Способ суспензионного литья стальных заготовок Советский патент 1988 года по МПК B22D7/00 B22D27/20 

(21)4071864/31-02

(22)28.05.86

(46) 15.08.88. Бюл. 30

(71)Институт проблем литья АН УССР

(72)С.С.Затуловский, Л.А.Мудрук, Д.Б.Джалилов и С.М.ПесковСкий (53) 621.746.58(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР №1080926, кл. в 22 D 7/00, 1941.

Авторское свидетельство СССР 499973, кл. С 22 D 7/06, 1976.

(54) СПОСОБ СУСПЕНЗИОННОГО ЛИТЬЯ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК

(57) Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при суспензионной заливке отливок. Цель изобретения - снижег ние количества усадочных дефектов за счет улучшения условий направленного затвердевания. Способ включает заливку жидкого металла и ввод дисперсных добавок при заполнении части объема отливки. После заполнения формы на 1/5-4/5 ее объема расход добавок снижают со скоростью 0,05-2 кг/с.i Изобретение относится к литейному рроизводству и может быть использова- чо при суспензионной заливке отливок.

Цель изобретения - снижение количе :тва усадочных дефектов за счет улуч- цения условий направленного затвердевания.

При суспензионном литье стальных :заготовок после заполнения литейной ормы на 1/5-4/5 объема ее рабочей полости расход добавок снижают со ско ростыо 0,05-2,0 кг/с.

Снижение расхода добавок, по мере заполнения литейной фЬрмы жидкой сталью, позволяет управлять процессом кристаллизации, получать отливки с различными свойствами в сечении, улуч шить питание и уменьшить расход добавок.

Способ осуществляется следующим образом.

ЧастБ объема формы заполняют жидким металлом и непрерывно вводят опре деленное постоянное количество дис- пе рсных добавок. Введенные в расплав частицы дроби нагреваются до температуры ликвиду.с, затем плавятся, выполняя функции внутренних теплостоков, снимают перегрев жидкой стали. С введением дисперсных инокуляторов вносят ся дополнительные либо активизируются эндоге-нные центры кристаллизации. Ука занное комплексное воздействие дисперсных инокуляторов приводит к ускорению и развитию объемного затвердевания отливок с образованием однородной дисперсной структуры литого метал ла. Суспензионную заливку ведут до заполнения 1/5-4/5 объема формы. Заполнение менее 1/5 объема формы с вво дом постоянного количества добавок не позволяет получить преимуществ суспензионной разливки - повышения дисперсности и однородности структуры, .снижения химической неоднородности, повьгаени е уровня и изотропности физи- ко-механических свойств металла по сечению отливки. При заполнении указанным способом более 4/5 объема формы с вводом постоянного количества добавок возникает опасность чрезмерного переохлаждения металла и фиксации усадочной раковины в полости отливки. После заполнения указанного объема отливки количество вводимых дисперсных добавок уменьшают с заданной скоростью в пределах 0,05- 2,0 кг/с. При снижении скорости рас

16262 2

хода добавок менее 0,05 кг/с не наблюдается существенных различий в структуре и качестве отливаемого ме- талла, усадочные дефекты не устраняются. Снижение скорости расхода более 2,0 кг/с приводит к резким изменениям в структуре металла, возникновению диквационной и структурной

Q неоднородности, а следовательно, и к резкому ухудшению механических и эксплуатационных свойств отливки, снижению эффективности суспензионной заливки. Резкое прекращение подачи до15 бавок приведет к возникновению резкой границы раздела, что отрицательно скажется на эксплуатационных характеристиках отливки. Металл отлитый предложенным способом, имеет

2Q плавно изменяющуюся в сечении структуру и свойства, которые регулируются с помощью изменения расхода дисперсных добавок.

При суспензионной разливке проис25 ходит объемная кристаллизация металла, сокращается продолжительность затвердевания. Это затрудняет питание центральных зон массивных стальных отливок, приводит к фиксации дефектов

30 усадочного происхождения в районе стержней и подприбыльной части. Снижение количества вводимых добавок по ходу заполнения линейной формы позволяет снять перегрев и интенсифицировать затвердевание нижних объемов отливки и залить верхние (подприбыль- ные) объемы более горячим металлом, что увеличивает направленность затвердевания и улучшает условия питания центральных объемов массивных стальных отливок. Это устраняет образование раковин, пор, повьшает плотность металла в массивных стальных отливках.

При использовании в качестве дисперсного инокулятора металлической дроби из легирующих металлов получаем плавное по сечению отливки изменение дисперсности структуры, распределение механических характеристик

50 и изотропности свойств литого металла, получаем таким образом двухслойные отливки с плавньм переходом между различными слоями.

S

40

45

Суспензионное легирование только определенного рабочего объема (поверхностного слоя) отливки позволяет зкономить, большей частью дефицитные

31416262

и дорогостоящие модификаторы и легн- аустенитной структуры в конце раз- рующие добавки.ливки, переходного слоя.

Поперечный разрез отлитых плит Протяженность и объем зон соответ- показал, что макроструктура состоит g ствовали тому объему металла, кото- как бы из трех зон: с однородной рый отливался со снижением расхода и дисперсной структурой, грубой денд- вводимой дроби. Поверхностный слой ритной структурой и переходного уча- занимал около 1/3 объема отливки, пе- стка. Первая зона соответствовала реходный слой - около 1/6. Исследова- объему отливки, заливаемому с посте- 10 ние темплетов металла, вьфезанных из янным расходом дроби, переходный уча- середины всех трех слоев отливки, по- сток - объему отливки, отлитому со казало, что механические свойства снижением расхода вводимой дроби. наиболее высоки в рабочем поверх Литейных дефектов усадочного про- ностном слое, в переходном слое они исхождения в отливках не бы- . 1.5 ниже, чем в поверхностном и вьппе, ло в отличие от отливки, залитой чем в металле, отливаемом без ввода по прототипу с вводом стальной дроби, дроби. Пластические характеристики где явно вьфажены поры усадочного в рабочем слое вьше в 2,0 раза, в происхождения перед объемами металла, переходном в 1,5-1,6 раз. Ударлая заливаемого с повышением расхода вво- 20 вязкость в рабочем слое повьшается ДИМОЙ дроби. на 25%, в переходном на 10-15%. Литейных дефектов в продольном и попеИз стали 110Г13Л были отлиты футе- речном сечениях в рабочем-и переход- ровочные плиты размалывающих мельниц ном слоях не наблюдалось. Стойкость развесом 560 кг. 25 футеровочных плит была повышена на

10-15%.

Удельная скорость заливки 0,4 кг/ /см с, время заливки 30с. Металличес- Формула изоб ретения

кую дробь размером 1,0-3,0 мм вводили

в поверхностный рабочий слой в коли- 30 Способ суспензионного литья сталь- честве 4,0% от массы отливки на 1/3 ных заготовок, включающий заливку заполнения формы. После этого расход жидкого металла и ввод дисперсных дроби уменьшали со скоростью 0,1. кг/с добавок при заполнении части объема до полного прекращения подачи дроби. рабочей полости литейной формы, о т- Уменьшение расхода Дроби по мере gg л и ч а ю щ и и с я тем, что, с це- заполнения формы осуществляли при по- лью снижения количества усадочных мощи перекрываемой с определенной дефектов за счет улучшения условий скоростью диафрагмы, которая явля- направленного затвердевания, после лась дозирующим устройством. В ре- заполнения рабочей полости литейной зультате быпи получены отливки с тре- 40 Формы на 1/5-4/5 ее объема расход мя структурными зонами: поверхност- дисперсных добавок, преимущественно ный рабочий слой, состоящий из одно- стальной дроби, снижают со скоростью родной дисперсной структуры, грубой 0,05-2,0 кг/с.