Способ литья выжиманием с кристаллизацией под давлением

 

Использование: в литейном производстве, в частности при литье выжиманием с кристаллизацией под давлением. Сущность изобретения: способ включает заливку дозы расплава металла в облицованную огнеупорным материалом камеру выжимания, выдержку до намораживания на стенках камеры выжимания корочки металла, последующее выжимание расплава из камеры в полость литейной формы и кристаллизацию под давлением. При заливке расплава в камеру выжимания и в процессе выдержки до намораживания на боковых стенках камеры выжимания корочки металла через донную часть облицовки камеры продувают сжатый газ под давлением P_изб > γh, где γ -удельный вес металла, г/см³, h - высота расплава металла в камере выжимания, см. Одновременно с заливкой расплава в камеру выжимания в него вводят твердые добавки, например, микрохолодильники в виде порошка металла, в количестве, определяемом по математическому выражению n = t_зал-(t_ликв+Δt₁+Δt₂+Δt₃)/Δt₄, где n - количество вводимой в расплав твердой добавки, % от заливаемого металла: t_зал - температура расплава металла в заливочном агрегате при заливке его в камеру выжимания, ^oС, t_ликв - температура ликвидус (начала кристаллизации), ^oС, Δt₁ - падение температуры металла при переливе из заливаемого ковша (агрегата) в камеру выжимания, ^oС, Δt₂ - температура перегрева для компенсации потерь тепла металла в камере выжимания до начала процесса выжимания, ^oС, Δt₃ -падение температуры расплава в камере выжимания при продувке инертным газом (зависит от времени продувки, количества использованного газа и его теплофизических характеристик), ^oС, Δt₄ - падение температуры расплава в камере выжимания на 1% вводимой в него твердой добавки. 2 ил.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД).

Цель изобретения сокращение расхода металла или сплава на пресс-остаток и расширение технологических возможностей.

Фиг. 1 и 2 (камера выжимания с расплавом заданной дозы перед выжиманием) схематично поясняют сущность способа изготовления отливок, на которых представлен ковш 1 с расплавом металла (плавильная печь), управляемый механизм 2 поворота, датчик 3 температуры (например, радиационный пирометр), бункер 4 со стальной дробью, перекрываемый задвижкой 5 при помощи управляемого механизма 6, вихревой смеситель 7, выполненный из огнеупорного материала и обогреваемый газом, камера 8 выжимания, взвешивающее устройство 9, огнеупорная облицовка 10 с кольцевым углублением 11, газовод 12, корочка 13 металла, расплав 14, кольцевой ограничитель 15 и воздуховоды 16. Температурный датчик 3 связан управляемым механизмом 6 перемещения заслонкой 5 для регулирования количества вводимых в расплав 14 микрохолодильников, а взвешивающее устройство 9 связано с управляемым механизмом 2 поворота печи и механизмом 6 перемещения заслонки.

Способ осуществляют следующим образом.

Дозу стали весом 30 кг заливают при температуре t_зал.=1620^оС из ковша 1 в смеситель 7 (одновременно ведут замер температуры металла радиационным пирометром 3). При поступлении расплава в камеру 8 через газовод 12 и воздухопроводы 16 подают аргон под давлением Р_изб=0,1 кг/см² (высота дозы стали в камере выжимания h=8 см).

Падение температуры Δ t₁ составляет 60^оС, Δ t₂=30^оС, Δ t₃=30^оС. При этом t_зал-(t_ликв+ + Δ t₁ + Δ t₂ + Δ t₃ )=1620-(1490+60+30+30)=20^оС. Падение температуры металла Δ t₄=10^оС на 1% вводимых микрохолодильников (стальной дроби). Следовательно, для обеспечения заданной температуры металла при выжимании его из камеры необходимо ввести 2% микрохолодильников. От датчика 3 подают команду на управляемый механизм 6 и вводят равномерно в процессе всего цикла заливки 0,6 кг стальной дроби при регулировании ввода заслонкой 5.

В процессе заливки металла в камеру 8 и продувки его аргоном, поступающим через донную часть облицовки 10 (поступление аргона через боковые стенки ограничено кольцевым ограничителем 15), происходит смыв образующейся твердой фазы со дна вверх, перемешивание расплава и его рафинирование. Одновременно ведут взвешивание дозы металла в камере 8 устройством 9 и подают соответствующую команду на механизм 6. При достижении в камере 8 дозы металла, равной 30 кг заливку и подачу дроби прекращают, перемещают камеру 8 на установку выжимания роторной линии (не показана), прекращают подачу аргона, производят выжимание и процесс повторяют через заданный цикл. За счет продувки металла аргоном уменьшается пресс-остаток, что позволяет повысить выход годного.

При получении отливок из стали со сверхравновесным содержанием азота в качестве газа для продувки используют азот.

Использование изобретения позволяет снизить себестоимость литья за счет сокращения пресс-остатка, производить литье в условиях массового производства методом ЛВКД на высокопроизводительных роторно-конвейерных линиях за счет управления температурой в камере выжимания в течение заданного времени, расширить технологические возможности литья за счет получения отливок из азотистых сталей с одновременным снижением себестоимости их изготовления по сравнению с отливками из высоколегированных сталей при сохранении функциональных свойств литых деталей.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЛИТЬЯ ВЫЖИМАНИЕМ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включающий заливку дозы расплавленого металла или сплава в облицованную огнеупорным материалом камеру выжимания, выдержку, последующее выжимание расплава из камеры в полость литейной формы и кристаллизацию под давлением, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода металла или сплава на пресс-остаток и расширения технологических возможностей, при заливке расплава в камеру выжимания и в процессе выдержки через донную часть этой камеры продувают сжатый инертный газ под давлением P_изб>γh, где γ - удельный вес металла или сплава, г/см₃; h - высота расплава в камере выжимания, см.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с началом заливки расплава в камеру выжимания в него вводят добавки в твердом виде, например микрохолодильники в виде порошка металла в количестве n от заливаемого металла или сплава, определяемом из математического выражения где t_зал - температура расплава металла в заливочном агрегате при заливке его в камеру выжимания, ^oС; t_ликв. - температура ликвидус (начала кристаллизации), ^oС;
Δt₁ - падение температуры металла при переливе из заливочного агрегата в камеру выжимания, ^oС;
Δt₂ - температура перегрева для компенсации потерь тепла в камере выжимания до начала процесса выжимания, ^oС;
Δt₃ - падение температуры расплава в камере выжимания при продувке газом (зависит от времени продувки, количества использованного газа и его теплофизических характеристик), ^oС;
Δt₄ - падение температуры расплава в камере выжимания на 1% вводимых в него добавок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2