КОКИЛЬ Российский патент 2004 года по МПК B22D15/00 

Изобретение относится к области литейного производства, точнее к конструкциям кокилей для производства отливок.

Известны вытряхные и разъемные кокили [1]. Кокили широко используются в литейном производстве.

Известны также современные кокили, снабженные различными приспособлениями для улучшения технологического процесса и повышения качества отливок [2, 3, 4]. Недостатком известных кокилей является сложность конструкции.

Известно применение вытряхных кокилей для слива ковшовых остатков чугуна и утилизации чугунной и стальной стружки путем загрузки в кокиль стружки и заливки ее ковшовыми остатками чугуна [5]. Полученный чугунно-стружечный брикет затем используют как шихтовый материал вагранок, что позволяет снизить себестоимость чугуна и утилизировать стружку. Утилизация стружки является актуальной технической задачей.

Однако конструкция известного вытряхного кокиля не обеспечивает получение металло-стружечного брикета с равномерной толщиной литой стенки. В верхней части литая стенка имеет минимальную толщину, а в нижней части стенка вообще не образуется, так как металл не затекает под слой стружки. Это приводит к высыпанию стружки во время транспортировки, а во время плавки - к повышенному ее угару (до 50-60%). Это сводит на нет экономию за счет использования в шихте малоценных отходов (стружка, обрезь, высечка).

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является кокиль вытряхного типа, представляющий из себя металлическую форму, покрытую противопригарной краской и снабженную заливочной чашей и цапфами для подъема и переворота кокиля [6]. Кокиль с целью получения металло-стружечного брикета снабжен металлическим контейнером, установленным в форме с зазором между ним и стенками кокиля. Зазор обеспечивается жеребейками. Недостатками кокиля является сложность конструкции, необходимость использования дорогостоящих металлических штампованных контейнеров и жеребеек, что увеличивает себестоимость утилизации стружки. Кроме того, литниковая чаша с одним каналом не обеспечивает получение брикета с равномерной толщиной литой стенки. Это объясняется тем, что при таком одностороннем подводе жидкого металла в кокиль при соприкосновении его с холодным металлическим контейнером происходит застывание металла, что препятствует его затеканию во все области зазора между контейнером и стенками кокиля. В конечном итоге это приводит в некоторых случаях к получению брикетов без литой стенки в нижней части и в местах, удаленных от заливочной чаши.

Изобретение направлено на разработку такой конструкции кокиля, которая обеспечивала бы равномерную толщину литой стенки при минимальной себестоимости кокиля и упрощении его конструкции.

Задача решена тем, что в кокиле для изготовления металлостружечного брикета вытряхного типа, покрытом противопригарной краской и содержащем заливочную чашу и цапфы для его подъема и переворота, внутренняя поверхность кокиля поверх слоя краски имеет облицовочный слой из легковозгоняемого или легкоплавкого материала, а в заливочной чаше выполнены литниковые каналы, расположенные по периметру верхнего торца облицовочного слоя. Облицовочный слой выполнен из пенополистирола или из парафиностеариновой смеси.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлен кокиль в вертикальном фронтальном разрезе, где цифрами обозначены: 1 - металлическая форма, 2 - облицовочный слой, 3 - цапфы, 4 - литниковая чаша, 5 – стружка.

Предлагаемый кокиль состоит из металлической формы 1, снабженной цапфами 3 для транспортировки, подъема, переворота и установки кокиля. Поверхность кокиля внутри покрыта слоем противопригарной краски (на фиг. не показано). Поверх слоя краски внутренняя поверхность кокиля облицована слоем 2 легковозгоняемого или легкоплавкого материала (пенополистирол или парафиностеариновая смесь). Толщина слоя составляет 10-20 мм.

В верхней части кокиля смонтирована литниковая чаша 4, литниковые каналы которой выполнены по периметру верхнего торца облицовочного слоя 2 и равномерно распределены по длине. Это необходимо для равномерного ввода металла в область облицовочного слоя и одновременной возгонки или расплавления материала слоя по всему его периметру, что способствует равномерному заходу металла в боковые и нижние части кокиля.

Кокиль работает следующим образом. Сначала кокиль готовят к заливке: очищают, красят, просушивают слой краски. Затем в форме монтируют облицовочный слой 2, в качестве которого используют или отформованное изделие, повторяющее форму внутренней поверхности кокиля, или полистироотходы парафиностеариновой смеси в виде плиток.

Затем на облицовочный слой загружают порцию стружки, причем ее уровень выдерживают ниже верхнего среза кокиля на толщину литого слоя.

Затем на форме монтируют заливочную чашу и производят заливку чугуна. Жидкий металл по литниковым каналам, равномерно распределенным по периметру облицовочного слоя, поступает на поверхность облицовки, которая под действием тепла металла возгоняется или оплавляется по всей площади контакта металла и материала слоя. Образовавшиеся пустоты заполняются жидким металлом, в результате чего в нижней части и с боковых сторон образуется равномерный по толщине литой слой. Затем после образования нижнего и бокового литого слоя уровень металла повышается, он заполняет пространство между стружкой и дном литниковой чаши и образует верхний литой слой.

В результате описанного образуется металлостружечный брикет, в середине которого сконцентрирована стружка, а по перифeрии образован литой чугунный слой, который во время плавки в вагранке защищает стружку от окисления и рассыпания и обеспечивает ее переплав без значительного угара.

В результате использования изобретения обеспечивается следующий положительный эффект:

1) Достигается получение металлостружечного брикета с равномерной по толщине литой стенкой по всей поверхности стружки. Это обеспечивается за счет равномерно распределенного по периметру слоя подвода металла из чаши в кокиль, а также отсутствием в кокиле металлического контейнеpa, на нагрев и частичное расплавление которого тратится значительное количество тепла металла, в результате чего его жидкотекучесть может снижаться. Предлагаемый кокиль обеспечивает свободный доступ жидкого металла во все области облицовочного слоя без снижения его температуры и жидкотекучести, что способствует получению сплошного и равномерного по толщине литого слоя. Использование облицовочного слоя из легковозгоняемых или легкоплавких материалов позволяет снизить потери тепла металла и уменьшение его жидкотекучести.

2) Исключается высыпание стружки из брикета при транспортировке и плавке по причине некачественной литой оболочки.

3) Снижается угар стружки во время плавки. При использовании брикетов, изготовленных в кокиле-прототипе, угар стружки по причине некачественной литой стенки (негерметичность и неравномерная толщина) может достигать 50-60%, а при использовании брикетов, изготовленных в предлагаемом кокиле, угар составляет 3-5%, что в 10-30 раз меньше.

4) Предлагаемый кокиль прост по конструкции, менее металлоемок. Его себестоимость по причине отсутствия дорогостоящих контейнера и жеребеек в 2-3 раза меньше, чем кокиля-прототипа. По изобретению проведены испытания, получены положительные результаты. Кокиль предлагаемой конструкции найдет применение в литейном производстве для утилизации стружки и других малоценных отходов с целью использования их в качестве шихтовых материалов.

Источники информации

1. Дубинин Н.П. Кокильное литье. - М.: Машиностроение, 1967.

2. АС СССР № 933221, БИ № 21, 07.06.82.

3. AC СССР № 935210, БИ № 22, 15.06.82.

4. AC СССР № 935209, БИ № 22, 15.06.82.

5. Мариенбах Л.М. Металлургические основы ваграночного процесса. - М.: Машгиз, 1960.

6. SU 1731419 A1, B 22 D 15/00, 07.05.1990.

Кокиль вытряхного типа предназначен для изготовления металлостружечного брикета. Кокиль содержит заливочную чашу и цапфы для его подъема и переворота. Внутренняя поверхность кокиля покрыта слоем краски и облицована слоем из легковозгоняемого или легкоплавкого материала. В заливочной чаше выполнены литниковые каналы, расположенные по верхнему торцу облицовочного слоя. Жидкий чугун из заливочной чаши по литниковым каналам равномерно поступает на поверхность облицовочного слоя. Облицовочный слой возгоняется или расплавляется. Образующиеся пустоты заполняются металлом. Между стружкой и стенками кокиля образуется литой чугунный слой равномерной толщины. Во время плавки в вагранке этот слой защищает стружку от окисления. Обеспечивается снижение угара стружки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Кокиль для изготовления металлостружечного брикета вытряхного типа, покрытый противопригарной краской и содержащий заливочную чашу и цапфы для его подъема и переворота, отличающийся тем, что внутренняя поверхность кокиля поверх слоя краски имеет облицовочный слой из легковозгоняемого или легкоплавкого материала, а в заливочной чаше выполнены литниковые каналы, расположенные по периметру верхнего торца облицовочного слоя.2. Кокиль по п.1, отличающийся тем, что облицовочный слой выполнен из пенополистирола.3. Кокиль по п.1, отличающийся тем, что облицовочный слой выполнен из парафиностеариновой смеси.