Способ обработки жидкого чугуна в ковше

Способ обработки жидкого чугуна в ковше

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: производство отливок из чугуна. Сущность: активатору , введенному в ковш с чугуном, сообщают колебательные движения частотой 10-50 Гц и амплитудой 8-20 мм. 2 ил. w fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5п5 C 21 C 1/08, 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К IlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕHTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4947616/02 (22) 21. 06. 91 (46) 15. 06.93. Бюл. ", 22 (71) !1осковский институт стали и сплавов (72) А.Ф.Вишкорев, О.С.Панкратов, Д.В.Кремянский, Л.С.Горохов, С.И.Рад" ченко, В.Г.Иорозов, Ю.И.Пугачев, А.С.дунаев, В.И.Воронцов и lO.Ï.Волошин (73) 1!осковский институт стали и сплавов (56) Гончаревич И.Ф. и др. Опыт низкочастотного воздействия на жидкий кристаллизующийся металл. Сб. Процес" сы разливки, модифицирования и кристаллизации стали и сплавов. XI-я Всесоюзная конФеренция по проблемам слитка. Волгоград, 1990, с. 2С-31.

Авторское свидетельство СССР

Р 121459, кл. С 21 С 7/00, 1950.

Изобретение относится к черной металлургии и машиностроению, может быть использовано в производстве отливок из чугуна, Известен способ обработки металла в изложнице при его кристаллизации посредством встряхивания изложницы вместе с расплавом. Однако этот способ не позволяет получить однородный по химическому составу слиток (отливку) иэ"за инициации всплывания примесей вдоль Фронта и т.о. усиления ликвидационных процессов и необходимости использования сложного механического оборудования для осуществления

„„Я „„1822420 А3 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ) ИДКОГО ЧУГУНА

В КОВШЕ (57) Использование: производство отливок из чугуна. Сущность: активатору, введенному в ковш с чугуном, сообщают колебательные движения частотой 10-50 Гц и амплитудой 8-20 мм.

2 ил. вибрации больших масс металла и изложницы (Оормы). Кроме того, данный способ вообще не пригоден в случае литья в песчанную форму.

Наиболее близким техническим решением является способ обработки жид" кого расплава при введении легирующих компонентов в виде стержня-активатора, опускаемого в расплав, которому сообщают колебательные движения звуковой или ультразвуковой частоты.

Однако параметры колебаний, предлагаемые в данном способе не oGecne" чивают высокий уровень литейных и механических свойств при обработке

1822420 чугуна, а также сокращение глубины отбеленного слоя, в связи с чем качество отливок не улучшается.

Целью изобретения является повышение литейных свойств чугуна и механических свойств отливок, а также уменьшения отбеленного слоя.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки жидкого чугуна в ковше, включающем введение уп" ругих колебаний в расплав с помощью активатора, согласно изобретению, активатору сообщают колебательные движения частотой 10-50 Гц и амплитудой

0-20 мм.

Активатор вводят в расплав на глубину 0,2-0,35 общей глубины ванны.

Продолжительность обработки в зависимости от массы чугуна в ковше колеб"

20 лется в пределах 0,5-5,0 мин.

Выбранный диапазон частот и амплитуд вертикальных перемещений актива« тора обеспечивает высокую скорость образования зародышей кристаллов металлической основы и графитовых включений, согласно экспериментальным данным наиболее эффективно воздействует на градиентную и турбулентную 30 коагуляцию зародышей твердого металла в расплаве до критического размера, за счет чего уменьшается удельная поверхность трения в расплаве и снижается его вязкость, обеспечивая вы- 35 сокую жидкотекучесть, при этом изменяется характер затвердевания - процесс кристаллизации становится преи» мущественно объемным, уменьшается протяженность последовательно твер- 40 деюцего металла и - вместе с нейотбеленного слоя.

Нижней частоте колебания соответствует большая амплитуда и наоборот.

При таком сочетании частот и ампли- 45 туд достигается наиболее рациональ" ная турбулизация потоков в расплаве.

При колебаниях активатора ниже ниж" него предела не достигается необходимой интенсивности конвекции распла- 0 ва, а выше указанного предела не наблюдается последующего прироста свойств.

Продолжительность вибрирования

0,5-5 мин определяется с одной стороны временем, минимально необходимым для полной турбулиэации всего расплава, с другой - скоростью охлаждения расплава. В целом длительность обработки определяется массой металла в ковше.

Глубина погружения активатора, составляюцая 0,2-0,35 общей глубины ванны, обеспечивает конвекцию необходимой интенсивности в расплаве во всем его объеме, Погружение активатора на глубину менее 0,2 общей глубины ванны не обеспечивает достаточно интенсивного воздействия на весь объем обрабатываемого металла. 3аглубление активатора на глубину более

0,35 глубины ванны не целесообразно, так как при этом активатор испытывает воздействие значительной выталкивающей силы Архимеда, что может привести к преждевременному его разрушению.

fl р и м е р ы (конкретное использование) . Литейный чугун состава, указанного в табл. 1, подвергали низкочастотному вибровоздействию в ковие: в расплав по оси ковша вводился активатор, совершавший синусоидальwe вертикальные колебания. В экспе" риментах частота колебаний находилась в пределах 5-60 Гц, амплитуда

3&6 мм, температура изменялась от

1350 до 1500 С, нродолжительность воздействия 0,75-1,5 Вин, масса металла - 150 кг.

Использованы следующие варианты обработки (табл. 2):

Вариант l. Частота колаоан и актиаатора 5 Гц, амллитуда 30 мм.

Вариант 2. Частота колебаний активатора 10 Гц, амплитуда 20 мм.

Вариант 3. Частота колебаний актиаатора об Гк, амллитуда о мм.

Вариант 4, Частота колебаний актиаатора ор Гц, амллитуда 6 мм.

Вариант 5. Без виброобработки, сравнительный. д

Результаты изучения показателей качества чугунных отливок приведены в табл. 2, данные которой показывают следующее. Обработка расплава перед заливкой в форму по вариантам 1 и 4 не дает заметных преимуществ по сравнению с исходным вариантом 5. Наилучшие показатели достигаются по вариантам Z и 3. При обработке по этим вариантам наблюдается хорошо воспроизводимый эффект положительного влияния вибрации как на литейные, так и на механические свойства затвердевшего металла . Он заключается в значительном измельчении структурных сосТа бли ца 1

Химический состав чугуна (ф) Г (0,06 0,13

3,4

1,75

0,95

0,05

Та бл

Протяженность отбеленного слоя, жидкотекучесть, прочность дость чугуна при различных параметрах виброобработки ица 2 и тверВариант

Параметры виброобработки, Нидкотекучесть, мм

Продолжительность зоны отСела (Твердость, НВ

МПа общая, мм частота, Гц амплитуда,мм чистота отбела,мм

30 5-10 11-14

20 4-6 8-10

130-145

245-280

1 5

2 10

230+12 210

280+9 245

275112 240

240+12 230

8 3-5 6-8

6 3-5 5-7

6" 1О 12-15

3 50

4 60

250"275

200-210

125-140 215+15 220

5 без виброобработки

5 18 тавляюцих чугуна (на фиг.1 - не обработанный, на фиг.2 - после обработки в течение 45 с.) - микрозерна, включений графита, повышении дисперс-, ности перлита, а также существенном (в 1,5»2 раза) сокращении протяженности периферийной зоны отбела (табл. 2). Одновременно жидкотекучесть виброобработанного расплава повышается в 1,8-2 раза по сравнению с базовым вариантом. В необработанном чугуне при тех же режимах разливки размер микрозерна в 2-2,5 раза больше, графитовые включенля имеют неблагоприятную по отношению к услови1 ям зарождения трещин пластинчатую форму.

Как показали результаты механических испытаний, измельчение структурных составляющих обеспечило улучшеwe механических свойств получаемых отливок (табл. 2): мелкозернистая с измельченным графитом структура отливки обеспечивает более высокие (на

22420 6

20-30;) прочностные свойств отливок без дополнительного расхода модификаторов.

Сокращение протяженности отбеленной зоны позволит значительно (более, чем в 2 раза) сократить продолжительность графитизирующего отжига, увеличить пропускную способность участков

10 термических печей. Достигаемое предлагаемым способом повышение свойств чугуна и его качества позволит получать экономический эффект.

15 Формула изобретения

Способ обработки жидкого чугуна в ковше, включаюций введение упругих колебаний в расплав с помощью актива20 тора, отличающийся тем, что, с целью повышения литейных свойств чугуна и механических свойств отливок, а также уменьшения отбеленного слоя, активатору сообщают коле25 бательные движения частотой 10-50 Гц и амплитудой 8-20 мм.

Составитель Д.Кремянский

Реда ктор И. Букреева Техред И.1Ьргентал Корректор А,Козориэ

Заказ 2119 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, 1-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101