Способ прокалки керамических форм,пОлучАЕМыХ пО ВыплАВляЕМыМ МОдЕляМ Советский патент 1981 года по МПК B22C9/12 

1

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в литейньох цехах,где применяется технология литья по выплавляемым моделям.

Известен способ прОкалки керамических форм, который заключается в нагреве формы с наполнителем до , вылер/-:ки при этой температуре fll

Одной из причин необходимости нагревания до столь высоких температур () и длительной выдержки является требование полного удаления модельного состава с целью исключения литейного брака. Полное удаление продуктов остатка мОдельного состава при известной технологии достигается при не менее 900°С. Связано это с тем, что в атмосфере печи имеет место восстановительная атмосфера (за счет продуктов горения) и процесс сгорания невозможен. Удаление модельного сотава идет за счет испарения и разлжения продуктов модельного состава а не за счет сгорания.

Известен также способ прокалки, предусматривающий интенсификацию процесса сгорания за счет ввода

кислородсодержащих веществ, например марганцевой руды, и, как следствие, выгорание остатков модельного состава из керамической оболочки за счет действия на него кислорода Г21.

Данный способ обеспечивает определенную интенсификацию процесса прокалки, однако эта степень весьма незначительна, так как до.ступ кис0лорода непосредственно к остаткам i oдельного состава затруднен. Попадание его возможно либо через литниковую систему либо через корку. В первом случае возможно интенсивное

5 сгорание остатков модельного состава в полости литника, а не в отливке, особенно в объемах, удаленных от литника. Это приводит к неполному удалению остатков модельного состава,

0 к неравномерному удалению, к излишнему расходу окислителя и, как следствие, снижению прочности корки. Во втором случае попадание кислорода затруднено, так как оно зависит от

5 газопроницаемости формы, и содержа. ние различных микросоединений для улучшения выбиваемости в данном случае затруднено.

Известен способ прокаливания керамических форм с предварительно

введенным непосредственно в состав суспензии активного кислородсодержащего вещества, например бертолето.вой соли (кСЮз) З

В керамических формах, которые прокалены этим способом и в которых получают отливки, имеющие на поверхности выступы с соотношением толщины или диаметра к длине выступа 0, не происходит полного сгорания остатков модельной композиции в керамической оболочке, что требует увеличения продолжительности прокалки. Это обусловлено тем,что при получении корки (первого слоя) оболочки не обеспечивается равномерное распределение окислителя на выступающей части отливки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ прокалки керамических форм, включающий сушку керамических оболочек, из которых предварительно удалены модели, и введение кислородсодержащего вещества - твердого окислителя в керамическую оболочку перед ее прокалкой, в частности в стояк -литниковой системы (0,05-0,2 вес.% от веса заливаемой стали). При прокалке керамической оболочки окислитель выделяет атомарный кислород, который интенсифицирует сгорание остатков модельной композиции в керамической оболочке и процесс прокалки (уменьшается врем прокалки и снижается необходимая температура прокаливания) Г43

К числу недостатков данного способа следуетотнести повышенный расход твердого окислителя, вызванного тем, что окислитель находится в стояке -литниковой системы, а выделякнцийся при разложении кислород направляется как во внутреннюю полость формы так и в полость наполнителя (через оболочку стояка). Поэтому расход кислорода, а следовательно, и окислителя увеличенный.

Цель изобретения - повышение вы-, хода годных отливок, имеющих выступы с соотношением высоты выступа к его толщине более 5.

Поставленная. достигается тем, что керамическую оболочку погружают в насыщенный раствор кислородсодержащего вещества с температурой разложения 200-бОО С с последующим удалением упомянутого раствора из керамической оболочки и Сушкой последней.

При этом в качестве кислородсодержащего вещества используют перманганат калия или калиевую селитру,или бертолетовую соль, а температуру упомянутого насыщенного раствори кислородсодержащего вещества принимают в. 8-10 раз больше остаточного содержания, модельной композиции в керамической оболочке.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Изготавливается традиционным методом многослойная оболочка литья по выплавляемым моделям. После операции вытапливания модельного состава в воде, паре или модельном расплаве керамическую оболочку погружают в насыщенный раствор окислителя при 20-100 0. Раствор окислителя, например КМп04. или бертолетовой соли, или калиевой селитры, или пятиокись ванадия, приготавливают в емкости с подогревом. Температура раствора выбирается в интервале 20100°С в связи с необходимостью максимального увеличения содержания окислителя в растворе. В зависимости от температуры раствора изменяется согласно данным растворимости и предложенное содержание растворителя (насыщенный раствор). После выливания насыщенного раствора из полости оболочки последняя подается на сушку. При этом часть насыщенного раствора остается на стенках формы и внутри ее. При сушке (нагреве) жидкость раствора испаряется и на внутренних стенках оболочки остается слой окислителя. В процессе прокалки ПРИ нагреве выше 300-700 С окислитель разлагается с выделением кислорода. Остатки модельного состава сгорают. Процесс горения идет интенсивно при значительно меньших температурах (по сравнению с испарением).

Количество вводимого окислителя при этом существенно уменьшается,так как окислитель равномерно распределе непосредственно в местах содержания остатков модельного состава и возникающий кислород сразу же вступает в реакцию горения модельного состава. Установлено, что если в известном . случае количество вводимого окислителя составляет 0,05-0,2% от веса заливаемой стали, то в предложенном способе количество окислителя резко уменьшается и составляет 0,005-0,02.

При проведении опытных и промышленных исследований сравнивают известный С и предложенный способы прокаливания.

По известному способу в стояк вводят 0,05 вес.% КМп04 в твердом виде. По предлагаемому способу оболочку формы окунают в раствор КМпОд при . В растворе содержится 9,7 вес. КМпОд . После заполнения полости формы насыщенным раствором последний удаляется и форма сушится при 125с.

Прокаливание формы в обоих случаях производится при 800°С. Длительность прокалки 2,5 ч,-Качество отливок специального назначения из стали 50Л в обоих случаях хорошее.

В зависимости от используемой среды для выплавки моделей в керамической оболочке остаются остатки модельной композиции,которые для вод ной среды составляют 2-5%,при этом температура раствора с введенным в н го активным окислителем - пермангана том (алия ( КМпОд) .калиевой селитрой (KNjDj) .бертолетовой солью (KClOg) и др. принимают 20-50°С.Для выплавляющей модельной среды остатки модельно композиции в керамической оболочке составляют 4-12%,температуру раствор принимают 40-100С, а для выплавляют шей среды - горячий воздух - остатки модельной композиции составляют 510%, температуру раствора принимают 75-100°С. Затем проводят сравнительные испытания на отливке из стали 20Л, имеющий выступ и производят прокаливание согласно известному способу fs. Результаты испытаний приведены в табл , 1. При сопоставлении известного способа прокаливания форм с предварительным размещением твердого окислителя в стояке 4} и предложенного способа показывает, что выделяющийся при разложении окислителя кислород расходуется неодинаково. Выделившийся кислород из кислородсодержащего вещества не полностью попадает в полость оболочек и расходуется на окис ления остатков модельного состава, находящихся в стояке формы. Согласно предложенному способу окислитель распределяется более равномерно по всей полости формы и в большей степени задерживается в местах выступов и узких частях оболочки, именно там, где отмечаются наибольшие скопления остатков модельного состава. Результаты-испытаний сведены в табл. 2. Результаты промышленных испытаний показывают, что предложенный способ позволяет.,почти в 5-10 раз уменьшить расход окислителя бе# изменения качества процесса прокаливания и увеличить выход годного лития, имеющего выступы, у которых отношение высоты выступа к его толщине больше 5. Таблица 1 Отливка с выступом 3,5 2,0 850 750 Отливка без выступа 2,0 2,0 750750

о

1Л

I

о

о

1Л

I

о

го

N

тЧ

I

о

Ч-1

м о

о I

1Л

о о

if:

он -п|-о Формула изобретения 1.Способ прокалки керамических форм, получаемых по выплавляемым моделям, включакхций сушку керамической оболочки, из которой предварительно удалены модели, и введение кислородсодержащего вещества в кера мическую оболочку перед ее прокалко отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годны отливок с выступами, у которых отношение высоты к толщине выступа больше 5, керамическую оболочку погружают в насыщенный раствор кислородсодержащего вещества с температурой разложения 200-600 С с последующим удалением упомянутого раство ра из полостей керамической оболочки и сушкой последней. 2.Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего вещества используют перманганат калия или натриев.ую селитру, или бертолетовую соль. 3. Способ по пп1. и 2, отличающийся тем, что температуру упомянутого насыщенного раствора кислородсодержащего вещества принимают в 8-10 раз больше остаточного содержания модельной композиции в керамической оболочке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 223268, кл. В 22 С 9/12, 1966. 2.Патент ЧССР № 111562, кл. В 22 С 1/01, опублик. 1964. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2679263/02, кл. В 22 С 1/16, 29.01.79. 4.Авторское свидетельство СССР по заявке 2648443/02, кл. В 22 С 9/12, 1978.