Способ пропитки тиглей Советский патент 1983 года по МПК B22D17/28 

(5) СПОСОБ ПРОПИТКИ ТИГЛЕЙ

Изобретение относится к цветной металлургии и касается улучшения ,. качества графитовых изделий, приме-V няемых в металлургическом производстве, в частности графитовых тиглей для вакуумных рафинировочных плавок. Известно, что графитовые заготовки всегда имеют пористость. При этом, чем крупнее диаметр за готовки, тем больше общая пористость в ней, а также размеры и объем пор. Для изготовления тиглей, применяемых для крупных плавок,используются блоки графита марок ЭГ-0 и ЭГ-1 диаметром свыше 500 мм, в которых обнаруживаются не только поры, но и сквозные зоны рыхлоты, а также трещины. Это влечет за собой впитывание расплава в тело тигля во время плавки, а иногда и к вытеканию расплава через стенку тигля, дополнительным потерям металла и преждевременному разрушению тиглей. с другой стороны, по мере повыше ния плотности графита (за счет снижения пористости) возрастает его те.плопроводность. Так, например, коэффициент теплопроводности в зависимости от плотности и пористости у графита меняется следующим образом Стабли14а). Следовательно, при использовании более плотного графита возрастают потери тепла при плавке за счет уве-. личения теплопроводности материала тигля, затягивается время плавки, увеличивается продолжительность кон такта расплава, а также увеличивается задолженность оборудования. Повышение теплопроводности материала изложниц, прибыльных надставок и т.п. способствует ускоренному затвердеванию металла, ухудшению поверх ности отливок, нарушению режима их кристаллизации, а также затрудняет ликвации неметаллических включений 39 в прибыльную часть отливки. Все это снижает качество литья. Поэтому желательно снизить пористость только внутренней (рабочей стороны тигля. Известны способы залечивания объемных дефектов в графитовых заготовках, в частности, с помощью пропитки, где графитовые заготовки пропитывают под давлением 1-10 атм. суспензией, содержащей 0,5-2 сажи, с добавкой 0,1% поверхностно-активного вещества 1 . Известен способ пропитки тиглей водной суспензией, содержащей главным образом, диборид титана 2. Однако сквозная пропитка изделий меняет их свойства в нежелательном направлении (увеличение теплопроводности), соли металлов при высокой температуре могут образовывать карбиды, а это сопровождается загрязнением расплава бором и титаном, возникновением внутренних напряжени в теле,тигля. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ пропитки тиглей, оснастки, например, из графита, включающий обработку тигле помещенного в вакуумированную пропи танную камеру жидким препаратом, на пример водной суспензией L 3J. В известном способе необходимо расплавлять каменноугольный пек и n догревать его в вакууме в течение всего цикла пропитки. Поскольку раз режение при этом способе всесторонн пропитка происходит со всех сторон изделия, при достаточно длительной выдержке плотность графитового изде лия повышается во всем объеме материала. Целью изобретения является получ ние равномерно уплотненного слоя по рабочей поверхности тиглей, улуч шение качества отливок и повышение срока службы оснастки, Поставленная цель достигается те что согласно способу пропитки графи вых тиглей и другой металлургическо

оснастки, например, графита, включающему обработку тиглей, помещенных в вакуумированную пропиточную камеру, жидким препаратом, например водной суспензией сажи пропитывающий препарат заливают с рабочей стороны ос- i настки, производят непрерывное вавающий препарат 9, например жидкую суспензию сажи,производят герметизацию изделия и камеры, открывают кран 55 7 и производят пропитку изделия.Откл)9 чают насос, закрывают кран 7, уравнивают давление в камере 5 с атмосферным, извлекают из камеры пропиты-j 1 куумирование пропиточной камеры только со стороны нерабочей поверхности оснастки через промежуточную вакуумную емкость, после чего рабочую поверхность оснастки отмывают. Кроме того, оснастку после промывки для последующей пропитки устанавливают в пропитуемую камеру с поворотом на угол ЗбО/п, где п - число пропиток. Оснастку перед пропиткой подвергают вакуумированию. На чертеже приведена схема, ществляемая предлагаемый способ. Схема включает пропитываемое изделие (тигель) 1, пропиточную камеру 2, крышку пропиточной камеры 3, вакуумные уплотнения , промежуточную вакуумную емкость 5, трубопроводы б, вакуумный кран 7, вакуумный насос З даздкий пропитывающий препарат 9. Г ропитываемое изделие (тигель) 1 устанавливают на дно пропиточной камеры 2, которая герметизирована .крышкой 3, причем вакуумные уплотнения k устанавливают как между фланцами корпуса пропиточной камеры 2 и крышки 3, так и между верхним торцом пропитываемого изделия (тигля) 1 и крышкой 3Промежуточная вакуумная емкость 5 с помощью трубопроводов 6, на которых имеются вакуумные краны 7, присоединена с одной стороны к пропиточной камере 2, а с другой - к вакуумному насосу 8. Внутрь пропитываемого изделия заливают пропитывающий препарат 9. Способ осуществляется следующим образом. Пропитываемое изделие (тигель ) 1помещают внутрь пропиточной камеры 2и герметизируют его. Запускают вакуумный насос 8 и откачивают промежуточную емкость 5, после чего открывают кран 7 и посредством откачки обеспыливают рабочую поверхность пропитываемого изделия. Затем закрывают кран 7, уравнивают давление в камере с атмосферным и заливают со стороны рабочей поверхности изделия пропитываемое изделие (тигель) 1, сливают остаток пропитываемого препарата и отмывают его рабочую поверхность. Вновь устанавливают изделие в пропи тывающую камеру, развернув его на предварительно вычислительный угол производят следующую пропитку. При этом наличие промежуточной вакуумированной емкости дает возмож ность сразу достигнуть относительно высокого разрежения в пропиточной камере, не перегружая вакуумный насос. Чем больше объем промежуточной емкости, тем меньше падение вакуума в системе при подключении к ней пропиточной камеры. Экспериментально установлено, что он должен быть не меньше объема про питочной камеры (иначе при включени откачки из пропиточной камеры из насоса выбивает масло), не должен превышать объем пропиточной камеры более, чем в 10 раз, так как дальне шее увеличение соотношения объемов уже не оказывается ни на работе насоса, ни на интенсивности откачки из камеры. По мере впитывания препарата его подливают в тигель, поддерживая все время постоянный уровень в тигле, т.е. постоянную высоту зоны пропитки. После окончания пропитки на рабо чей поверхности остается уплотненный слой частичек компонентов пропитывае мого препарата, который затрудняет дальнейшую пропитку, а при плавке размывается, т.е служит источником загрязнения отливки неметаллическими включениями. Поэтому после каждого цикла пропитки производят отмывку внутренней поверхности водой или другой жидкостью, входящей в состав пропитываемого препарата или самим препаратом. Обнаружено, что пропитка происходит более интенсивно в зоне наиболее

- 76

20- 30 1,60 1,95

50 - 60 Т40 - 155 230 - 250

9 - 12 5l6 близкой к откачнс у патрубку. Чтобы уплотненный слой по рабочей поверхности был равнотолщинным, обычно тигель после каждого цикла поворачивают на уголЗбО/п, где-п - число циклов пропитки. По способу пропитывают водной суспензией сажи как лабораторные тигли , диаметром 1бО мм и высотой 250 мм при толщине стенок и дна 25 мм так и промышленные - диаметром 250 мм и высотрй 350 мм при толщине стенок и дна 35 мм. Толщина пропитанного слоя составляет 3-5 мм, облегчается чистка тиглей, так как расплав не взаимодействует с материалом тигля, а также уменьшается износ тиглей. Вес плавок составляет, кг: лабораторных 20-25, промышленных 70-75Время и режим плавки после пропитки сохраняется прежним. Этим же способом производится про-, питка другой графитовой оснастки (изложниц, литниковых чаш и т.д.). В частности,в пропитанных изложницах нет привара металла, поверхность отливок более чистая, т.е. уменьшаются припуски на механическую обработку. Осуществление способа не требует сложного оборудования. Для его использования можно приспособитьизношенные вакуумные насосы в любые герметичные емкости. Способ обеспечивает получение конкретного технико-экономического эффекта, заключающегося в повышении выхода металла в отливку на 0,5-1 ,0% за счет улучшения питания отливок и снижения припусков на механическую обработку и увеличения срока службы металлургической оснастки в 1,2-1,5 раза за счет уменьшения эррозии ее рабочей поверхности. Формула изобретения 1. Способ пропитки тиглей и другой металлургической оснастки, например, из графита, включающий обработку тиглей, помещенных в вакуумированную пропиточную камеру, жидким препаратом, например водной суспензией сажи отличающийся тем, что, с целью получения равномерного уплот ненного слоя по рабочей поверхности тиглей, улучшения качества отливок и повышения срока службы оснастки, препарат заливают с рабочей стороны оснастки, производят непрерывное . вакуумирование пропиточной камеры только со стороны нерабочей поверхности оснастки через промежуточную вакуумную емкость,после чего рабочую поверхность оснастки отмывают. 9 18 2. Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что осн астку после промывки для последующей пропитки устанавливают в пропиточной камере, поворачивая ее на угол ЗбО/п, где п - число пропиток. 3. Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что пропитку оснастки ведут после ее предварительного вакуумирования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №507522, кл. В 22 D 17/28, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 415235, кл. В 22 D 17/28, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР IP 614025, кл. В 22 D 17/28, 1978.