Способ суспензионной заливки сплавов на основе железа и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B22D27/20 

1

(21)4492401/02 (22) 15.09.88 (46)30.11.91. Бюл. №44

(71)Государственный всесоюзный научно- исследовательский институт цементной промышленности НИИЦемент

(72)Е.Н.Мухин, В.А.Самойленко, В.Г.Волков, Ф.К.Реутов, В.К.Похлебаев и П.Д.Деря- чев

(53)621.746.58(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 502035, кл. С 21 С 1/08, 1974.

Заявка Японии № 55-75855, кл. В 22 D 27/20, 1978.

(54) СПОСОБ СУСПЕНЗИОННОЙ ЗАЛИВКИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57)Изобретение относится к литейному производству, в частности к суспензионной заливке сплавов на основе железа. Цель изобретения - повышение механических свойств суспензионного металла путем защиты инокуляторов от окисления. Способ суспензионной заливки сплавов на основе

Изобретение относится к литейному призводству, в частности к суспензионной заливке сплавов на основе чугуна железа.

Цель изобретения - повышение механических свойств суспензионного металла путем защиты инокуляторов от окисления.

На фиг. 1 показано устройство суспензионной заливки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Устройство состоит из литейной формы 1, литниковой чаши 2, над которой находитжелеза включает введение в струю заливаемого металла смеси инокуляторов из гранул алюминия и чугунной дроби, при этом последнюю вводят в колотом виде с соотношением ее массы к массе гранул алюминия 1:(0,01-0,3). Перед введением в металл ино- куляторы смешивают с азотом, который подают под давлением 0,85-1,2 атм. Устройство для осуществления способа содержит бункер, дозатор, трубопроводы для подачи инокуляторов и газа и смесительную камеру, при этом дозатор выполнен в виде задвижки с калиброванными отверстиями, установленной на горловине бункера, а смесительная камера дополнительно снабжена внутренней перегородкой, эквидистантной корпусу камеры и защитным экраном в виде цилиндра, который размещен вверху смесительной камеры соосно с трубопроводом для подачи инокуляторов, причем внутренняя перегородка в верхней части выполнена со сквозными отверстиями, отношение сум- марной площади которых к площади сечения внутренней перегородки составляет 1:15. 2 с.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

ся заливочный ковш 3 и бункера 4 с иноку- ляторами, укрепленного на подставке 5. Бункер снабжен дозатором, установленным на горловине 6 последнего и выполненным в виде задвижки 7 с калибрированными отверстиями, диаметры которых соответственно Di, Dz и Оз.

Устройство включает также трубопро-- вод 8 для подачи инокуляторов, трубопровод 9 для подачи азота и смесительную камеру 10.

Ј

О

о

СА СО Os

Последняя дополнительно снабжена внутренней перегородкой 11, эквидистантной корпусу 12 камеры, и защитным экраном 13 в виде цилиндра, который размещен вверху смесительной камеры 10 соосно с трубопроводом 8, при этом перегородка 11 в верхней части выполнена со сквозными отверстиями 14. При этом отношение суммарной их площади 1:15.

Способ включает в себя введение в струю заливаемого сплава смеси инокулято- ров из гранул алюминия и чугунной дроби, которую используют в колотом виде, с соотношением массы последней к массе гранул алюминия, равным 1 :(0,01-0,3), а перед введением в металл инокуляторы смешивают азотом, который подают под давлением 0,85-1,2 атм.

Использование в смеси инокуляторов чугунной дроби в колотом виде позволяет измельчать структуру металла за счет создания большего числа центров кристаллизации, что повышает его механические свойства. Кроме того, колотая чугунная дробь имеет осколочную угловую форму, и поверхность ее почти лишена окисных пленок. Эти факторы обеспечивают рост разветвленных кристаллов и резко снижают загрязненность суспензионного металла окислами.

Чугунная дробь имеет размер частиц 0,01-2 мм, алюминиевый гранулы 2-5 мм.

Введение смеси инокуляторов в струе газообразного азота, который подается под давлением 0,85-1,2 атм, позволяет создать защитную атмосферу в зоне свободного падения инокуляторов и полностью исключить вторичное их окисление, а значит и загрязнение суспензионного сплава окислами железа и алюминия. Изменение давления газообразного азота в указанных пределах позволяет изменять и его парциальное давление над поверхностью металла в литниковой чаше, регулируя тем самым степень насыщения металла азотом и количество образующихся нитридов алюминия, которые благоприятно воздействуют на измельчение зерна в сплавах железа.

При давлении азота менее 0,85 эти не будет образован надежный газовый экран вокруг потока инокуляторов и не будет осуществлено достаточное насыщение расплава азотом. При давлении азота свыше 1,20 эти не происходит дальнейшего повышения механических свойств сплава.

.Отношение массы чугунной дроби и массе гранул алюминия 1:(0,01-0,3).

При отношении меньшем 1:0,01 свойства сплавов не повышаются.

При отношении большем (1:0,3), сплав пересыщается азотом, что приводит к образованию газовых раковин и загрязнению металла избыточными окислами алюминия,

что снижает прочностные характеристики.

Способ осуществляют при помощи устройства, изображенного на фиг. 1.

На фиг. 2 и 3 изображены отдельные узлы устройства: задвижка и смесительная

камера.

Устройство работает следующим образом.

Подготовленная смесь инокуляторов загружается в бункер - 4, который устанавливается на литейную форму 1 при помощи стойки 5.

Смесительная камера 10 устанавливается в удобное положение около литниковой чаши 2. Задвижкой 7 устанавливают необходимый расход инокуляторов, который изменяют в процессе заливки в зависимости от уровня металла в ковше.

К подготовленной для заливки литейной форме подают заливочный ковш, совмещая

стопор ковша с литниковой чашей. Через 3-20 с от начала заливки, а зависимости от металлоемкости формы, подают инокуляторы и газообразный азот, который образует газовый экран вокруг них, эффективно предохраняя их от интенсивного окисления при наличии высоких температур, создаваемых расплавленным металлом. Одновременно газообразный азот, поступая под избыточным давлением через отверстия 14, вытесняется ат.мосферный воздух из трубопровода 8 и бункера 4, что также предотвращает окисление инокуляторов.

Защитный экран 13 не позволяет иноку- ляторам попасть между внутренней перегоредкой 11 и корпусом 12.

Пример. Отливались плиты из чугуна состава: С 3,1%: SI 1,8%; Мп 0,7%; СЧ 0,56%; S 0,05%; Р 0,07%. Размер плит 350 х 250 х 60 мм. Чугун выплавляли и в индукционной печи. Температура заливки 1390 С. 0 Заливаемый чугун обрабатывали предложенной смесью инокуляторов, вводимых в струе газообразного азота, и по способу- прототипу. Отношение масс дроби и гранул

алюминия 1:0,15.

Определяли механические свойства отливок стандартными методами. Результаты испытаний представлены в таблице. Из таблицы следует, что при использовании предложенного способа суспензионной заливки сплавов на основе железа механические свойства повышаются на 20- 40%.

Формула изобретения

1.Способ суспензионной заливки сплавов на основе железа, включающий введение в струю заливаемого металла инокуляторов из смеси гранул алюминия и чугунной дроби, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств суспензионного металла путем защиты инокуляторов от окисления, чугунную дробь используют в колотом виде, с соотношением массы последней к массе гранул алюминия, равным 1:(0,01-0,3), а перед введением в металл инокуляторы смешивают с азотом, который подают под давлением 0,85-1,2 атм.

2.Устройство суспензионной заливки сплавов на основе железа, содержащее бункер, дозатор, трубопроводы для подачи инокуляторов и газа и смесительную камеру, отличающееся тем, что, с целью повышения механических свойств суспензионного металла путем защиты инокуляторов от окисления, дозатор выполнен в виде задвижки с калиброванными отверстиями, установленной на горловине бункера, а смесительная камера дополнительно снабжена внутрненней перегородкой, эквидистантной корпусу камеры, и защитным экраном в виде цилиндра, который размещен в верхней части смесительной камеры соосно с трубопроводом для подачи инокуляторов, при этом внутренняя перегородка в верхней

части выполнена со сквозными отверстиями с отношением суммарной площади их сечения к площади сечения внутренней перегородки, равным 1:15.3

Фиг.1

Фиг. 2

6-Вповернуто кнокулятооы .8

№