Способ получения полого слитка и устройство для его осуществления

 

I. Способ получения полого слитка, включающий заливку расплава в изложницу с использованием стержня в виде металлической трубы и центрального сердечника , зазор между которыми заполнен сыпучим материалом, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей , с момента начала заливки расплава через сыпучий материал пропускают под давлением газ до образования кипящего слоя. сл со сд О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1235627 А1 (51) 4 В 22 D 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3696333/22-02 (22) 31.01.84 (46) 07.06.86. Бюл. № 21 (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (72) В. И. Коваленко и Ю. П. Жильцов (53) 621.746.5 (088.8) (56) Заявка Японии № 51-39618, кл. В 22 D 7/04, опублик. 1976. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ Г1ОЛОГО

СЛИТКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ получения полого слитка, включающий заливку расплава в изложницу с использованием стержня в виде металлической трубы и центрального сердечника, зазор между которыми заполнен сыпучим материалом, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, с момента начала заливки расплава через сыпучий материал пропускают под давлением газ до образования кипящего слоя.

1"356)27 2. У СТРОЙ с l !30 51 I I »5! v I(I! H H . !»л О; » c I H Tк3, содержа щсс НОдд»н и усГян()вленну!О !12 нем изложницу со стерж|>см В ви;к- .стя.-лической трубы и центральным сердечник»м, зазор между которыми з3Н»Г!нсн сыпучим

)1 Ы 1 PH «1. 10!>i, ОТЛ(1«((1>(?1(!(>((.«! i i IT> ). C Ц(., I Ы» расширения технологиче(КНх но |ожностсй, »но снабжено KO!IH>fccKHM!I »бечай: ь)IH, вс,)хняя из которых по мсньп!ему ..:!и; 3 |!)

КРСПЛЕНЯ НЫ СС!) IP IНИКС, «1 l!HЖНЯ,1 Вп " ри м T3 ° .|инес| »й ipx бы и v(т«lнов,l(.|12 >..>ы:!»POLI !I;i (I1»HPPX1!О("ГI>K) V!|Л»ТНЯIО!ЦСГО ЗЯИзобретение OTH»ckfT(я к литейному про 1ЗВ»Д(! ВУ, В Я(1 Н»СТИ K ИЗI ОТ»В,1 II H IO ПО, IЫХ СЛИТКОВ ЛИтЬЕXI.

11,C. f1> и 306pP 1":-Ння ры(III H1)(. НИ(- : T(!!0,!Огических возможностей.

11«з фи Г. 1 Нзобря ж(но >, стройство для

О(", Ul(?стВлсния спо(06«! Il»1 > чения 110Ä101 литка, разрез; на фиг. 2 верхняя KOн I! Ч(C K«i я 0")P. I«1 Й К 2, i!H, «>> il «> фH Г. 1; 113 фиг. 3 Н5|жняя K»HHH(cKBH 06P«I3ÉK3, разрсз t? В на фиг. 1. (.|,»с»6 II»ifx I(!IHH пол()го сл!1 Гка включает уст Ill»I>KX::i;! |!»д i»ii нз..»жницы метал:IH |с "к::H и" бы и сердечника с сыпучим материн.|»м с |;ду !|им I i с началом заЛИВКИ Х>СТ;>Г 12 () (Т»НОНЫ >>ОДДО«!3 В Cblf!V чин м Яте1) HI!. I I!c). 12 k» T 1l» I, I dB. !ñ!I èPM Газ до обра (Овы! 1>я кн;|я;>!с!"(слоя.

При этом ве H;||ну д(!Влепи)! Газа определяют по формуле

Р=-(9 12) » К где Р давление газы, Па;

У ГЕЛЬНЫЙ В(С (Ь!!|УЧСГО ХIЯТPf)k >2,13, 11 « 3 г(— высота сыпучего материала в к(>льцсобразном зазор. )с?кд(у мсT3,"i !ичсской трубой и сердечник»м, м.

Ofl PP3P п(>íí3 ß Опытным IIVTP vi > K3ç 1! I H «i >1

ФОРМ, Л Ы УСТаff32;IHBBPT Oi!TH >>f 2(1 K!IV!0 1>(. 1!iЧ И НПУ Д 3 ВЛ «1! Hi и Г 3 3 Ы, 110 Д Ы В 2 (М О Г 0 В (. I »111 У". 11! .

МЯТЕРИЯЛ PC3reIIT ДЛЯ PГО i>Hiiiel!Hsi. F C.!H В(>личину давления взять Mpf!ül!!pé получснп»и по формулс, То Гяз под .13Влс нисуl няйд(Г в cflllvчем материале путь наименьнкг» «опротивления и будет проходить крез нег» вверх без выполнения полезной работы Ilo кипению сыпучего материала.

При величине давления газа большей, чем получено по формуле, становится опысНОИ 13!I OP«1>1,!!H»1(T2?I l I!ЧССКОИ I i) > )l>l II «" С|>д "llfHK«!. 1хр»»|С Т»1 Î. И(lip»IIHH»,fk! f(.11 il»

VI!(,:11I Ч И 13 « I (. ТС и П 2 С >>»Д Г« I:> Ы .

Введенный в формулу коэффициснг (с9-121 позволяет регулировать давление газ;| в зависимости от ширины кольцеобрыdf«!

i;IHlHîã» рсагснта, пo;1 которым в поддоне

Выполнены осевые отверстия, при этом верхняя коническая обечайка относительно металлической трубы и нижняя обечайка относительно сер сечника расположень> с кольHP06p33fIf>IMH |ЦСЛЯМИ.

3. Устройство iio и. 2, отли(а)ош,еес5! тем, то верхняя коническая обечяйка со стороны .етылличсской трубы и нижняя коническая обсчайкы со стороны сердечника Вы|И>лнены с ра;!иальными прорезями.

I 0:3«! зоры ме?K(h м(тя;Iличс скОЙ трубой и гсрде lfIHKOM. Граничное значение 9 коэффицис||га рекомендуется для кольцеобразI!0i0 азора |||иринoH 25 — Зс, « 12 ффиц — д; я цсобразного !2зоры ширинои 8 -1О мм.

Подача в уплотняющий защитный реаГснт |,|: 2 под давлением мож T быть как

I!()C !»5| Н Н»!|, I «I K И Н > Л ЬСИ РХ К)11|С! I.

Ус )OI«i TI>(, (. 0 l()ip«KHT lf 10?K 3H(!X 1 C 113 (el àÂêîé 2, в|!утри которых ны !1»IJOHc 3 «ста новлс! I l I ."1етя; и i((. ê:-!51 Tp Оя 4 н с(рдсчник 5 с (!!и) чим материалом 6 между

:!HMH. В качестве cыпучего мыipриаля пс1(),l ЬЗУ(", (Р, Н 2 ПР||МС";)> IIP(»К, > . ЯГНСЗИТ, II) fI |0T, x»)0мит и,|и ?KС, 1(:!Ныи 110pо!Нок. Рязмер частиц; ып", !с го материала 6 состав,!я T 1,5 3,(>,>м. (-. >яд сыпучим матерны IOM 6

Г>азмешсны две KQIIHчсские обе !айки 7 и 8, В PХНЯЯ и > K»TOPI>IX IIÎ М(НЫ!С >|V;1HЯ."1(TPV закреп.ipi!2 ны cсрдсчн|ике 5, ы нижняя установлсii3 над и»верхи»стьK) сып. |его материала 6 с зазором, с»с-.ывляюп|им 32 --36% высоты этого материала и iio ()ОГ ынс>му диаметру закреплена |и утри мстыс!Лической трубы 4. Под сыну.нм материалом 6 В поддоне 3 выполнено несколько осевых отвер25 стии 9 дли IIÎÄ>" чи газа под давлением от вне!IIHPI исто !ника (нс IIOKd33II;. Верх-!. Ня обечайкы 7 о: — носитель>-:о >кталлической грубы 4 и ниж (яя обечайка 8 от!|осительil0 серпе !ника 5 расположены с кольцс»бразными |целями 10 и 1! шири;|Ой до 1,3 мм

° то меньц.:е ||Опсрсчног» размеры î !!loll 2cГицы сыпучего мятег >Злы 6.

Верхняя коническая обс-чайка 7 со сТ»p()!!ы металлической трубь: 4 Выполнена с рыдиы |ьными;)рорезями 12 шириной не болес поперечного размера одной частицы cû|!учег0 у| I cpияла 6.

11!f?k> И>|51 KO IH I(CK351 00(. !3НК3 8 CO CTOроны ccð I» ника 5 выполнена с радиаль,-|ми |>р»1)с;5!х(и 13 шириной не более по,:срсчн(п 0 > ы,,1(1 2»дной !а«тицы сыпучего

» i! «I Ге«) Н;.1,12

1235627

20

25 зю

4S

Выполненные в поддоне под .. тучим материалом осевые отверстия, с однои стороны, направлены на повышение качества полого слитка благодаря тому, что через них под давлением подается газ, приводящий сыпучий материал в кипящее состояние, а с другой стороны, улучш-.я ус. овия охлаждения материала, отверстия способствуют повышению производительности.

Закрепление на сердечнике и металлическойй трубе конических обечаек ограничивает высоту кипящего слоя сверху, а .о ьцеобразные щели, предусмотренные м <у верхней конической обечайкой и металлической трубой, а также между нижней конической обечайкой и сердечником, предусмотрены для того, чтобы из кипящего слоя выходил только нагретый газ, совершивший полезную работу как по вспушиванию материала, так и его охлаждению. Нижняя коническая обечайка установлена над поверхностью уплотняюгцего защитного реагента с зазором, составляющим 32 — 36% высоты этого реагента, чтобы также способствовать повышению качества полого слитка. Размещение нижней конической обечайки с зазором менее 32% приводит к недостаточному вспучиванию сыпучего материала газом и не позволяет этому материалу увеличить свою высоту при уменьшении диаметра металлической трубы под воздействием металлического давления и первоначальных сил усадки полого слитка. В результате неизбежны зажатие сердечника и образование в полом слитке внутренних трещин.

Выполнение высоты зазора более 36% не рекомендуется. поскольку неоправданно увеличивается высота металлической труоы и сердечника, т. е. возрастает металлоемкость устройства.

Радиальные прорези выполнены на верхней и нижней конических обечайках с тем, чтобы обеспечить выход газа из уплотняющего защитного реагента после уменьшения диаметра металлической трубы под воздействием усадки затвердевающего полого слитка, когда нижняя коническая обечайка входит в контакт с сердечником, а верхняя— с металлической трубой. Елагодаря этому не прекращается вспучивание уплотняющего защитного реагента.

Способ осуществляется следующим образом.

На поддон 3 изложницы 1 устанавливают металлическую трубу 4 и сердечник 5 с сыпучим материалом 6 между ними. Над сыпучим материалом 6 с зазором, составляющим 32 — 36% высоты этого материала, на металлической трубе 4 закрепляют коническую обечайку 8, размещенную относительно сердечника 5 с кольцеобразной щелью 11. В верхней части сердечника 5, над конической обечайкой 8, закрепляют коническую обечайку 7, размещенную относительно металлической трубы 4 с кольцеобразной щелью 10. С началом заливки металла в изложницу 1 через отверстия 9 со стороны поддона 3 через сыпучий материал 6 подают под давлением газ. Подача газа под давлением может быть как постоянной, так и пульсирующей. Величину давления газа определяют по указанной формуле.

После заливки металла подачу газа под давлением осуществляют до двухкратного снижения температуры наружной поверхности полого слитка для обеспечения равномерного его затвердевания как со стороны изложницы, так и со стороны металлической трубы. Сердечник 5 с конической обечайкой 7 извлекают из полого слитка, а полый слиток — из изложницы.

Пример. Полый слиток отливают из стали 40ХА высотой 2,5 м. По центру изложницы 1 на поддон 3 устанавливают металлическую трубу 4 с наружным диаметром

0,32 м и внутренним 0,30 м. Внутрь металлической трубы устанавливают стальной сердечник диаметром 0,26 м.

Кольцеобразный зазор между металлической трубой 4 и сердечником 5 заполняют на 2 м сыпучим материалом 6, которым является ечной песок с удельным весом 15000 Н/м и поперечным размером и есч и нок 1,5--3,0 м м.

В верхней части металлической трубы 4 и сердечника последовательно закрепляют конические обечайки 7 и 8, при этом коническую обечайку 7 размещают относительнo металлической трубы 4 с кольцеобразной щелью 10, а коническую обечайку 8 — относительно сердечника 5 с кольцеобразной щелью 11 и закрепляют се над песком 6 с зазором, равным 0,7 м, что составляет

35% сыпучего материала 6.

1Пирина каждой из кольцеобразных гцелей !О и 11 составляет 1,3 мм.

Сталь заливают в изложницу при 1540 С.

С началом заливки стали через отверстия 9 со стороны поддона 3 в песок 6 подают под давлением газ азот. Величину давления азота определяют с учетом ширины кольцеобразного зазора между металлической трубой 4 сердечника 5, равного 20 мм, по указанной формуле П=О,З МГ1а.

Совершив полезную работу по вспучиванию песка 6 с одновременным его охлаждением, газ нагревается и выходит II атмосферу через кольцеобразные щели 10 и 11, и радиальные прорези 12 и 13. После уменьшения диаметра трубы 4 под воздействием усадки затвердевающего полого слитка, когда нижняя коническая обечайка 8 входит в контакт с сердечником 5, а верхняя коническая обечайка 7 входит в контакт с трубой 4, газ выходит в атмосферу только через радиальные прорези 12 и 13. Благодаря этому вспучнвапие и охлаждение песка газом не прекращается.

При температуре полого слитка 770 С подачу газа прекращают, сердечник 5 из1235627

Составитель H. Вегеба текред И. k3epec Корректор М. немчик

752 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Козориз

Заказ 3042!9

5 влекают из полого слитка, а сам полый слиток — из изложницы 1.

Преимуществом предлагаемых способа и устройства по сравнению с известными является расширение технологических возможностей благодаря тому, что сердечник не задерживается в полом слитке до его обработки прессованием, а извлекается из него после окончания подачи газа в сыпучий материал, в результате отпадает необходимость выравнивать сердечник, а в связи с улучшенными условиями охлаждения сыпучего материала сокра1цается время получения полого слитка.