ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБОГРЕВА ПРИБЫЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ Российский патент 1998 года по МПК B22D7/10 B22D27/06 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам экзотермических смесей для обогрева прибыльных частей линейных форм при получении отливок из чугуна.

Известна экзотермическая смесь для обогрева прибыльных частей литейных форм следующего состава, мас.%:
Порошок отработанных угольных электродов электродуговых печей - 3,0-4,0
Ферросилиций - 2,0-3,0
Ферромарганец - 0,5-0,8
Железоалюминиевый термит - Остальное.

Недостатком известной экзотермической смеси является высокая температура воспламенения (около 1400^oC), требующая применения для ее поджигания специальных запальных таблеток, состоящих из диоксида бария (BaO₂)-75%, алюминиевого порошка - 22% и магниевого порошка - 3%.

Целью изобретения является снижение температуры воспламенения экзотермической смеси для возможности ее реагирования от контакта с жидким чугуном.

Поставленная цель достигается предлагаемым составом экзотермической смеси, которая дополнительно к порошку отработанных угольных электродов, ферросилицию, ферромарганцу и железоалюминиевому термиту содержит плавиковый шпат (флюорит), снижающий на 150-200^oC температуру ее воспламенения. Гранулометрический состав экзотермической смеси в мм: железоалюминиевый термит 0,1-0,63; электродный порошок до 0,1; ферросплавы и плавиковый шпат до 3.

В составе экзотермической смеси предпочтительно использовать ферросилиций марки ФС 75 И ферромарганец марки ФМн 75.

Железоалюминиевый термит представляет собой порошкообразную смесь алюминиевого порошка и оксидов железа в виде железной скалины или руды. В зависимости от содержания активного алюминия в алюминиевом порошке и кислорода в железной окалине термит имеет следующий состав, в мас.%:
Алюминиевый порошок - 22-26
Железная окалина или руда - 74-78.

Средний выход термитной стали при сгорании железоалюминиевого термита составляет 55%.

Пределы содержания компонентов в предлагаемой экзотермической смеси определены расчетом. В табл. 1 приведен расчет предельных значений химического состава термитного чугуна, получение которого обеспечивается предлагаемой экзотермической смесью. Расчет химического состава термитного чугуна проведен на 1 кг экзотермической смеси. Средние проценты усвоения химических элементов термитным чугуном из составляющих экзотермической смеси (углерода из электродного порошка, кремния из ферросилиция и марганца из ферросилиция и марганца из ферромарганца приняты 55%) на основании экспериментальных данных. Химические составы термитного металла и ферросплавов приняты, исходя из средних практических данных.

Из приведенного расчета видно, что предлагаемый состав экзотермической смеси обеспечивает получение термитного чугуна практически любого химического состава, находящегося в области серых чугунов.

Для химического и металлографического анализов изготавливали и сжигали в специальном огнеупорном тигле порции смеси массой 2,5 кг с содержанием составляющих по нижнему, среднему и верхнему расчетным пределам содержания составляющих. Поджигание смеси проводили термитной спичкой. Составы испытанных экзотермических смесей приведены в табл.2. Результаты химического анализа полученного термитного чугуна приведены в табл.3.

По результатам химического и металлографического анализов полученного термитного чугуна установлено, что его химической состав и микроструктура соответствуют требованиям стандарта для отливок из серого чугуна повышенного качества (ГОСТ 1412-70).

Предлагаемая экзотермическая смесь предназначена для питания чугунных отливок, склонных к образованию усадочных раковин, термитным чугуном.

На фиг.1 изображена литейная форма в сборе перед заливкой, общий вид; на фиг 2. - литейная форма в сборе после заливки, общий вид.

Прибыльную часть литейной формы (см. фиг.1) выполняют в виде огнеупорной оболочки 1. В нижней части оболочки выполняют питающее отверстие 2, сообщающееся с тепловым узлом отливки. Питающее отверстие перекрывают стальной пластинкой 3 толщиной 0,5-1,0 мм и полость оболочки заполняют экзотермической смесью 4. Сверху огнеупорную оболочку закрывают крышкой 5 с вентиляционным отверстием 6.

В процессе заливки (см. фиг. 2) жидкий чугун заполняет полость формы и разогревает стальную пластину 3 до 1300-1320^oC. В результате разогрева стальной пластинки загорается экзотермическая смесь 4.

В процессе горения смеси в прибыльной части литейной формы образуется высоко перегретый жидкий чугун, питающий отливку в процессе ее затвердевания, а термитный шлак всплывает в верхнюю часть прибыли. Высокая температура термитного чугуна (свыше 2100^oC) обеспечивает эффективное питание отливок через питающие отверстия небольшого размера при минимальном расходе жидкого металла.

Использование: для обогрева прибыльных частей литейных форм. Смесь содержит железоалюминиевый термит, электродный порошок, ферросилиций, ферромарганец и для обеспечения получения в прибыльной части формы жидкого серого чугуна, аналогичного по составу чугуну, заливаемому в литейную форму, она дополнительно содержит измельченный до 3 мм плавиковый шпат (флюорит) при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: железоалюминиевый термит 90,2 - 93,0; порошок отработанных угольных электродов электродуговых печей 3,0 - 4,0; ферросилиций 2,0 - 3,0; ферромарганец 0,5 - 0,6; плавиковый шпат 1,5 - 2,0 (флюорит). 2 ил., 3 табл.

Экзотермическая смесь для обогрева прибыльных частей литейных форм, включающая железоалюминиевый термит, порошок отработанных угольных электродов электродуговых печей, ферросилиций, ферромарганец, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит измельченный до 3 мм плавиковый шпат при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Железоалюминиевый термит - 90,2 - 93,0
Порошок отработанных угольных электродов электродуговых печей - 3,0 - 4,0
Ферросилиций - 2,0 - 3,0
Ферромарганец - 0,5 - 0,8
Плавиковый шпат - 1,5 - 2,0и