ШЛАКОУЛАВЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ Российский патент 2003 года по МПК B22C9/08 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к литниковым системам, применяемым для литейных форм, и может быть использовано при изготовлении отливок из черных и цветных сплавов.

Известно шлакоулавливающее устройство в литейной форме в виде горизонтальной полости со встроенным фильтрующим элементом для повышения эффективности очистки расплава от неметаллических включений, засоров и шлака [1]. Фильтрующим элементом служит сетка металлическая или изготовленная из стержневой смеси, огнеупорного состава или керамики.

Недостатком такой конструкции является низкая эффективность улавливания включений.

Известно шлакоулавливающее устройство в литейной форме, содержащее вертикально или горизонтально встроенный пенокерамический фильтр [2].

Недостатком данной конструкции является невозможность ее применения для крупных отливок, отливаемых в песчано-цементных формах, из-за закупорки отверстий фильтра включениями в процессе заливки, что приводит к снижению скорости или остановке течения расплава в литниковой системе. Кроме того, высока стоимость пенокерамических фильтров.

Наиболее близким к заявляемому является шлакоулавливающее устройство [3] в литейной форме, в виде полости, предусматривающей образование в ней центробежных усилий, в частности в виде бобышки - цилиндрической или усеченной конусообразной, воздействующих на вводимый в устройство по касательной к боковой поверхности полости расплав, причем к полости для вывода расплава подсоединен литниковый канал, примыкающий к ней по касательной в нижней ее части, при этом потоку расплава в полости придается вращательное движение. Такая конструкция шлакоуловителя способствует улавливанию большей части неметаллических включений за счет действия на твердые частицы центробежных, выталкивающих сил и сил, обусловленных разностью удельных весов включений и расплава.

Недостатком такой конструкции является то, что не улавливаются первые порции металла, обогащенные различными включениями, а также то, что центробежные усилия неравномерны по всему объему формы. Кроме того, не все частицы шлака улавливаются таким устройством.

Заявляемое изобретение решает задачу создания шлакоулавливающего устройства, эффективно удерживающего неметаллические включения в расплаве.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является более эффективное удержание неметаллических включений, в том числе и в первых порциях расплава, за счет формирования слоя расплава, подвергающегося наибольшему воздействию центробежных усилий, благодаря направляющим выступам на вставке вблизи боковых стенок формы устройства. Кроме того, удержание может быть еще более эффективным за счет механического удержания неметаллических включений путем фильтрации через вставку.

Этот технический результат достигается тем, что в шлакоулавливающем устройстве в литейной форме, выполненном в виде полости-бобышки, предусматривающей образование в ней центробежных усилий, воздействующих на вводимый по касательной к боковой поверхности полости-бобышки расплав, содержащем, кроме того, питатель в виде канала для вывода расплава из металлоприемника, сообщающегося с полостью в нижней ее части, между металлоприемником и бобышкой коаксиально установлена вставка, выполненная с выступом для образования зазора между стенками полости бобышки и выступом, причем во вставке выполнено отверстие, соединяющее полость бобышки с металлоприемником.

При этом для дополнительного улавливания неметаллических включений на вставке может быть установлен фильтрующий элемент.

Шлакоулавливающее устройство в литейной форме выполнено (чертеж) в виде полости-бобышки 1, форма которой выполнена с возможностью создания в введенном в полость расплаве центробежных усилий, например, полость-бобышка может быть выполнена цилиндрической. С бобышкой в ее нижней части соединен литниковый ход 2, выполненный с возможностью введения через него расплава в бобышку по касательной к боковой поверхности полости-бобышки. На дне бобышки между полостью-бобышкой и металлоприемником 6, расположенным в нижней части бобышки, коаксиально установлена вставка 3, выполненная с выступом 7 для направления первых порций металла. Зазор 8 между стенками бобышки и выступом 7 образует полость. В центральной части вставки выполнены фильтрующие отверстия 9, соединяющие полость-бобышку с металлоприемником 6. Вставка может дополнительно содержать встроенный фильтрующий элемент 5. Металлоприемник 6 соединен с питателем 4. Как и во всех известных системах, заполнение полости бобышки обеспечивается замкнутой литниковой системой, имеющей меньшее пропускное сечение выводящего канала 4 по отношению к вводящему литниковому ходу 2 (см. чертеж - вид спереди и сверху).

Расплав вводят из литникового хода 2 в полость-бобышку 1 по касательной, благодаря чему расплав приобретает центробежное движение. При этом вначале расплав оказывается замкнутым в зазоре 8 между стенками полости-бобышки и выступом 7 вставки 3, образующем полость, благодаря чему на весь объем расплава действуют центробежные усилия, выталкивающие неметаллические включения из расплава. Причем в зазоре 8 расплав подвергается наибольшему воздействию центробежных усилий, которые способствуют перемещению и всплытию неметаллических включений, их концентрации вначале в верхней части полости, образуемой в зазоре 8, а затем, по мере заполнения бобышки, в центральной верхней части полости бобышки. Как и во всех известных системах, заполнение полости бобышки обеспечивается замкнутой литниковой системой, имеющей меньшее пропускное сечение выводящего канала 4 по отношению к вводящему литниковому ходу 2 (см. вид спереди и сверху). Литниковый ход 2, выполненный с возможностью введения расплава по касательной к боковой поверхности бобышки, обеспечивает непрерывное вращение металла в полости 1, что способствует эффективному всплыванию частиц. Так как первые порции расплава попадают в полость, образуемую в зазоре 8, то из нее же первые порции очищенного металла из слоя, находящегося у выступа 7 вставки, образующего зазор между стенкой полости бобышки и вставкой, попадают через отверстия 9 вставки 3 в металлоприемник 6. По мере дальнейшего поступления металла полость бобышки заполняется расплавом. Нижние слои предварительно очищенного таким образом расплава постоянно поступают из полости, образуемой в зазоре через отверстия 8 вставки 3 в металлоприемник 6. Незначительное количество неметаллических включений, находящихся в нижних слоях расплава, дополнительно механически удерживаются, путем фильтрации с помощью фильтрующего элемента 5. Затем предварительно очищенный расплав самотеком поступает через отверстия цилиндрической вставким в металлоприемник 6.

Такая конструкция позволяет уловить неметаллические включения из первых порций заливаемого расплава, что важно, т.к. эта часть расплава наиболее обогащена включениями.

Применение двойной очистки в шлакоулавливающем устройстве позволяет обеспечить требуемую чистоту расплава. Предварительная очистка исключает преждевременное закупоривание отверстий фильтра.

Фильтрующий элемент вставки 3 может быть выполнен в виде жесткой фильтровальной сетки, имеющей форму цилиндра с отверстиями. Она может быть изготовлена из стержневой смеси, огнеупорного состава, керамики или пенокерамики.

Использование устройства позволит увеличить эффективность рафинирования расплава.

Источники информации
1. Рыжиков А.А. Технологические основы литейного производства. М.: Машгиз, 1962 г.

2. J. J. Valekx (Нидерланды). Влияние переменных параметров на работоспособность пенокерамических фильтров. Доклад. Международный конгресс литейщиков. Гаага - 1993.

3. Рабинович Б. В. Введение в литейную гидравлику. М.: Машиностроение. 1966 г.

4. Галдин Н. М. , Чистяков В.В., Шатульский А.А. "Литниковые системы и прибыли для фасонных отливок". М.: "Машиностроение", 1992 г.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении отливок из черных и цветных сплавов. Шлакоулавливатель выполнен в виде полости-бобышки и металлоприемника, между которыми размещена вставка. Вставка выполнена с выступом, образующим зазор между стенками полости-бобышки. Вставка может содержать встроенный фильтрующий элемент. Металлоприемник соединен с питателем, который имеет меньшее пропускное сечение, чем литниковый ход. Расплав вводят из литникового хода в полость-бобышку по касательной, благодаря чему он приобретает центробежное движение. Наибольшему воздействию центробежных сил расплав подвергается в зазоре между полостью-бобышкой и выступом вставки. Это способствует очищению первых порций металла от шлаков. По мере очищения расплава от шлаков в полости-бобышке он поступает в металлоприемник, а затем по питателю - в форму. Дополнительная очистка расплава осуществляется при прохождении его через фильтр. Обеспечивается требуемая чистота расплава, исключается преждевременное закупоривание фильтра. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Шлакоулавливающее устройство в литейной форме, выполненное в виде полости-бобышки, предусматривающей образование в ней центробежных усилий, воздействующих на вводимый по касательной к боковой поверхности полости-бобышки расплав, содержащее, кроме того, питатель в виде канала для вывода расплава из металлоприемника, сообщающегося с полостью в нижней ее части, отличающееся тем, что между металлоприемником и полостью-бобышкой коаксиально установлена вставка, выполненная с выступом для образования зазора между стенками полости-бобышки и выступом, причем во вставке выполнено отверстие, соединяющее полость-бобышку с металлоприемником. 2. Шлакоулавливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что во вставке установлен фильтрующий элемент.