Способ отливки длинномерных осесимметричных изделий

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам отливки длинномерных осесимметричных изделий , например прокатных валков. Цель изобретения - повышение степени усвоения магния и предотвраш,ение выбросов металла из формы при заливке. Способ отливки длинномерных осесимметричных изделий включает заливку металла сверху и вращение металла в горизонтальной плоскости с вводом модифицируюш,их реагентов под давлением тангенциально к внутренней поверхности формы. Модифицирующий реагент вводят в полость формы с увеличивающимся расходом от 0,02 до 0,04 общего количества модификатора на каждую 0,1 часть объема формы в начале заливки до 0,21-0,25 при заполнении формы металлом на 0,78-0,82 ее объема. Затем модифицирующий реагент вводят с уменьшающимся расходом от 0,04 до 0,02 общего количества модификатора на каждую 0,1 объема формы. Способ повышает степень использования магния в сред нем до 69,5%. 3 ил., 2 табл. с se (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 В 22 D 27 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3942571/22-02 (22) 05.08.85 (46) 23.01.87. Бюл. № 3 (71) Днепропетровский металлургический институт им. Л. И. Брежнева (72) В. К. Могилев, О. И. Лев, 1О. Г. Гуляев и Ф. С. Мынка (53) 621.746.5 (088.8) (56) Кривошеев А. Е. Литые валки.— M.:

Металлургиздат, 1957, с. 272.

Авторское свидетельство СССР № 1134291, кл. В 22 D 27/20, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1011330, кл. В 22 D 11/00, 1983. (54) СПОСОБ ОТЛИВКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам отливки длинномерных осесимметричных изделий, например прокатных валков. Цель

ÄÄSUÄÄ 1284664 изобретения — повышение степени усвоения магния и предотвращение выбросов металла из формы при заливке. Способ отливки длинномерных осесимметричных изделий включает заливку металла сверху и вращение металла в горизонтальной плоскости с вводом модифицирующих реагентов под давлением тангенциально к внутренней поверхности формы. Модифицирующий реагент вводят в полость формы с увеличивающимся расходом от 0,02 до 0,04 общего количества модификатора на каждую 0,1 часть объема формы в начале заливки до 0,21 — 0,25 при заполнении формы металлом на 0,78 — 0,82 ее объема. Затем модифицирующий реагент вводят с уменьшающимся расходом от 0,04 до 0,02 общего количества модификатора на каждую 0,1 объема формы. Способ повы- 3 шает степень использования магния в сред нем до 69,5%. 3 ил., 2 табл.

1284664

25 кан, футерованный огнеупорным материалом и закрытый со стороны, обращенной к полости нижней шейки, металлической футерованной сеткой 7. Заливка металла в полость литейной формы осуществляется из заливочного ковша 8 через литниковую воронку 9.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Жидкий металл из заливочного ковша 8 через литниковую воронку 9 попадает в полость литейной формы. Легкоплавкий модифицирующий реагент, например гранулированный магний, под воздействием температуры нагревается, плавится, испаряется и в тот момент, когда давление паров магния . превышает ферростатическое давление в форме, начинается истечение паров магния 4О в массу жидкого металла. Вследствие того, что патрон 4 закреплен тангенциально полости формы и направление вектора скорости истечения паров реагента представляет собой сумму двух векторов — вектора ско45

1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам отливки прокатных валков и других длинномерных осесимметричных изделий.

Цель изобретения — повышение степени усвоения модифицирующего реагента и предотвращение выбросов металла из формы при заливке.

На фиг. 1 приведена литейная форма для осуществления способа отливки длинномерных осесимметричных изделий; на фиг. 2 — патрон с модифицирующим реагентом; на фиг. 3 — график изменения расхода модифицирующего реагента в зависимости от степени наполнения формы металлом.

Литейная форма для осуществления способа отливки длинномерных осесимметричных изделий состоит из металлического кокиля 1, формирующего бочку отливаемого валка, и песчано-глинистых частей 2 и 3, формирующих верхнюю и нижнюю шейки валка соответственно. В нижней песчаноглинистой части 3 горизонтально тангенциально к полости нижней шейки жестко прикреплен к внутренней поверхности нижней опоки патрон 4 со смесью модифицирующего реагента 5 с наполнителем 6. Патрон представляет собой металлический старости всплывания паров и тангенциального вектора их истечения, проникающие в массу металла пары магния сообщают ему вращательное движение, скорость которого тем больше, чем больше давление паров магния ферростатического давления в форме.

Целесообразность ввода модифицирующего реагента в полость формы с увеличивающимся расходом от 0,02 — 0,04 общего количества модификатора на каждую 0,1 часть объема формы в начале заливки до

0,21 — 0,25 при заполнении формы металлом на 0,78 — 0,82 ее объема, после чего модифицирующий реагент вводят с уменьшающимся расходом до 0,02 — 0,04 общего коли5

2 чества модификатора на каждую 0,1 объема формы обусловлена следующим.

В начальный момент заливки расход модифицирующего реагента минимальный для предотвращения выбросов первых порций металла из литейной формы. Вследствие этого содержание модифицирующего реагента в смеси с наполнителем, в качестве которого используется молотый шамот, сухой кварцевый песок и др., минимально.

Экспериментально установлено, что расход модифицирующего реагента составляет

0,02 — 0,04 для предотвращения выбросов первых порций заливаемого металла. По мере наполнения формы и увеличения ферростатического давления, для обеспечения вращения металла в форме, необходимого монотонно увеличивать количество вводимого магния до определенного уровня, с одной стороны обеспечивающего устойчивое вращение металла, а с другой — безопасные условия проведения заливки металла.

На фиг. 3 приведена зависимость расхода модифицирующего реагента от степени наполнения литейной формы, полученная по результатам лабораторных экспериментов. До наполнения литейной формы на

0,78 — 0,82 ее объема расход модификатора монотонно увеличивается — при наполнении формы на 0,1 объема расходуется 0,04 количества всего модифицирующего реагента, при наполнении 0,2 объема формы — 0,09, т. е. расход на 0,1 объема формы увеличивается с 0,04 до 0,05 всего количества реагента, при наполнении формы на 0,3 объема расход составляет 0,15, т. е. увеличивается на 0,06 и т. д. Данный расход модифицирующего реагента, увеличивающийся по мере выполнения литейной формы, обеспечивает необходимую скорость вращения металла 800 — 1200 см/с. Вращение металла с такой скоростью обеспечивает концентрирование различных вредных неметаллических включений в осевой зоне отливки и, таким образом, получение поверхностного рабочего слоя валка чистым от посторонних неметаллических включений. При заполнении формы металлом на 0,78 — 0,82 ее объема расход модифицирующего реагента составляет 0,21 — 0,25 общего количества модификатора на 0,1 объема формы, а всего 0,8 всего количества. В этот момент скорость вращения максимальна и составляла

1200 см/с. Затем количество модифицирующего реагента в смеси с наполнителем в патроне плавно уменьшается таким образом, что удельное количество его уменьшается с 0,21 — 0,25 всего количества до 0,02 — 0,04.

Накопленного запаса энергии вращения вместе с продолжающейся подачей реагента достаточно для вращения металла в форме со скоростью 850 — 950 см/с с постепенным плавным снижением скорости до нуля. Это обстоятельство обеспечивает полную безопасность отливки и предотвращает выбросы ,у

1284664

3 металла из формы в конце процесса заливки.

Степень усвоения модифицирующего реагента повышается с 33,5 — 49,2 до 62,1 — 75,4% вследствие того, что холостой, бесполезный расход реагента значительно снижав...я.

Таблица 1

Часть пат- 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 рона

Масса магния, r

3,0 3,7 4,4 5,2

6,3 8,2 11,8 17,1 11,2 3,7

Остальная часть дискретного объема величиной 0,1 объема патрона заполняется молотым шамотом. В соответствии с условиями предлагаемого способа и известного проводят по 10 экспериментов, результаты которых приведены в табл. 2.

Таблица 2

8кон

М8ост

Охон

Испытание по спосо бу

Известному

48,7

0,04

0,038

0,041

0,035

0,082

0,067

0,075

0,069

0,020

0,013

0,017

0,017

0,0012

0,0013

0,0011

0,0013

0,0016

0,0015

0,0015

0,0017

35,3

33 5

43,4

При отливке изделий по известному способу значительная часть реагента, особенно в начальный и конечный моменты заливки, расходуется на соединение с кислородом воздуха, т. е. сгорает на поверхности заливаемого металла. В начальный момент заливки частицы магния, не усвоившись жидким металлом, проскакивают через слой залитого металла и сгорают, образовав окись магния. В конечный момент заливки возникает опасность выбросов металла из формы за счет достижения слишком большой окружной скорости вращения металла, что приводит к необходимости снижения скорости заливки металла и выдержки до успокоения вращения металла.

Проводят сравнительные испытания по отливке заготовок валков по предлагаемому и известному способу. В индукционной тигельной печи выплавляют чугун, который затем поворотным ковшом заливают в подготовленные литейные формы, поочередно в форму по предлагаемому способу и известному. Валковые опытные формы представляют собой чугунные кокиля диаметром

200 мм и высотой 280 мм; формирующих бочку валка и земляные формы, формирующие шейки валка. В каждой из литейных форм к внутренней поверхности нижней опоки жестко прикрепляют патрон со смесью модифицирующего реагента — гранулированного магния и наполнителя — молотого

1О шамота, обращенный к полости нижней шейки металлической сеткой, окрашенной противопригарной краской слоем толщиной

1,0 — 1,4 мм. При отливке по известному способу патрон заполняется модифицирующим реагентом с равномерным распределением по длине патрона. При отливке по предлагаемому способу смесь готовится предварительно. Масса заливаемого металла отливки составляет 74,6 кг. При расходе магния

1 кг/т или 0,1% количество вводимого магния 74,6 г. В соответствии с предлагаемыми условиями распределения вводимого магния говтовятся 10 частей смеси, объем которых равен объему патрона.

В табл. 1 приведены количества вводимого в металл магния в зависимости от объ25 ема формы и длины патрона.

1284664

Продолжение табл.2

) 2 3 4 5 6 7

49,2

0,0015

0,0016

0,0017

0,0017

0,0016

0,0016

48,5

41,2

38,4

41,1

38,4

Предлагаемому

66,4

0,0017

0,0015

0,0015

0,0016

0,0015

0,0016

0,0017

0,0016

0,0016

0,0016

62,1

75,4

72,1

69,1

72,9

70,1

66,7

72,1

0,017

67,9

О-. — исходное содержание кислорода в металле, Я;

Окон — конечное содержание кислорода в металле, Я;

Мяэкел — введенное количество магния,,г о .

45 Анализ приведенных испытаний свидетельствует о том, что отливка по предлагаемому способу позволяет повысить степень использования магния с 33,5 — 49,2 до 62,1—

75,4Я, а в среднем — с 41,8 до 69,5Я.

Использование изобретения позволяет предотвратить выбросы магния при заливке металла в форму и одновременном модифицировании.

Средняя величина степени использования и, для предлагаемого способа 69,50/р, для известного способа — 41,8Я.

Содержание серы в чугуне до и после заливки в ковше и отлитом изделии определяется на анализаторе с микропроцессорным контролем содержание кислорода на анализаторе для определения газов в металлах, остаточное содержание магния определяется на квантометре

М ост+0,76 ($ксх — $кок) +1,5 (О„„— О)„,)

Р

Яввед где н, — степень усвоения магния, Я;

0,76 — отношение атомных весов магния и серы;

S. — содержание серы исходное, Я;

S. — содержание серы конечное, Я;

1,5 — отношение атомных весов магния и кислорода;

Формула изобретения

Способ отливки длинномерных осесимметричных изделий, включающий заливку металла сверху в литейную форму и вра0,071

0,086

0,078

0,068

0,077

0,066

0,082

0,066

0,069

0,077

0,086

0,080

0,072

0i075

0,083

0,072

0,028

0,051

0,043

0 038

0,043

0,032

0,023

0,017

0,012

0,019

0,028

0,025

0,018

0,020

0,021

0,0012

0,0010

0,0013

0,0013

0,,0014

0,0012

0,0008

0,0009

0,0008

0,0009

0,0008

0,0009

0,0010

0,0010

0,0009

0,0009

0,016

0,021

0,014

0,015

0,015

0,012

0,020

0,020

0,031

0,027

0„024

0,030

G,028

0,026

0,024

0,025

1284664

Фиг.1 щение металла в горизонтальной плоскости с введением модифицирующих реагентов под давлением тангенциально к внутренней поверхности литейной формы, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения модифицирующего реагента и предотвращения выбросов металла из формы при заливке, модифицирующий реагент вводят в полость формы с увеличением расхода

0,02 — 0,04 общего количества модификатора на каждую 0,1 часть объема формы в начале заливки до 0,21 — 0,25 при заполнении формы металлом на 0,78 — 0,82 ее объема, после чего количество модифицирующего реагента уменьшают с 0,04 до 0,02 общего количества модификатора.

1284664

Фиг.2

0,8

0,6 oe

Ь

02

OZ аЧ 06

КоличестВо модисрикатара иг 3

Составитель И. Журина

Редактор Н. Марголина Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 7473/10 Тираж 739 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4