Способ изготовления армированных трубами металлических литых изделий Советский патент 1992 года по МПК B22D19/02 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно, к литейному производству.

Известный способ изготовления армированных трубами металлических литых изделий, преимущественно холодильных плит доменных печей, включает размещение в литейной форме армирующих труб, покрытых защитным термостойким покрытием с высоким сопротивлением диффузии углерода, продувку их воздухом и заливку чугуна. Продувку начинают за 5-10 мин1 до начала заливки чугуна в литейную форму и продолжают ее в течение 4 ч, при этом в первый час охлаждения воздух подают со скоростью 200-400 т/с, а в последующие три часа - со скоростью 80-100 м/с.

Недостатком указанной технологии изготовления холодильных плит являются высокие внутренние термонапряжения отливок, требующие проведения специальной операции отжига для их уменьшения.

Для снятия внутренних термонапряжений в отливке, возникших в период принудительного охлаждения холодильных плит сжатым воздухом (поскольку коэффициенты

линейного расширения чугуна и стали различны), применяется их отжиг в специальных термопечах. Каждая печная садка состоит из 4-5 холодильных плит. Нагрев печи и выдержка ее при постоянной температуре производится а счет отопления смесью природного и коксового газа.

Нагрев печи вместе с загруженными в нее холодильными плитами осуществляется в течение 6 ч, со средней скоростью 67°С/ч, затем холодильники выдерживаются при постоянной температуре 600°С в течение 4-6 ч после чего производится охлаждение холодильников вместе с печью в течение 6-8 ч и их выгрузка (технологическая инструкция ТП-209-79 Термическая обработка стального и чугунного литья в литейном цехе Кузнецкого меткомбината, 1982 г.).

Таким образом, процесс отжига холодильных плит продолжается 16-18 ч, а общее время изготовления холодильной плиты без учета ее транспортировки к месту отжига и складирования достигает 24 ч.

Целью настоящего изобретения является упрощение технологии изготовления хо- лодильных плит за счет проведения

СП

XI

Os

%

00 V4

операции их отжига в самой литейной форме

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления холодильных плит, включающем размещение в литейной форме армирующих труб, покрытых термостойким покрытием с высоким сопротивлением диффузии углерода, продувку их водухом, начинающуюся за 5-10 мин до начала заливки чугуна в литейную форму и продолжающуюся в течение 4 ч, при этом в первый час охлаждения - со скоростью воздуха в трубах 200-240 м/с, а в последующие 3 ч - со скоростью 80-100 м/с, согласно изобретению при достижении телом холодильной плиты температуры 600-700°С продувку прекращают и изделие выдерживают в литейной форме без продувки в течение 4-5 ч, после чего продувку возобновляют.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что при достижении телом холодильной плиты температуры 600-700°С продувку прекращают, изделие выдерживают в литейной форме без продувки в течение 4-5 ч после чего продувку возобновляют. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения Новизна.

При сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями не обнаружены решения, обладающие сходными признаками. Это позволяет сделать вывод с соответствии технического решения критерию существенные отличия.

Сущность изобретения заключается в следующем. Наличие перерыва в процессе принудительного охлаждения холодильной плиты при достижении ею температуры 600-700°С позволяет произвести отжиг, обеспечивающий снятие термонапряжений непосредственно в литейной форме. При этом вследствие наличия слоя формовочной земли, окружающей холодильную плиту в форме, значительной толщины (с малой теплопроводностью), скорость охлаждения отливки с формой не превосходит 10-13°С/час, что позволяет считать процесс выдержки холодильной плиты в форме происходящим практически в изотермических условиях.

Остановка процесса принудительного охлаждения при температуре холодильной плиты выше 700°С позволит снять термические напряжения в ней, однако, дальнейшее принудительное охлаждение отливки приведет снова к их возникновению.

С другой стороны, остановка процесса принудительного охлаждения отливки в диапазоне температур ниже 600°С не позволит снять термонапряжения, возникающие в отливке (Термическая обработка в машиностроении: Справочник Под ред. Ю.М.Лах- тина, А.Г.Рахштадта. - М.:

Машиностроение, 1980. - С. 518).

При времени выдержки холодильной плиты в форме без принудительного охлаждения менее 4 ч не удается полностью снять термонапряжения, возникающие в процес0 се охлаждения. При выдержке свыше 5 ч существенного уменьшения термонапряжений уже не происходит.

После достижения телом холодильной плиты температуры 500-550°С дальнейшее

5 принудительное ее охлаждение уже не приводит к увеличению внутренних термонапряжений и позволяет ускорить процесс ее охлаждения.

Таким образом, каждый из перечислен0 ных признаков необходим, а все вместе они достаточны для достижения поставленной цели: упрощения технологии изготовления и проведения отжига для снятия термонапряжений холодильных плит доменных печей

5 в самой литейной форме.

Для изготовления холодильной плиты по предлагаемой технологии требуется 8-9 ч.

Сочетание известного способа принудительного охлаждения холодильных плит

0 сжатым воздухом с перерывом в принудительном охлаждении в течение 4-5 ч при температуре холодильной плиты 600-700°С позволяет получить новый технический эффект, а именно приозвести отжиг холодиль5 ной плиты непосредственно в литейной форме, тем самым снять внутренние термонапряжения и повысить ее качество. При этом исключается операция отжига в специальной печи, упрощается технология и зна0 чительно сокращается время изготовления холодильных плит.

Отливка холодильных плит по предлагаемому способу может быть осуществлена с помощью специальной установки, позволя5 ющей производить их продувку сжатым воздухом.

Установка может быть предназначена для одновременного изготовления нескольких холодильных плит и содержит несколь0 ко (по числу одновременно изготавливаемых холодильников) вертикальных труб, оснащенных измерительными диафрагмами, в нижней части которых находятся раздающие коллекторы сжатого

5 воздуха, с гибкими шлангами, которые, в свою очередь, соединяются с охлаждаемыми трубами изготавливаемых холодильных плит. Крепление шлангов на трубках производится с помощью специальных хомутиков.

В верхней части вертикальные трубы объединены в коллектор, который подключен к общецеховому магистральному трубопроводу сжатого воздуха.

Для подключения формы с холодильной плитой к магистральному воздухопроводу и регулировки расхода воздуха, каждая вертикальная труба подачи воздуха содержит запорный вентиль.

Против каждой вертикальной трубы устанавливают нижнюю полуформу для заливки холодильной плиты с некоторым уклоном в сторону вертикальных труб. После установки верхних полуформ с охлаждаемыми трубками и сборки форм на концы труб со стороны выпоров (ближняя к установке сторона формы) одевают гибкие шланги, которые крепят с помощью хомутиков.

За 10-15 минут до начала заливки чугуна в формы на трубопроводе, соединяющем магистральный воздухопровод и коллектор установки, открывают вентиль, открывают индивидуальные вентили на подводе воздуха к формам.

Контроль за изменением температурного состояния холодильной плиты осуществляют при помощи ХК-термопары вторичного прибора типа КСП-4, расход охлаждающего воздуха регистрируют с помощью стандартной камерной диафрагмы с самопишущего прибора КСП-4 в комплекте с датчиком-преобразователем типа ДМ-3583М.

Заливку чугуна в литейную форму производят со стороны выхлопа охлаждающего воздуха за время около 90 сек. При этом подачу охлаждающего воздуха не прекращают и продолжают вплоть до достижения телом холодильной плиты определенного значения, например, 650°С, После этого запорные вентили перекрывают и холодильник выдерживают в форме без подачи охлаждающего воздуха в течение определенного времени, например 4-5 часов, после чего подача воздуха может быть возобновлена вплоть до охлаждения холодильной плиты до температуры, достаточной для его выбивки - 400-450°С.

Пример осуществления заявляемого способа.

Проводили отливку холодильной плиты весом 3000 кг, содержащей четыре змееви- ковые трубы диаметром 60x6 мм. Перед установкой в литейную форму трубы подвергали кислотной обработке для удаления с их наружной поверхности продуктов коррозии, после чего наносили защитное

маршелитовое покрытие толщиной 0,2 мм. Чугун заливали с температурой 1220°С.

До начала заливки чугуна в литейную форму за 10 минут в полость каждой змеевиковой трубы подавали сжатый воздух а температурой около 20°С со скоростью 200 м/с, при этом расход воздуха на холодильную плиту составлял 5000 м3/час. Подачу воздуха с таким расходом осуществляли в

течение 1 часа, затем подавали воздух с расходом 2500 м3/ч еще 1 час. Температура холодильной плиты при этом достигала 600°С вблизи охлаждаемых трубок и 650°С вдали от них. После прекращения подачи

воздуха в течение четырех часов температура тела холодильной плиты снизилась у трубок до 550°С, вдали от них до 600°С. Затем подачу воздуха возобновили с расходом 2500 м3/час (скорость его в трубках составляла 100 м/с) и осуществляли в течение еще двух часов. Температура тела холодильной плиты при этом составила 400°С, что позволило осуществить ее выбивку из формы. Общая продолжительность нахождения

холодильной плиты в литейной форме составила 8 часов./

Таким образом, отливка холодильных плит доменных печей по предлагаемому

способу позволяет произвести их отжиг, необходимый для снятия внутренних термонапряжений, во время охлаждения в литейной форме, что позволяет значительно упростить технологию изготовления,

Формула изобретения Способ изготовления армированных трубами металлических литых изделий, преимущественно холодильных плит доменных

печей, включающий размещение в литейной форме армирующих труб с внешним термостойким покрытием, обладающим высоким сопротивлением диффузии углерода, продувку их воздухом, при этом в первый час

охлаждения воздух подают со скоростью 200-240 м/с, а в последующие - со скоростью 80-100 м/с, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса за счет проведения отжига в литейной форме для

снятия внутренних термических напряжений, при достижении телом холодильной плиты температуры 600-700°С продувку прекращают и изделие выдерживают в литейной форме без продувки в течение 4-5 ч,

после чего продувку возобновляют и ведут еще в течение 2 ч.

Использование: изобретение относится к черной металлургии, в частности, к литейному производству. Новым в способе является то, что при достижении телом холодильной плиты температуры 600-700°С продувку прекращают, изделие выдерживают в литейной форме без продувки в течение 4-5 ч, после чего продувку возобновляют.