ПОРИСТАЯ КЕРАМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА Российский патент 1994 года по МПК C22B9/02 

Описание патента на изобретение RU2022039C1

Изобретение относится к литейному производству и металлургии и может быть использовано для комплексной обработки металлических расплавов.

Известны устройство и способ фильтрации расплавленного металла [1], часть тигля в этом устройстве выполнена из пористого керамического материала, имеющего незамкнутую ячеистую структуру с многочисленными сообщающимися порами. Эта керамическая структура используется для фильтрации металла.

Недостатком является узкая область применения - только фильтрование.

Известна пористая керамическая структура [2], представляющая собой пористый керамический элемент, имеющий проницаемые поры. Поверхность стенок в порах покрыта металлом. Она предназначена для использования в качестве фильтра для фильтрации металлических расплавов.

Недостатком является узкая область применения, так как металл, покрывающий стенки, предопределяет тип обрабатываемого расплава. Кроме того, в существующих технологических процессах операции фильтрации и модифицирования производятся последовательно и разделены во времени. В зависимости от времени выдержки металла в печи эффект модифицирования может ослабляться или даже пропадать совсем.

Задачей изобретения является комплексная обработка расплавленного металла, т.е. фильтрационное рафинирование с одновременным его эффективным модифицированием, что ведет к повышению качества изделия, получаемого из расплава.

В изобретении предлагается пористая керамическая структура, состоящая из пористого керамического элемента с проницаемыми порами, на поверхность стенок которых нанесен порошкообразный реагент в количестве ≅0,1% от пропускаемой через поры массы обрабатываемого вещества. В качестве реагента может быть использован ультрадисперсный порошок, углеродсодержащий порошок.

При получении сплавов операции фильтрации и модифицирования являются обязательными. В зависимости от пропускаемого типа расплава выбираются состав керамики, ее структура, обладающая определенными параметрами, например термостойкостью, огнеупорностью, размерами пор и т.д., а также порошкообразный реагент, имеющий разные структуру и свойства.

Фильтруемый расплав, перемещаясь через поры структуры, контактирует со всей поверхностью, на которую нанесено покрытие. Вследствие этого идет смывание нанесенного порошка в расплав. В отдельных случаях возможно химическое взаимодействие расплава с реагентом с образованием активных фаз.

Достаточно малый процент наносимого порошка ≅0,1% от пропускаемой через поры массы обрабатываемого вещества определяется дисперсностью самих частиц.

Значительно возросшая за счет предлагаемой структуры поверхность соприкосновения активизирует как процесс фильтрации, так и процесс модифицирования.

Использование ячеистой керамической структуры, например Al2O3 + ZrO2, TiO2 с покрытиями ультрадисперсными порошками при обработке жидкого чугуна приводит к значительному снижению в расплаве количества неметаллических включений как за счет эффекта механической задержки частиц, размер которых больше размера пор в структуре, так и удержания более мелких включений за счет адгезионных процессов в системе расплав - поверхность пор.

При использовании ультрадисперсных порошков типа SiC с размером частиц ≅0,5 мкм значительно снижается склонность модифицированного магнием чугуна к образованию цементита. Эффективность воздействия будет тем выше, чем меньше промежуток времени между началом модифицирования и кристаллизации чугуна. Высокая разветвленная поверхность ячеистой керамической структуры позволяет при малом количестве реагента ( ≅0,1 мас.%) обеспечить эффективное модифицирование расплава. Помещение структуры внутри литейной формы, сокращая время между началом модифицирования и кристаллизации чугуна, обеспечивает высокую эффективность модифицирования.

При приготовлении расплавов магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn их пропускают через пористую керамическую структуру с нанесенным слоем углеродсодержащего порошка, например графита или пироуглерода на стенки пор. При пропускании через поры происходит его фильтрация и протекание химической реакции Mg-Al-Zn. Образующийся карбид алюминия обеспечивает модифицирование сплавов. В результате этого исключается брак отливок по флюсовой коррозии за счет фильтрации и обеспечивается измельчение зерна, что улучшает технологические и эксплуатационные свойства сплавов.

Внутри литейной формы устанавливают пористую керамическую структуру Al2O3 + ZrO2 и наносят покрытие SiC с размером частиц ≅0,5 мкм в количестве 0,05 и 0,1% от массы заливаемого жидкого чугуна. Структура служит фильтром и позволяет в высокопрочном чугуне с шаровидным графитом, модифицированном в ковше Ni-Mg лигатурой, снизить на 12-15% количество неметаллических включений ("черных пятен") в теле отливок, устранить структурно-свободный цементит и обеспечить в литом клиновом образце получение перлитно-ферритной структуры с параметрами:
Временное сопротивление разрыву σв 600-620 мПа;
Относительное удлинение δ 5-7%.

В литниковую систему литейной формы помещают пенокерамическую структуру с нанесенным слоем пироуглерода в количестве 0,06% от массы пропускаемого сплава Мл.5 (Mg-Al-Zn).

Механические свойства после термической обработки по режиму Т 6 составляли:
Временное сопротивление разрыву σв 260-280 мПа;
Относительное удлинение δ 4-6%.

За счет фильтрации уменьшился на 10% брак отливок по флюсовой коррозии по сравнению с технологическим процессом с применением угольного фильтра.

Похожие патенты RU2022039C1

название год авторы номер документа
ВЫСОКОАЛЮМИНИЕВЫЙ ЧУГУН 1998
  • Косников Г.А.
  • Морозова Л.М.
  • Каплуновский Ю.А.
RU2139950C1
СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ СЕРОГО ЧУГУНА 2006
  • Анциферов Владимир Никитович
  • Порозова Светлана Евгеньевна
  • Кульметьева Валентина Борисовна
  • Матыгуллина Елена Вячеславовна
RU2341572C2
МОДИФИЦИРУЮЩИЙ ФИЛЬТР 2003
  • Маргария Тома
  • Крэйг Доналд Б.
  • Обри Леонард С.
RU2301836C2
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА И СИЛУМИНА 2010
  • Сенкус Витаутас Валентинович
  • Селянин Иван Филипович
  • Гетман Александр Анатольевич
  • Дорошилов Алексей Викторович
  • Сенкус Валентин Витаутасович
  • Стефанюк Богдан Михайлович
  • Володина Людмила Всеволодовна
  • Конакова Нина Ивановна
  • Баженов Сергей Сергеевич
  • Архипова Елена Сергеевна
RU2439166C2
Модификатор для железоуглеродистых расплавов и способ его изготовления 2021
  • Дынин Антон Яковлевич
  • Гольдштейн Владимир Яковлевич
  • Токарев Артем Андреевич
  • Бакин Игорь Валерьевич
  • Новокрещенов Виктор Владимирович
  • Усманов Ринат Гилемович
  • Каляскин Артем Владимирович
RU2776573C1
Проволока с наполнителем для внепечной обработки металлургических расплавов 2019
  • Дынин Антон Яковлевич
  • Бакин Игорь Валерьевич
  • Новокрещенов Виктор Владимирович
  • Усманов Ринат Гилемович
  • Токарев Артем Андреевич
  • Рысс Олег Григорьевич
RU2723863C1
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА 2003
  • Викулин В.В.
  • Гурина Т.В.
  • Шкарупа И.Л.
RU2254377C1
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 1999
  • Лезник И.Д.
  • Павлюков Ю.С.
  • Шкарупа И.Л.
RU2143008C1
СПОСОБ ЛИТЬЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2015
  • Знаменский Леонид Геннадьевич
  • Ивочкина Ольга Викторовна
  • Варламов Алексей Сергеевич
RU2596933C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ 2005
  • Караник Юрий Апполинарьевич
RU2283873C1

Реферат патента 1994 года ПОРИСТАЯ КЕРАМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА

Пористая керамическая структура может быть использована в литейном производстве и металлургии для комплексной обработки расплавленного металла, т. е. фильтрационного рафинирования с одновременным эффективным модифицированием. Сущность: пористая керамическая структура состоит из пористого керамического элемента с проницаемыми порами, на поверхность стенок которых нанесен порошкообразный реагент в количестве ≅ 0,1 % от проходящей через поры массы обрабатываемого вещества. В качестве реагента может быть использован ультрадисперсный или углеродсодержащий порошок. 2 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 022 039 C1

1. ПОРИСТАЯ КЕРАМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА, состоящая из пористого керамического элемента с проницаемыми порами, на поверхность стенок которых нанесено покрытие, отличающаяся тем, что в качестве покрытия использован порошкообразный реагент в количестве ≅ 0,1% от пропускаемой через поры массы обрабатываемого вещества. 2. Структура по п.1, отличающаяся тем, что в качестве порошкообразного реагента использован ультрадисперсный порошок. 3. Структура по п.1, отличающаяся тем, что в качестве порошкообразного реагента использован углеродсодержащий порошок.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1994 года RU2022039C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Заявка ФРГ N 3539522, кл
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1

RU 2 022 039 C1

Авторы

Косников Г.А.

Морозова Л.М.

Шеметев Г.Ф.

Чайкун Е.В.

Даты

1994-10-30Публикация

1992-07-17Подача