Устройство для модифицирования жидкого металла Советский патент 1984 года по МПК B22D27/20 B22C9/06 

Изобретение относитсяк металлур гии, в частности к литейному производству, и может быть использовано для модифицирования жидкого металла легкоиспарякядимися веществами. Известны устройства, предназначенные для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом модифи цированием в литейной форме, состоя щие из литниковой чаши, стояка, реа ционной камеры, шлак-оуловителя и пи тателя fl . Однако наличие в указанном устро стве реакционной -камеры (где происх дит обработка чугуна) усложняет: из готовление литниковой системы и уве личивает ее размеры, что уменьшает выход годного (за счет увеличения возврата) При этом возможно попада ние в отливку нерастворившихся частиц модификатора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для модифицирования в форме серого высокопрочного чугунов, включающее литниковую чашу,стопор, стояки реа ционную камеру - сосуд для размещения модификатора, выполненный в вид стержня 2. В известном устройстве модифици рующий вкладыш расположен в стержне который установлей непосредственно в литниковой чаше. Однако при раств рении модификатора в виде модифициругадего вкладыша в расплаве в откры той .чаше на воздухе неизбежно его. окисление и ошлакование, что ведет к засорению отливки неметаллически ;ми включениями и, как следствие, неполному усвоению модификатора, тем более что скорость растворения вкла дыша непостоянна во времени, так как меняется его поверхность. Кроме того, при использовании магнийсодержащих модификаторов возможен пироэффект и, следовательно, неполное усвоение расплавом магния и засор отливки неметаллическими включениями. Не исключается также возможность отрыва в результате теплового удара И попадания в отливку нерастворившихся частиц модификатора. Цель изобретения - увеличение степени усвоения модификатора и повы шение качества отливок. Для достижения поставленной цели ,в устройстве для модифицирования жид кого металла, содержащем чашу, стопор, стояк, реакционную камеру для, размещения модификатора, реакционная камера выполнена в виде емкости с патрубком, введенным в стояк на глубину 0,85-0,95 его высоты, причем выходное отверстие патрубка равно 0,2-0,4 диаметра стояка. На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид-, , Устройство имеет литниковую чашу 1, камеру с модификатором 2, стопор 3/ стояк 4, патрубок 5 и литник 6. Устройство работает следующим образом. Стопором 3 закрывается отверстие стояка 4, Жидкий металл подается в литниковую чашу 1 и, омывая камеру 2 . с модификатором, расплавляет и далее возгоняет внутри нее модификатор, например магний. Затем Стопор 3 убирается и жидкий металл поступает в стояк 4, расплавляя пробку, парообразный модификатор под действием избыточного давления подается в стоик 4 и далее в литник б. Вихревые воронки в литниковой системе обычно вызывают вредные последствия, но в данном случае они способствуют засасыванию металлом паров магния и дальнейшему продвижению их .с потоком в литейную полость. Выходное сечение патрубка на глубине 0,85-0,95 высоты стояка как раз попадает в зону действия вихря, который образуется при поступлении металла из стояка в шлакоуловитель. Совместно с гидростатическим напором вихрь препятствует всплыванию пузырьков магния. Расположение на этих глубинах выходного сечения патрубка частично гасит вихревые воронки, препятствуя попаданию воздуха в литейную полость. Исследования проводят в камерах, выполненных из алунда () и в камерах из нержавеющей стали при температурах обработки чугуна. Время прогрева для огнеупорной камеры (из 20 с, а для теплопроводной (из нержавеющей стали) 5с. Испарение магния происходит из расплава, поэтому оно не зависит от кусковатости магнийсодержащего сплава. Исследования ведут по кинетике испарения магния из сплавов Си - М и Си - Mg-S-i с различным содержанием магния. Давление паров магния при содержании магния 25% в Со-Мг,-сш1аве составляет 0,08-0,09 МПа (0,8-0,9атм) В литниковой системе и в полости самой формы давление меньше вслед ствие- того, что объем литейной формы значительно больше объема камеры. Пример. Модифицированию парами магния подвергают чугун следунлцего химического состава, вес.%: углерод 3,35; кремний 2,12; марганец 0,85; фосфор 0,09; сера 0,030. Исследуют влияние расположения и размеров выпускного сечения патрубка на структуру и свойства проб с виде плит весом 50 кг, а также заливкой проб на механические свойства чугуна . В качестве модификатора используют сплав магния с медью (25% магния). Размеры стояка: высота 500 и диаметр 30 мм.

Получают чугун марки ВЧ 42-12. Температура чугуна 1390-1400 С.

Результаты обработки представлены в табл, 1.

Как видно из табл. 1, расположения патрубка на глубине менее 0,85 высота стояка и при диаметре отверстия менее 0,2 диаметра стояка недостаточно для полного усвоения магния что косвенно подтверждается структурой и меха:ническими свойствами,

Расположение выпускного патрубка на Глубинах 0,85 высоты стояка и выше и при диаметрах 0,2-0,4 диаметра стояка ведет к полному усвоению магния и появлению в структуре только , шаровидного графита.

Расположение выпускного патрубка слишком близко к зумпфу стояка ведет к разкмву стенки формы и, как следствие, к засорам в теле отливки.

Плавкую пробу изготавливают из сплава Вуда.

Как видно из табл, 2, при диаметре отверстия выпускного патрубка меньшем 0,2 диаметра стояка в структуре литого металла наблюдается шаровидный и вермикулярный графит, что свидетельствует о недостаточности модифицирования. При выходном сечеНИИ 0,2; 0,3 иО,4 диаметра стояка в структуре чугуна наблюдается только шаровидный графит. При большем диаметре структура чугуна становится неоднородной по высоте отливки, т.е. расход модификатора увеличивается и первые порции металла промодифицированы, а последние промодифицированы недостаточно.

Расположение выпускного патрубка

0 слишком близко к зумпфу стояка ведет к р,азмыву стенки формы и к засорам в теле отливки.

Предлагаемое устройство для модифицирования жидкого металла позволит снизить брак по засорам на сложных отливках и сократить объем выборки и заварки дефектов в среднем на 25%, что составляет 12,5% от общего объема дефектов. Стоимость выборки дефектов на 1 т годного литья по существуквдер технологии состав,ляет 47,1 руб.

Экономический эффект от снижения объема выборки составляет 5,90руб/т, Кроме того, предлагаемое устройство позволяет снизить расход модификатора за счет повышения степени его усвоения примерно на 20%,

; Т.а l-i JLJL i

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, содержащее чашу, стопор, стояк, реакционную камеру для размещения модификатора, отличающеес я тем, чю, с целью увеличения степени усвоения модификатора и повышения качества отливок, реакционная камера выполнена в виде емкости с патрубком, введенным в стояк на глубину 0, его высоты, причем выходное отверстие патрубка равно 0,2-0,4 диаметра стояка.

П Примечание. ВГ- вермикулярный графит; ШГ - шаровидный графит; - перлит; Н. - высота стояка; Dg,- - диаметр стояка.

0,025

0,026

DCT0,038

0,036

D 0,038 0,040 DC 0,043 D 0,036 DT 0,047 0,029

Т а 6 л и ц а 2

ШГ+ВГ П70%

ШГ+П80% ШГ+П80% ШГ+П80%

ВГ + 40%ШГ П80%