Способ получения отливок Советский патент 1981 года по МПК B22D27/20 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

Изобретение относится к литейному производству,преимущественно к изготовлению деталей металлургическо ГО оборудования и может быть использ вано при изготовлении отливок, подвергающихся воздействию термоцикличе ких и механических нагрузок, например мульдмартеновских печей. Известен способ получения отливок, предусматривающий заливку расплава, например стали, в форму и вве дение при заливке непосредственно в форму микрохолодильников или чугунной дроби 11. Ввод лшкрохолодильников оберпечи вает повЕЛшение уровня механических свойств и в меньшей степени уровня свойств в условияхтепловых цикли4eqKHx нагрузок. Обычно отливки металлургического оборудования выплав ляются массивными с большим запасом прочности, в то время как для о емов, работа1Цих в условиях теплосмен, это противопоказано. Наиболее чувствительными к разрушению являют ся границы сопряжений массивных и тонкостенных объемов. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ получения отливок включающий заливку в литейную форму жидкого сплава и введение в него микрохолодильников. Микрохолодильники используют с внутренними пустотами, заполненными инертным или восстановительными газами 23. Однако указанный способ обладает следующими недостатками. Во-первых, он требует использования дроби, сто-имрсть которой весьма высока и определяется тем, что в процессе ее получения методом распыления расплава обязательным условием является использование в качестве распыливающего агента жидкого или восстановительного газа. Это требует значительного усложнения установки и увеличения ее стоимости. Во-вторых, в металле получаются достаточно крупные ячейки (пустоты), что вызвано расширением газа, заключенного в дробинки уже в процессе нагрева и расплавления гранулы и образованием в процессе расплавления достаточно крупного пузыря. А крупные ячейки способствуют заметному снижению уровня механических и специальных свойств металла (по сравнению с мелкими при равном значении объема пор), что в конечном счете

приводит к снижению долговечности работы отливки.

Цель изобретения - уменьшение себестоимости отливки и повышение срока их службы.

Поставленная цель достигается тем что в способе, включающем заливку в литейную форму жидкого сплава и введение микрохолодильников с внутренними пустотами, последние заполняют окислами металлов дисперсностью 0,005-0,2 диаметра частицы микрохолодильника.

Микрохолодильники, например чугунная дробь, при контакте с расплавом нагреваются и расплавляются. При это происходит восстановление окислов, находящихся в центре дробинки.

МеО с Me + СО - Q

При этом происходит поглощение определенного количества тепла, что способствует снижению температуры в локальных участках, и как следствие повышает усвоение газа за счет изменения поверхностного натяжения расплава. Объем образуемого пузыря зависит от количества вводимой окиси и температуры в месте нахождения пузыря. Расплавление микрохолодильника также приводит к снижению температуры расплава в локальных обьемах нахождения пузыря. В силу сказанного распределе ние пузырей достаточно равномерное (зависит от распределения инокулятора), а величина газового пузыря (пустоты) достаточно мала что связано со снижением температуры в локальных объемах. Вели.чина окисной частицы в дробинке связана со следующим.

При уменьшении размера частицы меньше 0,005 диаметра частицы микрохолодильника существенно усложняется ввод частицы в дробинку, так как протекает кратковременный проце восстановления окиси (частицы) в процессе получения дробинки. При увеличении размера чистицы свыше .0,2 диаметра частицы микрохолодильника происходит растрескивание самой дробинки в процессе ее получени .резкое насыщение кислородом при. хранении дроби, и как следствие, увеличение газонасыщенности кислородом и увеличение количества неметаллических включений в металле при вводе 3Toh дроби в расплав и, как следствие, ухудшение свойств.

Были изготовлены заготовки толщиной 30 мм, шириной 100 мм и вы, сотой 160 мм (без учета высоты прибыли) из сталей марок 25Л-35Я. Отливку заготовок производили с микрохолодильниками, содержащими инертный газ (азот) (по известному способу) и содержащими частички окалины. Диаметр дроби 1-3 мм. Размер

частичек окалины 0,05-0,5 мм. Технология получения дробинок следующая. Распыливали струю стали 25Л, толщиной 10 мм.. Распыливающим агентом является воздух, в который осуществляли ввод окалины (до 3% по объему). В процессе распыления получали дробинки, внутри которых находились частички окалины (РеО i )

Полученные дробинки вводили в расплав при суспензионном литье с вводом через.тангенциальную воронку в количестве от 1 до 3%.

Исследование металла отливки показало, что в предлагаемом способе размер пор уменьшился (при постоянном весе заготовки число пор на

34-48% больше . Стоимость дроби для известного способа составляет 420560 руб/т, в предлагаемом способе 120-130 руб. Учитывая вес отливки 5т 0 (например, мульд) и количество вводимой дроби 3,0%, разница в стоимости отливки составит

- ° Уменьшение размера пор не оказывает заметного влияния на величину коэффициента теплопроводности металла. Так, установлено, что температура на поверхности образца испытуемого по описанной методике приблизительно одинакова для образцов, изготовленных по известному и предлагаемому способам.

Значение стойкости в условиях термоциклирования однако существенно различны. Так, сам образец по известному способу обеспечивает стойкость до появления трещины при 370 теплосменах (температура нагрева 820±.10 С, охлаждение в воде), то образцы, изготавливаемые по предлагаемому способу, обеспечивают более высокие значения термостойкости - 570 циклов. Естественно, что и долговечность отливок повышается.

5 Проведена опытно-промышленная проверка предлагаемого способа получения отливок на мульдах, емкостью 3,3 м , весом 5т, Количество вводимых добавок 3%, размером 1-5 мм. ИсQ пользовался известный вариант с вводом стальной дроби, содержащей внутри азот и предлагаемый вариант с вводом чугунной дроби, внутри которой содержались частицы окалины размером 0,1-0,5 мм.

Результаты проверки стойкости мульд показали, что предлагаемый способ приводит к увеличению стойкости на 50-70% по сравнению с известным. При этом снижение стоимости мульд за счет использования более дешевой дроби - 50 руб. на 1-ой отливке, в результате чего ожидаемый экономический эффект от использования

5 предлагаемого способа по предварительному расчету составит более 50 тыс;, руб.

Формула изобретения

Способ получения отливок, включающий заливку в литейную форму жидкогд сплава и введение в него микрохолодильников с внутренними пустотами, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости отливок и повышения срока их службы в условиях

тепловых нагрузок, перед вводом мякрохолодильников их внутренние пустоты заполняют окислами металлов дисперсностью 0,005-0,2 диаметра частицы микрохолодильника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиав

0

2.Авторское свидетельство СССР 692691, кл. В 22 D 27/20, 1977.