Способ изготовления армированных трубами металлических литых изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 В 22 О 19/О кий комби ванов, ВС,В.Коновво ССС02, 1985 иков ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельсВ 1437139, кл, В 22 О 19/ Изобретение относится к об р ной металлургии, а именно, к му п роизводству.Известный способ изготовления армированных трубами металлических литых изделий, преимущественно холодильных плит доменных печей, включает размещение в литейной форме армирующих труб, покрытых защитным термостойким покрытием с высоким сопротивлением диффузии углерода, продувку их воздухом и заливку чугуна. Продувку начинают за 5 - 10 мин до начала заливки чугуна в литейную форму и продолжают ее в течение 4 ч, при этом в первый час охлаждения воздух подают со скоростью 200-400 т/с, а в последующие три часа - со скоростью 80 - 100 м/с,Недостатком указанной технологии изготовления холодильных плитявляются высокие внутренние термонапряжения отливок, требующие проведения специальной операции отжига для их уменьшения,Для снятия внутренних термонапряжений в отливке, возникших в период принудительного охлаждения холодильных плит сжатым воздухом (поскольку коэффициенты(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ТРУБАМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Использование; изобретение относится к черной металлургии, в частности, к литейному производству. Новым в способе является то, что при достижении телом холодильной плиты температуры 600 - 700 С продувку прекращают, изделие выдерживают в литейной форме без продувки втечение 4 - 5 ч, после чего продувку возобновляют. линейного расширения чугуна и стали различны), применяется их отжиг в специальных термопечах, Каждая печная садка состоит из 4-5 холодильных плит. Нагрев печи и выдержка ее при постоянной температуре производится за счет отопления смесью природного и коксового газа.Нагрев печи вместе с загруженными в нее холодильными плитами осуществляется в течение 6 ч, со средней скоростью 67 С/ч, затем холодильники выдерживаются при постоянной температуре 600 С в течение 4 - 6 ч после чего производится охлаждение холодильников вместе с печью втечение 6-8 ч и их выгрузка (технологическая инструкция ТП- 79 "Термическая обработка стального и чугунного литья в литейном цехе Кузнецкого меткомбината", 1982 г.),Таким образом, процесс отжига холодильных плит продолжается 16 - 18 ч, а общее время изготовления холодильной плиты без учета ее транспортировки к месту отжига и складирования достигает 24 ч.Целью настоящего изобретения является упрощение технологии изготовления холодильных плит за счет проведенияоперации их отжига в самой литейной форме.Поставленная цель достигается тем, чтов способе изготовления холодильных плит,включающем размещение в литейной форме армирующих труб, покрытых термостойким покрытием с высоким сопротивлениемдиффузии углерода, продувку их водухом,начинающуюся за 5 - 10 мин до начала заливки чугуна в литейную форму и продолжающуюся в течение 4 ч, при этом в первый часохлаждения - со скоростью воздуха в трубах200-240 м/с, а в последующие 3 ч - со скоростью 80 - 100 м/с, согласно изобретениюпри достижении телом холодильной плиты 15температуры 600 - 700 С продувку прекращают и изделие выдерживают в литейнойформе без продувки в течение 4 - 5 ч, послечего продувку возобновляют,Предлагаемый способ отличается от известного тем, что при достижении телом холодильной плиты температуры 600 - 700 Спродувку прекращают, изделие выдерживают в литейной форме без продувки в течение 4 - 5 ч после чего продувку 25возобновляют, Таким образом, заявляемыйспособ соответствует критерию изобретения "Новизна".При сравнении заявляемого решенияне только с прототипом, но и с другими 30известными техническими решениями необнаружены решения, обладающие сходными признаками. Это позволяет сделать вывод с соответствии технического решениякритерию "существенные отличия". 35Сущность изобретения заключается вследующем. Наличие перерыва в процессепринудительного охлаждения холодильнойплиты при достижении ею температуры600 - 700 С позволяет произвести отжиг, 40обеспечивающий снятие термонапряженийнепосредственно в литейной форме. Приэтом вследствие наличия слоя формовочнойземли, окружающей холодильную плиту вформе, значительной толщины (с малой теплопроводностью), скорость охлаждения отливки с формой не превосходит10 - 13 С/час, что позволяет считать процесс выдержки холодильной плиты в формепроисходящим практически в изотермических условиях,Остановка процесса принудительногоохлаждения при температуре холодильнойплиты выше 700 С позволит снять термические напряжения в ней, однако, дальнейшее принудительное охлаждение отливкиприведет снова к их возникновению.С другой стороны, остановка процессапринудительного охлаждения отливки в диапазоне температур ниже 600 С не позволит снять термонапряжения, возникающие в отливке (Термическая обработка в машиностроении: Справочник Под ред. Ю.М,Лахтина,А.Г.Рахштадта. - М.: Машиностроение, 1980. - С. 518).При времени выдержки холодильной плиты в форме без принудительного охлаждения менее 4 ч не удается полностью снять термонапряжения, возникающие в процессе охлаждения. При выдержке свыше 5 ч существенного уменьшения термонапряжений уже не происходит.После достижения телом холодильной плиты температуры 500-550 С дальнейшее принудительное ее охлаждение уже не приводит к увеличению внутренних термонапряжений и позволяет ускорить процесс ее охлаждения.Таким образом, каждый из перечисленных признаков необходим, а все вместе они достаточны для достижения поставленной цели: упрощения технологии изготовления и проведения отжига для снятия термонапряжений холодильных плитдоменных печей в самой литейной форме,Для изготовления холодильной плиты по предлагаемой технологии требуется 8 - 9 ч.Сочетание известного способа принудительного охлаждения холодильных плит сжатым воздухом с перерывом в принудительном охлаждении в течение 4 - 5 ч при температуре холодильной плиты 600 - 700 С позволяет получить новый технический эффект, а именно приозвести отжиг холодильной плиты непосредственно в литейной форме, тем самым снять внутренние термонапряжения и повысить ее качество. При этом исключается операция отжига в специальной печи, упрощается технология и значительно сокращается время изготовления холодильных плит.Отливка холодильных плит по предлагаемому способу может быть осуществлена с помощью специальной установки, позволяющей производить их продувку сжатым воздухом,Установка может быть предназначена для одновременного изготовления нескольких холодильных плит и содержит несколько (по числу одновременно изготавливаемых холодильников) вертикальных труб, оснащенных измерительными диафрагмами, в нижней части которых находятся раздающие коллекторы сжатого воздуха, с гибкими шлангами, которые, в свою очередь, соединяются с охлаждаемыми трубами изготавливаемых холодильных плит. Крепление шлангов на трубках производится с помощью специальных хомутиков.5 10 15 20 25 40 45 50 55 В верхней части вертикальные трубы объединены в коллектор, который подключен к общецеховому магистральному трубопроводу сжатого воздуха,Для подключения формы с холодильной плитой к магистральному воздухопроводу и регулировки расхода воздуха, каждая вертикальная труба подачи воздуха содержит запорный вентиль.Против каждой вертикальной трубы устанавливают нижнюю полуформудля заливки холодильной плиты с некоторым уклоном в сторону вертикальных труб, После установки верхних полуформ с охлаждаемыми трубками и сборки форм на концы труб со стороны выпоров (ближняя к установке сторона формы) одевают гибкие шланги, которые крепят с помощью хомутиков,За 10 - 15 минут до начала заливки чугуна в формы на трубопроводе, соединяющем магистральный воздухопровод и коллектор установки, открывают вентиль, открывают индивидуальные вентили на подводе воздуха к формам.Контроль за изменением температурного состояния холодильной плиты осуществляют при помощи ХК-термопары вторичного прибора типа КСП, расход охлаждающего воздуха регистрируют с помощью стандартной камерной диафрагмы с самопишущего прибора КСПв комплекте с датчиком-преобразователем типа ДММ.Заливку чугуна в литейную форму производят со стороны выхлопа охлаждающего воздуха за время около 90 сек. При этом подачу охлаждающего воздуха не прекращают и продолжают вплоть до достижения телом холодильной плиты определенного значения, например, 650 С, После этого запорные вентили перекрывают и холодильник выдерживают в форме без подачи охлаждающего воздуха в течение определенного времени, например 4-5 часов, после чего подача воздуха может быть возобновлена вплоть до охлаждения холодильной плиты до температуры, достаточной для его выбивки - 400 - 450 С,Пример осуществления заявляемого способа.Проводили отливку холодильной плиты весом 3000 кг, содержащей четыре змеевиковые трубы диаметром 60 х 6 мм. Перед установкой в литейную форму трубы подвергали кислотной обработке для удаления с их наружной поверхности продуктов коррозии, после чего наносили защитное маршелитовое покрытие толщиной 0,2 мм, Чугун заливали с температурой 1220 С.До начала заливки чугуна в литейную форму за 10 минут в полость каждой змеевиковой трубы подавали сжатый воздух а температурой около 20 С со скоростью 200 м/с, при этом расход воздуха на холодильную плиту составлял 5000 м /час. Подачу воздуха с таким расходом осуществляли в течение 1 часа, затем подавали воздух с расходом 2500 м /ч еще 1 час. Температуразхолодильной плиты при этом достигала 600 С вблизи охлаждаемых трубок и 650 С вдали от них, После прекращения подачи воздуха в течение четырех часов температура тела холодильной плиты снизилась у трубок до 550 С, вдали от них до 600 С. Затем подачу воздуха возобновили с расходом 2500 м /час (скорость его в трубках составзляла 100 м/с) и осуществляли в течение еще двух часов. Температура тела холодильной плиты при этом составила 400 С, что позволило осуществить ее выбивку из формы.Общая продолжительность нахождения холодильной плиты в литейной форме составила 8 часов,Таким образом, отливка холодильныхплит доменных печей по предлагаемому 30 способу позволяет произвести их отжиг, необходимый для снятия внутренних термонапряжений, во время охлаждения в литейной форме, что позволяет значительно упростить технологию изготовления, 35 Формула изобретения Способ изготовления армированных трубами металлических литых изделий, преимущественно холодильных плит доменных печей, включающий размещение в литейной форме армирующих труб с внешним термостойким покрытием, обладающим высоким сопротивлением диффузии углерода, продувку их воздухом, при этом в первый час охлаждения воздух подают со скоростью 200 - 240 м/с, а в последующие - со скоростью 80 - 100 м/с, отл и ча ю щи й ся тем, что, с целью упрощения процесса за счет проведения отжига в литейной форме для снятия внутренних термических напряжений, при достижении телом холодильной плиты температуры 600 - 700"С продувку прекращают и изделие выдерживают в литейной форме без продувки в течение 4 - 5 ч, после чего продувку возобновляют и ведут еще в течение 2 ч,