму вращают с частотой, соответствующей гравитационному коэффициенту 80-200 на наружной поверхности заготовки , металл заливают со скоростью 70-100 кг/с, а шлак подают после: кристаллизации 8-10% слоя залитого металла, при этом футеровочное покрытие используют с термическим сопротивлением 0,02-0,04 (м2К)/Вт. (Л с:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

CClllllH

РЕСПУБЛИК..SU.-,, 1135541

4(51 В 22 0 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н *ВтсеСноМУ СаиДПВЪствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2) ) 36377 19/22-02 (22) 29.08.83 (46) 23,01.85. Вюл. У 3

l (72) Г.С. Мирэоян, Н.Н.Апександров, E.Ê.Èâàíüêî, 1 .С.Акубов, Е.В.Герливанов и В.M.Jhsos (71) Научно-производственное объе.динение по технологии машинострое-. ния "ЦНИИТМАШ" (53) 621. 74. 042 (088. 8) (56) l,loäèí С.Б., Левин М,М., Розенфельд С.Е.Центробежное литье. М., "Машиностроение", 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

М 685423, кл. В 22 D 13/00, 1978. (54)(57) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОТЛИВКИ СТАЛЬНОЙ ЗАГОТОВКИ, включающий нанесение футеровочного покрытия на рабочую поверхность формы, заливку металла во вращаемую форму и подачу шпака, отличающийся тем, что, с целью повышения качества толстостенной заготовки, форму вращают с частотой, соответствующей гравитационному коэффициенту

80-200 на нарушной поверхности заготовки, металл заливают со скоростью

70-!00 кг/с, а шлак подают после: кристаллизации 8-10Х слоя залитого металла, при этом футеровочное покры тие используют с термическим сопротивлением 0,02-0,04 (м К)/Вт.

1135541

20 ки.

Поставленная цель достигается тем, что согла<,но способу центробеж . ной отливки .Стальной заготовки, включающему нанесение футеровочного покрытия на рабочую поверхность формы, заливку металла во вращаемую фор. му и подачу шлака, форму вращают с частотой, соответствующей гравитационному коэффициенту .80- 200 на наружной поверхности заготовки, металл заливают со скоростью 70100 кг/с, а шлак подают после кристаллизации 8-107 слоя залитого металИзобретение относится к литейному производству, в частности к центробежному литью и может быть использовано в производстве крупногабаритных толстостенных трубных заготовок, например, при изготовлении труб для паропроводов атомных и тепловых энергетических блоков.

Известен способ центробежной отливки полой стальной заготовки, включающий нанесение на внутреннюю поверхность вращаемой формы футеровочиого покрытия из кварцевого песка и заливку расплавленного металла, при этом частота вращения формы 1S соответствует гравитационному коэффициенту K=25-30, скбрость за„ливки жидкого металла 8-12 кг/с (1

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ центробежной отливки крупногабаритной стальной заготовки, включающий заливку металла во вращаемую форму с нанесенным на ее внутреннюю поверхность футеровочным 25 покрытием, при этом на струю заливаемого металла подают флюсообразующую смесь. После заливки металла на внутреннюю поверхность отливки заливают печной шлак в количестве

1,5-5 07. от веса залитого металла (2).

Недостатком известных способов является невысокое качество металла при отливке крупногабаритных (длиной более 4 м) заготовок из-за наличия значительной структурнои неоднородности, проявляющейся в виде пористости и полосчатости, что приводит к необходимости обработки металла заготовок методами деформации е

Целью изобретения является повышение качества толстостенной заготовла, при этом футеровочное покрытие используют с термическим сопротивлением 0,02-0,04 (м2 К)/Вт.

Способ осуществляется следующим образом.

Форму вращают с постоянной частотой, соответствующей гравитационному коэффициенту 80-200 на наружной поверхности заготовки. Выбранная частота вращения формы позволяет получить металл с плотной, однородной структурой. При этом постоянная частота вращения в период кристаллизации создает режим "твердого" вращения металла, наиболее благоприятный для очистки жидкого кристаллиэующегося металла от неметаллических включений и получения однородной структуры. Вращение формы с меньшей частотой приводит к расширению дефектной зоны, перемещению ее от внутренней поверхности к средней по толщине части отливки, не удаляемой при механической обработке. Вращение формы в процессе отливки с частотой, превьпцающей предлагаемую, приводит из-эа возникающих значительных напряжений в кристаллизующейся корочке к продольным трещинам на наружной поверхности заготовки.

Заливку жидкого металла осуществляют со скоростью 70-100 кг/с. 3аливка металла со скоростью менее

70 кг/с приводит к появлению на наружной поверхности неслитин и неспаев. При отливке протяженной за» готовки (более 4 м) по ее длине возникает значительный градиент температур, который приводит к структурной неоднородности по длине заготовки. Скорость заливки более

100 кг/с ведет к размыванию сыпучего футеровочного покрытия формы, что ухудшает наружную поверхность отливки, загрязняет металл экзогенными включениями, внесенными от размытого сыпучего покрытия, уменьшает стойкость формы и быстрее разрушает ее.

Выбранная величина термического сопротивления футеровочного покрытия позволяет уменьшить степень нагрева формы, что повышает ее стойкость, при этом сохраняется необходимый уровень интенсивности теплообмена, создающий условия направленной кристаллизации со ско1135541

10 з ростью (5-15) 10 "м/с. Это способствует получению плотного, однородного по толщине заготовки металла, очистке его от .неметаллических включений, Уменьшение вели5 чины термич еско го сопротивле ния футеровочного покрытия приводит путем увеличения градиента температур по толщине заготовки к значительным внутренним литейным напряжениям и, следовательно, к появлению в структуре металла несплошностей в виде продольных трещин по наружной поверхности заготовки, а термическое сопротивление более 0,04 (м2 К)/Вт из-за уменьшения скорости кристаллизации — к значительному при воздействии центробежных сил ликвационному процессу,. что влечет за собой структурную и химическую неоднородность металла по толщине заготовки.

Футеровочное покрытие наносят на внутреннюю поверхность вращающейся формы в два приема. B первый прием наносят кварцевый песок, выполняющий роль теплоизоляции, а во второй прием — цирконовый порошок, выполняющий роль противо30 пригарного средства, при соотношении их весов 3-6, что соответствует термическому сопротивлению 0,02-0,04 {м К)/Вт.

Цирконовый порошок внедряется в межзеренное пространство кварцевого песка и препятствует проникновению в него жидкого металла, снижая этим пригар на наружной поверхности заготовки. При соотношении весов кварцевого песка и цирконового порошка более шести последний весь проникает в межзерениое пространство.слоя из кварцевого песка, ого.ляя для проникновения жидкого металла его поверхностные слоИ, что при- 45 водит к пригару на наружной поверх ности заготовки, если же это соот ношение менее трех, то значительная часть цирконового порошка остается на поверхности слоя из кварцевого 50 песка,непроникая в его межзеренное

;пространство, и размывается в пери од заливки жидкого металла из-за

1 мелкодисперсности порошка и значительной кинетической энергии, кото рой обладает в условиях заливки больших масс металла его струя.

Подачу утепляющего шлака или флюса о уществляют не в период заливки или сразу после ее окончания, а только после затвердевания 8-10 слоя залитого металла. Это позволяет значительно интенсифицировать в начальный момент процесс нарастания твердой корочки со стороны наружной поверхности отливки за счет осаждающейся под действием центробежных сил твердой фазы, которая образуется на внутренней поверхности отливки из-за отсутствия утепляющего воздействия флюса или шлака. Активное зародышеобразование на внутренней поверхности, с одной стороны, и действие центробежных сил, с другой стороны, создают мощный поток осаждающихся кристаллов твердой фазы, который интенсифицирует процесс нарастания твердой корочки на наружной поверхности отливки..и за счет перемешивания жидкого металла выравнивает температуру по толщине заготовки. Все это позволяет в условиях принятой высокой частоты вращения формы исключить появление горячих трещин на наружной поверхности. При подаче шлака или флюса раньше чем затвердеет

8Х слоя залитого металла„ из-sa возникающих за счет действия центробежных сил напряжений, в недостаточно сформировавшейся корочке возникают продольные горячие трещины. Более поздняя подача утепляющего шлака:; или флюса приводит, из-за возникающего второго фронта кристаллиэации,к появлению в теле формирующейся заготовки пористости усадочного характера.

Предлагаемый способ центробежной отливки стальной заготовки позволяет получить высокое качество металла труб без ликвационной полосчатости и пористости. Все перечисленные виды дефектов "-a счет созданных принятьпчи технологическими параметрами условий кристаллизации концентрируются в узкой зоне, прилегающей к внутренней поверхности, и могут быть удалены при механичес- кой обработке.

Экономический эффект от применения предлагаемого способа составляет 975 тыс. руб. повышения качества заготовок.