Способ получения медных кессонированных элементов Советский патент 1993 года по МПК B22D27/04 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам получения кессонированных медных отливок направленной кристаллизацией, преимущественно для металлургических агрегатов с толщиной стенки не более 100 мм.

Цель изобретения - повышение срока службы кессонированного элемента за счет повышения теплопроводности в направлении теплового потока.

На фиг.1 показан кессон, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Способ получения медных кессонированных элементов преимущественно для металлургических агрегатов толщиной не более 100 мм осуществляется следующим образом. Литейную форму нагревают до температуры 250-300°С. На рабочую поверхность литейнсй формы наносят облицовочное покрытие. Медный расплав заливают в литейную форму. Охлаждающий элемент змеевик, изготовленный из медной трубки, помещают внутрь расплава и закрепляют в данном положении. Затем трубку-змеевик подсоединяют к патрубку, подающему охлаждающий агент, например, аргон, пар и т.д. Расход охлаждающего агента рассчитывают в зависимости от размеров получаемой отливки, толщины стенки охлаждающего элемента таким образом, чтобы скорость движения фронта кристаллизации находилась в пределах 5-20 см/ч. Направленная кристаллизация расплава начинается внутри расплава и идет от охлаждающего элемента к периферии. Образующиеся столбчатые кристаллы также располагаются в направлении от охлаждающего элемента к периферии, т.е. в том направлении, в котором в рабочем состоянии в кессонированном элементе, будет идти теплоотеод.

С целью увеличения стойкости кокиля, а также получения чистой отливки на рабочую

00

N5 СО

СА

СО

поверхность необходимо нанести облицовочное покрытие.

Состав покрытия следующий, %:

Графитовая паста50

Графит44

Сульфатно-спиртовая

бражка3

Глина бентонитовая3

ВодаДо консистенции

пасты

Плотность пасты1,3-14 г/см3.

Медный змеевик изготавливали с диаметром трубы 38 мм, толщиной стенки 4 мм. длина змеевика - 1200 мм. Использование сварных змеевиков не допускается. Поверхность змеевика не должна быть окислена и загрязнена маслами, графитом, формовочной землей.

Для изготовления кессона использовалась медь, МЛ, следующего химического состава, представленного в табл.1; в табл.2 представлены сравнительные показатели предлагаемого и известного способов.

Расплав металла при заливке имел температуру 1150°С. Масса отливки 87 кг. Данные примеров приведены в табл.3.

Пример 1. Изготавливали кессониро- ванный элемент - шпур штейновый размером 360 х 320 х 110 мм. Перед нанесением покрытия кокиль нагревали до температуры 250°С. После заливки расплава металла в литейную форму внутрь расплава опускают змеевик, пропускают хладагент-аргон, с расход 82 нм3/ч, чтобы получить скорость направленной кристаллизации 4 см/ч. Готовую отливку разрезали, получали образец и изучали ее структуру и теплопроводность. Отливка забракована, так как не получили нужной структуры. Получили крупнозернистую структуру. Хотя примеси полностью уходят на периферию кристаллов. Теплопроводность 150 ккал/м х ч, достаточно низкая по сравнению с другими примерами. Теплопроводность измерялась в направлении предлагаемого в рабочем состоянии кессона, направлении теплоотвода.

Пример 2. От предыдущего примера отличается тем, что через змеевик пропускали хладагент-аргон в количестве 103 нм /ч, чтобы получить скорость направленной кристаллизации 5 см/ч. Структура металла получается столбчатой, примеси уходят на периферию кристаллов. Теплопроводность в направлении теплового потока составила 240 ккал/м2 х ч. Заготовку можно использовать в качестве кессона в металлургических печах.

Пример 3. Отличается от предыдущих примеров расходом охлаждающего агента. Через змеевик пропускают хладагент-аргон

0

в количестве 207 нм /ч, для получения скорости направленной кристаллизации - 10 см/ч, Получаем столбчатую структуру и теплопроводность 280 ккал/м2 х ч.

Пример 4. Отличается от предыдущих примеров расходом охлаждающего агента. Через змеевик пропускают хладагент-аргон в количестве 312 нм3/час, для получения скорости направленной кристаллизации - 15 см/час. Получаем столбчатую структуру и теплопроводность 280 ккал/м2 х час.

Пример 5. Отличается от предыдущих примеров расходом охлаждающего агента. Через змеевик пропускают хладагент-аргон в количестве 413 нм /ч, для получения скорости кристаллизации - 20 см/час. Получаем столбчатую структуру и теплопроводность 280 ккал/м2 х ч.

В этих примерах {3, 4, 5) получили направленную столбчатую кристаллизацию, примеси успевали сместиться на периферию кристаллов. Теплопроводность во всех трех случаях составила 280 ккал/м2 х ч. Заготовки можно использовать в качестве кессона в металлургических печах.

Пример 6. Отличается от предыдущих примеров расходом охлаждающего агента. Через змеевик пропускают хладагент-аргон в количестве 455 нм3/ч для получения скорости направленной кристаллизации - 22 см/ч.

Заготовка забракована. Структура получалась кристаллическая (столбчатая). При этой скорости кристаллизации примеси не успевали сместиться к периферии кристаллов, за счет этого снижается теплопроводность в направлении теплового потока. Теплопроводность в данном примере составила 180 ккал/м2 х ч.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным заключаются в следующем:

повышается срок службы кессониро- ванных элементов в 2,5-3 раза за счет увеличения теплопроводности в направлении теплового потока. Увеличение теплопроводности обусловлено образованием столбчатой структуры, расположением кристаллов именно в направлении предполагаемого в 0 рабочем состоянии кессона тепловбго потока и очищением кристаллов от примесей путем смещения их к стенкам кристаллов.

Формула изобретения 5 Способ получения медных кессониро- ванных элементов преимущественно толщиной не более 100 мм, включающий предварительный подогрев литейной формы, заливку в нее расплава, охлаждение расплава с помощью кессонирооанного эле5

0

5

0

5

0

5

мента, через который подают охлаждающий агент, и кристаллизацию, отличающий- с я тем. что,с целью повышения срока службы охлаждающего элемента за счет увеличе- ния теплопроводности в направлении

теплового потока, охлаждающий элемент помещают внутрь расплава, а охлаждающий агент подают с расходом, обеспечивающим движение фронта кристаллизации со скоростью 5-50 см/ч.

Таблица 1

Способ получения медных кессониро- ванных элементов. Использование: в области литейного производства для получения кессонированных отливок преимущественно для металлургических агрегатов толщиной не более 100 мм для повышения срока службы кессонированного элемента за счет увеличения теплопроводности в направлении теплового потока. Сущность изобретения: литейную форму предварительно нагревают, заливают расплав, помещают внутрь расплава охлаждающий элемент, охлаждают расплав подачей охлаждающего агента в охлаждающий элемент. Расходом охлаждающего агента обеспечивают движение фронта кристаллизации со скоростью 5-20 см/ч. 2 ил. 3 табл.

Отливка размером 320x360x110, охлаждающий агент - аргон, при

температуре 10°С

Таблица 2

Таблица 3

Фиг.г