Способ разливки цветных металлов и сплавов Советский патент 1981 года по МПК C21C7/00 C22B9/02 

54) СПОСОБ РАЗЛИВКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при разливке металлов и их сплавов для получения высококачественных отливок с низким содержанием включений и газов.

Известен способ очистки металлических расплавов от крупных взвешенных включений и плен с помощью сетчатых фильтров.

Размеры включений в расплаве должны быть соизмеримы со средним диаметром межзеренных каналов зернистого фильтра, Решающая роль при этом процессе принадлежит адгезион-ным процессам ll.

Недостатком указанного способа является невозможность фильтрации расплав от мелких частичек, образующихся в расплаве, и бьзстрое зарастание сетчатого фильтра.

Известен также способ обработки металла, заключающийся в разливке его через предварительно нагретые фильтрующие материалы, на которые наводят смесь заполнителя (раскислитеяя) ифильтрукядего материала в количествеО,2-2,0% от веса металла. При этом осуществляют непрерывную продувку металла нейтральным газом в количестве 0,3-0,5 м на тонну металла 2.

Недостатком этого способа является отсутствие стабильных результатов очистки металла от неметаллических включений, что вызвано различной удельной поверхностью пор в фильтрах с зернистой структурой.

В этих способах эффективность

10 очистки металла от неметаллических включений существенно снижается изза их коагуляции в жидкой фазе отливки. Поэтому невозможно получение высококачественных отливок.

15

Наиболее близким по технической сущности является способ разливки металла, в котором фильтр перед разливкой нагревают до температуры 12001400°С и поддерживают :его нагретым

20 в течение всей разливки, осуществляемой в вакууме или в атмосфере инертного газа ГЗ.

Недостатком известного способа является невозможность фильтрации

25 металла от неметаллических включений, образующихся при раскислении (размерами от 3 до 50 мкм). Кроме того, нагретый до высоких температур огнеупорный материал фильтра являет30ся источником загрязнения жидкого

металла неметаллическими включениями (главным образом, оксидами) в результате вторичного окисления раздробленной струи.

Цель изобретения - повышение эффективности фильтрации и качества литого металла.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении разливки цветных металлов в вакууме или в атмосфере инертного газа через предварительно нагретый многослойный фильтр, последний перед заливкой на него металла нагревают до температуры, составляющей 0,7-0,8 температуры разливаемого металла, длину подаваемой на фильтр струи металла от разливочной емкости до фильтра во время разливки периодически уменьшают на 0,10-0,50 ее первоначальной длины с частотой 0,01-1,0 Гц, а в отфильтрованный металл вводят инокуляторы.

При нагреве фильтра до более низких теглператур (ниже 0,7 температуры разливки) происходит сильное захолаживание металла и уменьшается его жндкотекучесть,

Нагрев фильтра до более высоких температур, чем 0,8 температуры разливаемого цветного металла, приводит к повышенному эррозионному износу материала фильтра,

При получении крупных отливок режим осуществляется с частотой 0,01 Гц и с уменьшением длины струи на 0,50 ее первоначальной длины, что обеспечивает максимальное количество твердой фазы, вводимой в расплав.

При производстве мелких о ливок режим характеризуется частотой 1,0 Гц и уменьшением длины струи, подаваемой на фильтр, на 0,1 от ее первоначальной длины.

При отклонении режима изменения длины подаваемой струи по частоте выше верхнего предела (выше 1,0 Гц) затрудняется процесд сбрасывания затвердевшей части вследствие деформации ее под действием механизма выталкивания, Это происходит из-за высокой средней температуры корочки, при которой прочностные свойства ее резко понижаются.

Осуществление режима подаваемой на фильтр, струи с частотой менее 0,01 Гц приводит к снижению количесва вводимой твердой фазы при прочих равных условиях.

уменьшении длины подаваемой cTpyif меньше, чем 0;1 ее первоначальной длины, снижается как (скорость подачи твердой фазн, так и эффект очищения первого слоя фильтрующих материалов от неметаллических включений ,

Подача твердой фазы при уменьшении длины струи больше, чем 0,5 от е первоначальной длины, вызывает затруднения при расплавлении этой твердои фазы в жидком металле. При этом дополнительно происходит интенсивное разрушение фильтрующих материалов первого слоя за счет истирания,

После прохождения металла через фильтр необходимо создание условий, обеспечивающих максимальную .скорость затвердевания отливки, что позволяет получить плотную структуру с размерами включений, не превышающими размер пор второго слоя фильтра. Это происходит вследствие подавления явлений коагуляции включений в жидкой фазе отливки. С этой целью в предлагаемом способе предусмотрено охлаждать чает разливаемого металла до полного затвердевания и сбрасывать в жидкий металл. Искусственно созданные центры кристаллизации (инокуляторы) ускоряют процесс затвердевания отливки и за счет подавления процесса образования третичных включений, зарождающихся во время кристаллизации расплава, уменьшают общее содержание неметаллических включений.

Регулирование скорости затвердевания осуществляется периодически изменением длины струи от разливочной емкости до фильтра на величину 0,100,50 от первоначальной длины с частотой 0,01-1,0 Гц. .

Изменение длины струи можно осуществлять путем механического перемещения фильтра, например, с помощью электропривода и кривошипно- шатунног механизма, либо с помощью электромагнитов .

Пример, Разливаемый алюминиевый сплав марки АМг5 пропускают чере предварительно нагретый до температуры фильтр, состоящий из двух слоев: первый - из фильтрующего материала с зернистой структурой, второй из пористого материала, например, из окиси алюминия с пористостью от 70 до 96%, полученного с заранее заданными размерами пор. При этом фильтр в процессе разливки перемещают возвратно-поступательно в вертикальном направлении с частотой 0,1 Гц при уменьшении длины струи на 0,5 ее первоначальной длины, т.е, на 50 мм, за счет чего в жидкий металл вводятся инокуляторы в виде частично затвердевших порций метгшла. При этом обеспечивается зарождение дополнительных центров кристаллизации и достигается эффект модифицирования.

Ожидаемый экономический эффект от применения предлагаемого способа может быть подсчитан, исходя из уменьшения стоимости отливки, изготовленной по изобретеиному способу.

Стоимость отливки уменьшается за счет снижения трудоемкости ее изготовления, повышения эффективности труда (устраняются операции рафинирования и последующего модифицирования металла, занимающие значительную 585 долю в технологическом цикле изго овления отливо1к),. Формула изобретения Способ разливки цветных металлов и сплавов, включающий пропускание металла, в вакууме или атмосфере инертного газа через предварительно нагретый многослойный фильтр, температуру которого контролируют в течение всего процесса фильтрации, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения эффективности фильтрации и улучшения качества литого металла, перед заливкой металла фильтр нагревают до температуры, составляющей 0,7-0,8 температуры разливаемого ме. 26 тЗлла, длину подаваемой на фильтр струи металла от разливочной емкости до фильтра во время разливки пуриоднчески уменьшают на 0,10-0,50 ее первоначальной длины с частотой 0,011/0 Гц, а в отфильтрованный металл вводят инокуляторы, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Прогрессивные методы изготовления литейных форм. Труды I I Всесоюзной межвузовской конференции, Сб. 155, Челябинск, чПИ, 1975, с.38-42. 2. Авторскоесвидетельство СССР 459512, кл. С 21 С 7/00, 1973. 3. Авторское свидетельство СССР 429878, кл. В 22 D 7/00, 1972.