СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРЕВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФОРМ ПРИ ЛИТЬЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОТЛИВОК ИЗ МАГНИЕВЫХ И АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК B22D7/00 B22D27/04 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при литье крупногабаритных отливок, в частности отливок из магниевых и алюминиевых сплавов.

Известен способ регулирования нагрева металлических форм при литье крупногабаритных отливок из магниевых и алюминиевых сплавов и устройство для его осуществления, включающий нагрев поверхности металлических форм с различной температурой по их высоте посредством нагревательных элементов (см. напр. А.с. СССР 1323223, В22D 7/00, опубл. 15.07.87).

Недостатком известного способа является неравномерность нагрева формы для литья снизу вверх для создания заданного градиента температур и не обеспечивает контролируемый и регулируемый процесс кристаллизации без образования внутренних дефектов в отливке.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа регулирования нагрева металлических форм при литье крупногабаритных отливок из магниевых и алюминиевых сплавов и устройства для его осуществления для обеспечения заданного градиента температур и контролируемого и регулируемого процесса кристаллизации без образования внутренних дефектов в отливке.

Поставленная задача решается тем, что в способ регулирования нагрева металлических форм при литье крупногабаритных отливок из магниевых и алюминиевых сплавов, включающем нагрев поверхности металлических форм с различной температурой по их высоте посредством нагревательных элементов, нагрев производят нагревательными элементами, которые размещают вдоль формы по ее высоте не менее чем по двум ярусам на расстоянии друг от друга, увеличивающимся в направлении сверху вниз при более двух ярусов нагревательных элементов по зависимости L×k, где L - расстояние между первым и вторым ярусами нагревательных элементов, а k - коэффициент увеличения расстояния между последующими ярусами равный 1,5 для второго и третьего ярусов, с увеличением этого коэффициента для каждого последующего яруса нагревательных элементов на 0,5, измеряют температуру поверхности формы в зонах нагревательных элементов и, при отклонении температуры от заданной для каждого яруса, осуществляют изменение теплоотдачи от одного или нескольких соответствующих нагревательных элементов, при этом устройство для регулирования нагреваметаллических форм при литье крупногабаритных отливок содержит нагревательные элементы, которые размещены вдоль формы по ее высоте не менее чем по двум ярусам на расстоянии друг от друга, увеличивающимся в направлении сверху вниз при использовании более двух ярусов нагревательных элементов по зависимости L×k, где L - расстояние между первым и вторым ярусами нагревательных элементов, а k - коэффициент увеличения расстояния между последующими ярусами равный 1,5 для второго и третьего ярусов, с увеличением этого коэффициента для каждого последующего яруса нагревательных элементов на 0,5, напротив нагревательных элементов установлены термопары, соединенные с системой управления тепловой мощностью каждого нагревательного элемента при отклонении температуры в соответствующем ярусе от заданной, тепловые элементы могут быть выполнены в виде инфракрасных горелок, а каждый нагревательный элемент выполнен с теплоизлучающей сеткой с ячейками, размер которых уменьшается по высоте снизу вверх в соотношении 1 к 2 или с пористой насадкой с объемной пористостью 60-70%.

Поскольку нагрев производят нагревательными элементами, которые размещают вдоль формы по ее высоте не менее чем по двум ярусам на расстоянии друг от друга, увеличивающимся в направлении сверху вниз при более двух ярусов нагревательных элементов по зависимости L×k, где L - расстояние между первым и вторым ярусами нагревательных элементов, а k - коэффициент увеличения расстояния между последующими ярусами равный 1,5 для второго и третьего ярусов, с увеличением этого коэффициента для каждого последующего яруса нагревательных элементов на 0,5, измеряют температуру поверхности формы в зонах нагревательных элементов и, при отклонении температуры от заданной для каждого яруса, осуществляют изменение теплоотдачи от одного или нескольких соответствующих нагревательных элементов, при этом устройство для регулирования нагрева металлических форм при литье крупногабаритных отливок содержит нагревательные элементы, которые размещены вдоль формы по ее высоте не менее чем по двум ярусам на расстоянии друг от друга, увеличивающимся в направлении сверху вниз при использовании более двух ярусов нагревательных элементов по зависимости L×k, где L - расстояние между первым и вторым ярусами нагревательных элементов, а k - коэффициент увеличения расстояния между последующими ярусами равный 1,5 для второго и третьего ярусов, с увеличением этого коэффициента для каждого последующего яруса нагревательных элементов на 0,5, напротив нагревательных элементов установлены термопары, соединенные с системой управления тепловой мощностью каждого нагревательного элемента при отклонении температуры всоответствующем ярусе от заданной, тепловые элементы могут быть выполнены в виде инфракрасных горелок, а каждый нагревательный элемент выполнен с теплоизлучающей сеткой с ячейками, размер которых уменьшается по высоте снизу вверх в соотношении 1 к 2 или с пористой насадкой с объемной пористостью 60-70%, обеспечивается заданный градиент температур и контролируемый и регулируемый процесс кристаллизации без образования внутренних дефектов в отливке.

Устройство для регулирования нагрева металлических форм при литье крупногабаритных отливок из магниевых и алюминиевых сплавов содержит нагревательные элементы, которые размещены вдоль формы по ее высоте не менее чем по двум ярусам на расстоянии друг от друга, увеличивающимся в направлении сверху вниз при использовании более двух ярусов нагревательных элементов по зависимости L×k, где L - расстояние между первым и вторым ярусами нагревательных элементов, а k - коэффициент увеличения расстояния между последующими ярусами равный 1,5 для второго и третьего ярусов, с увеличением этого коэффициента для каждого последующего яруса нагревательных элементов на 0,5. Напротив нагревательных элементов установлены термопары, соединенные с системой управления тепловой мощностью каждого нагревательного элемента при отклонении температуры в соответствующем ярусе от заданной.

Тепловые элементы могут быть выполнены в виде инфракрасных горелок, а каждый нагревательный элемент выполнен с теплоизлучающей сеткой с ячейками, размер которых уменьшается по высоте снизу вверх в соотношении 1 к 2 или с пористой насадкой с объемной пористостью 60-70%.

Способ регулирования нагрева металлических форм при литье крупногабаритных отливок из магниевых и алюминиевых сплавов осуществляют следующим образом.

Не заполненную расплавом металлическую форму, кокиль, нагревают посредством нагревательных элементов, выполненных, в частности, в виде инфракрасных горелок, имеющих теплоизлучающие сетки, нагреваемые смесью природного газа и воздуха заданного состава, которые размещены в зависимости от размеров формы по ее высоте не менее чем по двум ярусам на расстоянии друг от друга, увеличивающимся в направлении сверху вниз при более двух ярусов нагревательных элементов по зависимости L×k, где L - расстояние между первым и вторым ярусами нагревательных элементов, а k - коэффициент увеличения расстояния между последующими ярусами равный 1,5 для второго и третьего ярусов, с увеличением этого коэффициента для каждого последующего яруса нагревательных элементов на 0,5. Измеряют температуру поверхности формы в зонах нагревательных элементов и, приотклонении температуры от заданной для каждого яруса, осуществляют изменение теплоотдачи от одного или нескольких соответствующих нагревательных элементов, вплоть до отключения одного или нескольких нагревательных элементов. Расстояние L между первым и вторым ярусами нагревательных элементов было определено опытно-экспериментальным путем для конткретных типоразмеров кокилей предназаченных для литья крупногабаритных отливок из магниевых и алюминиевых сплавов и представляет наше ноу-хау. Использование на инфракрасных горелках теплоизлучающих сеток с ячейками, размер которых уменьшается по высоте снизу вверх в соотношении 1 к 2 или пористых насадок с объемной пористостью 60-70%, подобранных так же опытно-экспериментальным путем, позволило обеспечить высокую концентрацию тепловых потоков в заданном направлении. После прогрева формы и подтверждения системой контроля температуры о достижении заданных температур по высоте формы производится залив расплава.

Устройство для регулирования нагрева металлических форм может быть снабжено системой автоматической подачи смеси природного газа и воздуха, которая имеет возможность не только подавать заданный состав смеси, но и изменять его в зависимости от необходимой регулировки температур.

Изобретение относится к области металлургии. Нагрев металлических форм при литье крупногабаритных отливок из магниевых и алюминиевых сплавов регулируют путем размещения нагревательных элементов вдоль формы по ее высоте не менее чем по двум ярусам. Расстояние между нагревательными элементами увеличивается в направлении сверху вниз по зависимости L×k, где L - расстояние между первым и вторым ярусами нагревательных элементов, а k - коэффициент увеличения расстояния между последующими ярусами, равный 1,5 для второго и третьего ярусов. Для каждого последующего яруса нагревательных элементов этот коэффициент увеличивается на 0,5. В зонах нагревательных элементов измеряют температуру поверхности формы и, при отклонении ее от заданной для каждого яруса, изменяют теплоотдачу от соответствующих нагревательных элементов. Обеспечивается контролируемая и регулируемая кристаллизация, исключается образование внутренних дефектов в отливке. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

1. Способ регулирования нагрева металлических форм при литье крупногабаритных отливок из магниевых и алюминиевых сплавов, включающий нагрев поверхности металлических форм с различной температурой по их высоте посредством нагревательных элементов, отличающийся тем, что нагрев производят нагревательными элементами, которые размещают вдоль формы по ее высоте не менее чем по двум ярусам на расстоянии друг от друга, увеличивающемся в направлении сверху вниз при более двух ярусов нагревательных элементов по зависимости L×k, где L - расстояние между первым и вторым ярусами нагревательных элементов, а k - коэффициент увеличения расстояния между последующими ярусами, равный 1,5 для второго и третьего ярусов, с увеличением этого коэффициента для каждого последующего яруса нагревательных элементов на 0,5, измеряют температуру поверхности формы в зонах нагревательных элементов и, при отклонении температуры от заданной для каждого яруса, осуществляют изменение теплоотдачи по меньшей мере от одного соответствующего нагревательного элемента.

2. Устройство для регулирования нагрева металлических форм при литье крупногабаритных отливок из магниевых и алюминиевых сплавов, содержащее нагревательные элементы, которые размещены вдоль формы по ее высоте не менее чем по двум ярусам на расстоянии друг от друга, увеличивающемся в направлении сверху вниз при использовании более двух ярусов нагревательных элементов по зависимости L×k, где L - расстояние между первым и вторым ярусами нагревательных элементов, а k - коэффициент увеличения расстояния между последующими ярусами, равный 1,5 для второго и третьего ярусов, с увеличением этого коэффициента для каждого последующего яруса нагревательных элементов на 0,5, и установленные напротив нагревательных элементов термопары, соединенные с системой управления тепловой мощностью каждого нагревательного элемента при отклонении температуры в соответствующем ярусе от заданной.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что тепловые элементы выполнены в виде инфракрасных горелок.

4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что каждый нагревательный элемент выполнен с теплоизлучающей сеткой с ячейками, размер которых уменьшается по высоте снизу вверх в соотношении 1 к 2 или с пористой насадкой с объемной пористостью 60-70%.