Изложница

Изобретение относится к изготовлению шихтовых заготовок жаропрочных никелевых сплавов. Изложница представляет собой трубу с отъемной заглушкой. На открытом торце изложницы установлена воронка с полой стенкой, заполненной легкоплавким металлом. В воронке размещена вставка из никелевого сплава, более тугоплавкого, чем изготавливаемая заготовка. Внутри трубы установлены диски - перегородки. Расстояние между ними соответствует размерам шихтовых заготовок. В дисках выполнено центральное отверстие. Изготовлены диски из графита или плотной керамики. В заглушке выполнены глухие отверстия для получения образцов для аттестации шихтовых заготовок. Легкоплавкий металл в воронке за счет теплоты плавления снимает перегрев расплава. При кристаллизации заготовок воронка играет роль прибыльной надставки. Обеспечивается снижение безвозвратных потерь никелевых сплавов, повышение качества мерных заготовок. 2 ил.

 

Изобретение относится к получению жаропрочных никелевых сплавов, конкретно, к изготовлению шихтовых заготовок, предназначенных для последующего вакуумного переплава с целью литья деталей турбин.

Известны керамические изложницы для приготовления никелевых сплавов [1].

Для извлечения слитков такие изложницы разрушают, а слитки разрезают на мерные заготовки. Это удорожает производство.

Известны также металлические изложницы многократного использования. Разъемная чугунная изложница (кокиль) не обеспечивает необходимого качества поверхности слитка, требует резки слитка на мерные заготовки, что приводит к существенным безвозвратным потерям [2].

Наиболее близким к заявляемому изобретению является изложница, выполненная из стальной трубы с заглушкой у одного из торцов [2]. Эта изложница, принятая за прототип, позволяет получать слитки с более качественной, чем с применением чугунной изложницы, поверхностью, но не устраняет необходимости резки слитка на заготовки. При этом безвозвратно теряется до 2-3% дорогостоящего сплава, расходуется рабочее время, абразивные круги. Кроме того, при резке верхних частей слитка вскрывается осевая раковина и рыхлоты, загрязняемые абразивным материалом, что требует возврата этих участков слитка в повторную плавку с рафинированием.

В задачу при разработке предлагаемой изложницы входило снижение безвозвратных потерь никелевых сплавов, повышение качества мерных заготовок.

Задача решена за счет того, что труба снабжена неметаллическими вставными дисками с центральными отверстиями для перетока расплава, установленными в трубе на расстояниях от заглушки и друг от друга, определяемых заданным размером шихтовых заготовок; изложница дополнена съемной стальной заливочной воронкой, устанавливаемой на открытом торце трубы, а заглушка выполнена с глухими отверстиями для получения образцов для аттестации шихтовых заготовок.

Вставные диски выполнены из плотной керамики или графита. Воронка выполнена со вставкой, контактирующей со сливаемым расплавом и изготовленной из более тугоплавкого сплава на никелевой основе, чем приготовляемая шихтовая заготовка.

Воронка выполнена с полой стенкой для заполнения легкоплавким металлом.

Заливочная воронка снабжена фильтром с центральным сливным отверстием и, в случае необходимости, устанавливаемым над этой вставкой щелевым или пенокерамическим фильтром.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез изложницы, а на фиг.2 - вид по А-А фиг.1.

Изложница состоит из стальной трубы 1 с заглушкой 2 у нижнего торца с глухими отверстиями для формирования образцов 3, керамических или графитовых дисков 4 с центральными отверстиями, установленными в полости трубы на графитовых или керамических штифтах 5, заливочной чаши 6 у верхнего торца трубы, выполненной с полостью 7 для помещения захолаживающего легкоплавкого металла и со вставкой 8, изготовленной из никелевого сплава, более тугоплавкого, чем приготовляемый сплав; в полости воронки помещается фильтр 9 с центральным сливным отверстием. Показана также крышка 10 и цапфы 11, предназначенные для удобства транспортировки изложницы тельфером.

В собранную изложницу, подаваемую в вакуумную плавильно-заливочную установку, сливают перегретый расплав. Изложница с залитым металлом извлекается на воздух, устанавливается на пресс.

Помещаемый в полость воронки легкоплавкий металл (алюминий или его сплав с кремнием) интенсивно отбирает теплоту от расплава за счет высокой его теплопроводности и высокого значения удельной теплоты превращения “твёрдое-жидкое”.

Помещение в воронку вставки из более тугоплавкого сплава на никелевой основе, чем приготовляемая шихтовая заготовка, предохраняет её от размыва и исключает обогащение сплава железом, кремнием и другими компонентами, входящими в состав стали, из которой изготовлена воронка.

При охлаждении никелевого сплава происходит кристаллизация, в том числе затвердевает металл в полости воронки. При этом выделяется теплота, что увеличивает эффективность работы воронки как прибыльной надставки.

затвердевший слиток выдавливается и отдельные его участки - мерные заготовки - отбиваются или отрезаются.

Заглушка используется не только как отъёмное дно, но и как форма для получения образцов, предназначенных для аттестации металла слитка.

Вместо отрезки от слитков темплетов, разрезке их на бруски и механической обработке брусков до размеров, заданных методиками испытаний металла, в заглушке-форме затвердевает металл, близкий по геометрии к образцу для испытаний. При этом существенно снижаются потери металла и время подготовки образцов к испытаниям.

Использование в изложнице-трубе дисков-перегородок из графита и плотной керамики, кроме уменьшения потерь металла при разделке слитка на отдельные мерные заготовки, позволяет за счёт высокой теплопроводности материала перегородок надёжно перекрыть доступ газов к возможным в верхней части слитка осевым рыхлотам и предотвратить образование оксинитридов на их поверхности при извлечении изложницы на воздух.

Источники информации

1. Маршрутный технологический процесс "Переплав отходов жаропрочных сплавов в печах серии ИСВ" № 5911000346, ОАО "ЗТЛ", С-Петербург, 1996 г., 14 с.

2. Каблов Е.Н. “Литые лопатки газотурбинных двигателей”. М., МИСИС, 2001 г., стр.182.

Изложница в виде стальной трубы с отъемной заглушкой для получения шихтовых заготовок никелевых сплавов, отличающаяся тем, что на открытом торце трубы установлена воронка с полой стенкой, заполненной легкоплавким металлом, и со вставкой, контактирующей со сливаемым расплавом и изготовленной из более тугоплавкого никелевого сплава, чем приготовляемая шихтовая заготовка, заглушка выполнена с глухими отверстиями для получения образцов для аттестации шихтовых заготовок, а внутри трубы на расстояниях от заглушки и друг от друга, равных заданным размерам шихтовых заготовок, установлены диски-перегородки с центральными отверстиями, изготовленные из графита или плотной керамики.