Способ изготовления биметаллических труб центробежным литьем Советский патент 1980 года по МПК B22D13/02 

Изобретение относится к литейному проиавоасгву, в частности к технологии центробежного литья, и может быть использовано при отливке биметаллических труб большой длины. Известен способ изготовления биметаллических труб, включающий нанесение теплоизоляционного покрытия и последовательную заливку металлов, при этом толишну покрытия выполняют равномерно нарастающей в сторону, противоположную заливке металлов ij. Известен способ изготовления биметал лических труб, включающий нанесение теплоизоляционного покрытия по длине изложницы материалами, обладающими различной теплопроводностью, причем со стороны заливочного торца футеруют материалами с теплопроводностью в 1-5 ра большей теплопроводности материалов ФУтеруемого слоя остальной части изложницы 2. Недостатком указанных способов изготовления биметаллических труб явпяется неудовлетворительное качество соединения металлов по длине отливки, так как ограничена возможность регулирования отвода тепла от отливки. Кроме того, при применении в качестве теплоизоляционного покрытия сыпучих материалов (кварцевый, цирконовый пески и т. д.) для достижения требуемых условий теплоотвода необходима значительная толщина покрытия, что влечет за собой ухудшение наружной поверхности отливки (волнистость), большой механический пригар, следовательно, большое удаление металла в стружку при механической обработке труб. При применении покрытия неравномерной толщины для получения труб с lio стоянным наружным диаметром необходимо применять специальные дорогостоящие изложницы с конической расточкой рабочей поверхности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления биметаллических труб, включающий последовательную заливку металлов во вращающуюся форму центробежной машины, при этом рабочую поверхность ее покрывают равномерным слоем теплоизоляционной футеровки з.

Недостатком этого способа является отсутствие возможности отливки биметаллических труб большой длины с точными размерами граничного диаметра, по кото рому происходит соединение слоев металлов. Вызвано это специфическими условиями заполнения горизонтально вращающе| ся изложницы центробежной машины при заливке металла с одного конца, В процессе заливки жидкий металл больше разогревает тот конец изложницы, с которого производят его заливку, отдавая ей большую часть тепла при своем передвижении.

При заполнении изложницы разница температур между передним и задним концами отливки сохраняется и достигает значительных величин. В то время как задний конец отливки охладился до требуемой температуры соединения металлов на ее переднем конце металл находится еще в жидкбм состоянии. Величина темпе ратурного перепада по длине отливаемой трубы зависит от марки стали, геометрических размеров, температуры заливки стали, толщины и материала применяемого покрытия и т. д. В силу этих причин при заливке второго металла получается либо размыв и перемешивание металлов в переднем конце отливки, либо расслоение в ее заднем конце. Например, при производстве центробежнолитых заготовок из сталей 1X17Н2 - 018Н1ОТ размером 26Ох{40-4О)х265 мм около четверти трубы приходится обрезать в отходы из-за размыва переднего ее конца или расслоения заднего конца отливки.

Цель изобретения получение биметаллических труб большой длины с качественным соединением металлов по всей длине отливки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления биметаллических труб, включающем нанесение теплоизоляционного покрытия на рабочую поверхность изложницы и последовательную заливку металлов, перед заливкой первого слоя металла изложницы со стороны, протйгЬположной заливке металла, на участке, равном 0,25 - 0,5 ее длины, нагревают до температуры 50 550®С.

В силу того, что плотность теплового потока прямо пропорциональна градиенту температуры (основной закон теплопроводности Фурье), в процессе и после заливки металла в изложницу тешшотвод от за-, питого металла проходит неодинаково по длине изложницы. От холодного конца изложницы , с которого происходит заливка металла и где температура заливаемого металла более высокая, отвод тепла идет интенсивнее, чем от конца изложницы, противоположного заливке, где температу-

ра заливаемого металла более низкая.

Нагревая конец изложницы, противополож- ный заливке, создают условия для равномерного теплоотвода по всей цлине изложницы и получают первый слой металла

с одинаковой температурой по всей длине, что является необходимым условием дЛя получения качественного соединения металлов с обеспечением точных геометрических размеров биметаллической отливки.

Экспериментально установлено, что при нагреве конца изложницы, противоположного заливке металлов, до температуры менее 50 С равномерный теплоотвод: от заливаемого металла не обеспечивает-

ся.

Предельная величина нагрева конца изложницы, противоположного заливке металлов, ао 550 С обусловлена тем, что при более высоких температурах не

обеспечивается стойкость и долговечность изложницы, так как металл изложницы выходит за область упругих деформаций, что приводит к продольному изгибу и короблению изложницы. В зависимости от материала изложницы при температурах выше 550 С возможны фазовые превращения в металле изложницы, что также отрицательно сказывается на динамических характеристиках вращающейся изложницы. Оптимальная величина нагрева йонца . изложницы, противоположного заливке металла, определяется из конкретных услоВИЙ получения биметаллических труб и зависит от длины отливки и условий теп- лоотвода.

Длина участка нагрева конца изложни- цы, противоположного заливке металлов, равная 0,25 - 0,5 длины изложницы, определяется с учетом потерь -температуры заливаемым металлом при своем продвижении вдоль изложницы, условий теплоотвода в системе залитый металл - изложница, а также литейных свойств заливаемого металла (жидкогекучесть при температуре заливки, интервал кристаллизации, вязкости и т. д.). 5 На чертеже приведена схема усгройс ва, осуществляющего предлагаемый споУстройство содержит изложницу 1, теплоизоляционное покрытие 2 изложни- цы, систему 3 секционного брызгальног охлаждения, нагревательное устройство На рабочую поверхность изложницы наносят теплоизоляционное покрытие, за тем конец изложницы со стороны, проти воположной заливке, на участке равном 0,25 - 0,5 ее длины, нагревают до не,обходимой температуры и производят за ливку первого металла. При достижении свободной поверхностью первого металла температуры соединения производят заливку второго металла. Предлагаемый способ опробован при изготовлении биметаллических труб соче тания сталей Х12+сталь 45 размером 0 165 X (26+24) X 4ООО мм на машине с горизонтальной осью вращения. Конец изложницы со стороны, противоположной заливке металла, нагревают до на участке, равном 1/2 ее длины, и наносят теплоизоляционное покрытие с расчетной толщиной 6 мм. Затем производит заливку стали XI2 В процессе кристаллизации и охлаждения отвод тепла от залитого металла идет дифференцированно по длине изложницы, результате температура первого слоя (сталь XI2) по длине отливки выравнивается, что обеспечивает высокое качес во соединения металлов и точность гео- метрических размеров биметаллической отливки по всей длине. При достижении первым металлом (сталь Х12) температуры соединения заливают второй металл (сталь 45). 5 охлаждения отливки до 90О- После 100О°С ее извлекают. Использование предлагаемого способа по сравнению с известными дает возможность получения биметаллических труб большой длины с качественным соединением металлов по всей длине отливки за счет равномерного теплоотвода, что обес печивает точную геометрию соединения биметаллических труб, что особенно важно при дальнейшем использовании этих труб в инструментальной промышленности, машиностроение и другихотраслях народного хозяйства. Формула изобретения Способ изготовления биметаллических тру центробежным литьем, включающий нанесение теплоизоляционного покрытия на рабочую поверхность изложницы и последовательную заливку металлов, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности соединения металлов биметаллических труб большой длины, перед заливкой металла первого слоя изложницу со стороны, противоположной заливке металла, на участке, равном 0,250,5 -ее длины, нагревают до температуры 5 0-5 50° С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 592517, кл. В 22 D 13/10, 1976, 2.Авторское свидетельство СССР № 52725.3, кл. В 22 В 13/1О, 1975. 3.Патент США N 3414О44, 16495, 1968.