Способ изготовления графитового кристаллизатора для непрерывного литья металлов

 

Использование: для получения литья на установках непрерывного литья металлов. Цель изобретения повышение износостойкости кристаллизатора из графита при одновременном упрощении и снижении трудоемкости процесса его изготовления. После механической обработки заготовки полученный кристаллизатор пропитывают расплавом Al(NO₃)₃ при температуре 80 110°С с последующим нагревом его до 366°С. В результате обработки износостойкость возрастает на 65% 1 табл.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к установкам непрерывного литья металлов.

Известен способ изготовления графитового кристаллизатора [1] включающий его механическую обработку, пропитку вакуумным всасыванием водным раствором Al(NO₃)₃ при температуре 80-100^оС и последующий нагрев кристаллизатора до 365-380^оС.

Недостаток способа сложность его осуществления: длительный процесс пропитки, необходимость приготовления водного раствора. Кроме того, способ обеспечивает увеличение износостойкости графитового кристаллизатора лишь на 40% Наиболее близким аналогом по совокупности совпадающих признаков является способ изготовления графитового кристаллизатора [2] включающий его механическую обработку, многократную пропитку вакуумным всасыванием или под давлением раствором из борной кислоты и этилсиликата и сушку с последующей термической обработкой.

Недостаток известного способа сложность его осуществления: термическая обработка пропитанного кристаллизатора осуществляется по сложной программе (рост температуры 5-8^оС/мин). Уровень температур (900-1000^оС) требует организации с целью защиты графита от окисления, специальной среды (инертной или вакуума). Кроме того, способ обеспечивает увеличение износостойкости графитового кристаллизатора только на 53,1% Цель изобретения увеличение износостойкости графитового кристаллизатора и упрощение процесса изготовления графитового кристаллизатора.

Графитовый кристаллизатор, который получают механической обработкой графита, пропитывают расплавом Al(NO₃)₃ (температура плавления Al(NO₃)₃ около 70^оС), предварительно нагретым до температуры 80-110^оС.

Благодаря тому, что обработка осуществляется расплавом Al(NO₃)₃, время пропитки сокращается в сравнении с пропиткой водным раствором Al(NO₃)₃. Снижается трудоемкость, а отсутствие необходимости приготовления водного раствора Al(NO₃)₃ упрощает процесс изготовления. В то же время поры графита более плотно заполняются Al(NO₃)₃, а после термической обработки Al₂O₃ (это легко устанавливается контрольным взвешиванием образцов после их термической обработки: образцы обработанные расплавом тяжелее обработанных водным раствором), что повышает износостойкость графита. Температура расплава должна быть в пределах 80-110^оС. При температуре ниже 80^оС расплав Al(NO₃)₃ вязок и его проход через стенку кристаллизатора затруднен, увеличивается время пропитки. При температуре расплава выше 110^оС Al(NO₃)₃ начинает разлагаться, ухудшая тем самым экологию процесса и увеличивая расход расплава, что удорожает способ изготовления.

Для осуществления предлагаемого способа изготовленный механической обработкой кристаллизатор помещают в расплав Al(NO₃)₃, предварительно нагретый до температуры 80-110^оС, и вакуумным всасыванием или под давлением пропитывают его стенки. Пропитанный кристаллизатор помещают в печь, предварительно нагретую до 366^оС. Удерживаемый в порах графита Al(NO₃)₃ под действием температуры разлагается: 4Al(NO₃)₃ ->> 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂ NO₂ и О₂ отсасываются вытяжной системой, а в порах графита остается Al₂O₃.

Исследуют образцы цилиндрической формы, изготовленные из графита марки ИГ-1 следующих размеров: внутренний диаметр 25 мм, наружный диаметр 46 мм, высота 50 мм. На пропиточной установке вакуумным всасыванием расплава Al(NO₃)₃ при температуре 80^оС в течение 1,5 мин пропитывают стенки образцов. После термической обработки (при температуре 366^оС) образцы в сравнении с необработанными испытываются на износ по схеме втулка-колодка на машине трения СМЦ-2. Образцы прижимаются к контртелу (кольцо из стали 45, твердость истирающей поверхности HRC-40-45, шероховатость Ra 0,8 мкм) с силой F 300 Н.

При прохождении образцами пути в 14 км износ необработанных образцов оказывается на 65% выше, чем у обработанных по предлагаемой технологии.

Результаты исследования образцов, пропитанных при разных температурах расплава Al(NO₃)₃ приведены в таблице.

Способ изготовления графитового кристаллизатора позволяет упростить процесс и снизить трудоемкость изготовления, повысить эксплуатационные качества графитового кристаллизатора и производительность литья.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРАФИТОВОГО КРИСТАЛЛИЗАТОРА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ, включающий механическую обработку, пропитку вакуумным всасыванием или под давлением стенки кристаллизатора пропиточным составом и последующую термическую обработку кристаллизатора, отличающийся тем, что пропитку стенок кристаллизатора осуществляют расплавом азотнокислого алюминия.

РИСУНКИ

Рисунок 1