Способ получения центробежнолитого железоуглеродистого тигля с защитным слоем на внутренней поверхности Российский патент 2025 года по МПК B22D13/00 C22C38/06 C21B15/02 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способу получения с помощью центробежного литья железоуглеродистого тигля с защитным слоем на внутренней поверхности, и может найти применение в различных отраслях промышленности, связанных с производством литых тиглей типа стакан.

Широкое распространение получили металлические тигли, изготовляемые из чугуна и стали (Г.И. Эскин и др. Точное литье деталей авиационных агрегатов из алюминиевых сплавов. М.: Машиностроение, 1967 г., см. стр. 37-38). Применение тиглей из чугуна и стали при плавке алюминиевых и цинковых сплавов приводит к загрязнению расплава. Кроме того, металлические тигли не могут применяться для выплавки высокопрочных и коррозионностойких сплавов алюминия, т.к. не допускают высокого перегрева и требуют дополнительной защиты в виде керамических покрытий.

Наиболее близким к разрабатываемому способу и выбранным заявителем за прототип является способ центробежного литья для получения литых тиглей типа стакан по патенту РФ №2274513, включающий дозированную порционную заливку в металлическую форму расплавленного титана и последующее вращение металлической формы. Заливку литейной формы осуществляют в вакууме с остаточным давлением 10^-2 и 10^-4 мм рт. ст. Данный способ обеспечивает снижение дефектов газового и усадочного происхождения в металле, выплавленном в таком тигле, и повышает стойкость самого тигля.

Данный способ сложен по выполнению, так как осуществляется в вакууме, продолжителен во времени, так как осуществляется дозированной порционной заливкой расплава титана в форму и для получения нейтрального по свойствам тигля используют титан, металл высокой стоимости.

Задачей изобретения является получение тигля из железоуглеродистого сплава с защитным слоем на внутренней поверхности, обеспечивающего чистоту выплавленному в нем сплаву.

Техническим результатом изобретения является получение тигля из железоуглеродистого сплава с защитным слоем на внутренней поверхности, обеспечивающего чистоту выплавленному в нем сплаву.

Технический результат достигается за счет того, что в способе получения центробежнолитого железоуглеродистого тигля с защитным слоем на внутренней поверхности, включающем загрузку в литейную форму материала для получения тигля, вращение литейной формы, предусмотрены следующие отличия: в форму помещают графитовую вставку по рабочей поверхности формы, в качестве материала для получения тигля используют железоалюминиевый термит, воспламеняют термит, после прохождения термитной реакции форму вращают относительно вертикальной оси в течение 30-60 сек со скоростью 330-370 об/мин, извлекают из формы тигель.

Существенные признаки, характеризующие изобретение

Ограничительные признаки:

- загрузка в литейную форму материала для получения тигля,

- вращение литейной формы.

Отличительные признаки:

- в форму помещают графитовую вставку по рабочей поверхности формы,

- в качестве материала для получения тигля используют железоалюминиевый термит,

- воспламеняют термит,

- после прохождения термитной реакции форму вращают относительно вертикальной оси в течение 30-60 сек со скоростью 330-370 об/мин,

- извлекают из формы тигель.

Помещенная в форму графитовая вставка по рабочей поверхности формы предотвращает металлическую форму от разрушения высокотемпературным термитным расплавом, возникающим после прохождения термитной реакции, что сохраняет форму и позволяет получить в ней тигель. Используемый в качестве материала для получения тигля железоалюминиевый термит после воспламенения и прохождения термитной реакции образует термитный расплав, содержащий железо и шлак из оксида алюминия. Железо насыщается углеродом из графитовой вставки и окружающей среды. При последующем вращении литейной формы относительно вертикальной оси часть термитного расплава под действием центробежной силы поднимается вверх по графитовой вставке, образуя стенку тигля, и часть остается на дне формы, образуя дно тигля. Так как плотность шлака из оксида алюминия ниже плотности железа, то он под действием центробежной силы оседает на внутренней поверхности стенки тигля и его дне, образуя защитное покрытие на внутренней поверхности тигля из оксида алюминия. Так как оксид алюминия химически инертен и имеет высокую температуру плавления, то сформированное на его основе покрытие обеспечит чистоту сплава от примесей, полученного в таком тигле. Литейную форму вращают в течение 30-60 сек со скоростью 330-370 об/мин. До 30 сек вращения формы, как правило, не происходит кристаллизация расплава металла, а после 60 сек кристаллизация расплава металла завершается, этим обусловлен такой временной интервал.

При вращении со скоростью менее 330 об/мин не обеспечивается подъем металла для образования требуемой высоты и толщины стенки тигля, а при превышении скорости 370 об/мин происходит недопустимое утонение дна тигля.

Изобретение позволяет получить центробежнолитой железоуглеродистый тигель с защитным слоем на внутренней поверхности из оксида алюминия. Такой тигель получают из отходов производства, железоалюминиевого термита, представляющего собой смесь оксида железа с алюминием. Возникший на внутренней поверхности тигля вследствие вращения формы вокруг ее вертикальной оси защитный слой, обусловленный возникновением в ходе термитной реакции шлака в виде оксида алюминия, располагающийся под действием центробежной силы на внешней поверхности тигля, защитит получаемый в тигле сплав от попадания в него примесей. Это обеспечит нейтральность тигля и повысит стойкость тигля при эксплуатации.

Способ осуществляют следующим образом. В металлическую форму машины центробежного литья, например ЦЛВ-536 производства ООО «СибЛитКом», г. Новосибирск, вставляют графитовую вставку по рабочей поверхности формы. Загружают в литейную форму железоалюминиевый термит, например состава 21% алюминия марки А0, и остальное – металлургическая окалина. Воспламеняют термит и, после прохождения термитной реакции, начинают вращать форму в течение 30-60 сек, например 40 сек, относительно вертикальной оси. Вращают форму со скоростью 330-370 об/мин, например со скоростью 350 об/мин. После прекращения вращения формы полученный тигель охлаждается в форме около 30 мин. Затем тигель извлекают из формы.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ получения центробежнолитого железоуглеродистого тигля с защитным слоем на внутренней поверхности включает установку по рабочей поверхности литейной формы графитовой вставки, загрузку в форму материала для получения тигля, вращение формы и извлечение из нее тигля. В качестве материала для получения тигля используют железоалюминиевый термит, который воспламеняют, а после прохождения термитной реакции форму вращают 30-60 с относительно вертикальной оси со скоростью 330-370 об/мин. Графитовая вставка предотвращает разрушение формы термитным расплавом, образующимся в результате термитной реакции, содержащим железо и шлак из оксида алюминия. Железо насыщается углеродом из вставки. При вращении формы, под действием центробежной силы, расплав поднимается вверх по вставке, образуя стенку тигля, а часть его остается на дне формы, образуя дно тигля, причем шлак, плотность которого ниже плотности железа, оседает на внутренней поверхности стенки тигля и его дне, образуя защитное покрытие из оксида алюминия. Обеспечивается получение тигля из железоуглеродистого сплава с защитным слоем. 1 пр.

Способ получения центробежнолитого железоуглеродистого тигля с защитным слоем на внутренней поверхности, включающий загрузку в литейную форму материала для получения тигля, вращение литейной формы, отличающийся тем, что в литейную форму помещают графитовую вставку по рабочей поверхности формы, в качестве материала для получения тигля используют железоалюминиевый термит, воспламеняют термит, после прохождения термитной реакции литейную форму вращают относительно вертикальной оси в течение 30-60 с со скоростью 330-370 об/мин, извлекают из литейной формы тигель.