Способ центробежного литья биметаллических труб

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик1899252(53) УДК 621.74. .042 (088.8) ло делан нзооретеннй и открытийВсесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно- .исследовательский и конструкторско-технологический институт . трубной промышленности1Изобретение относится к литейному производству, в частности к центробежному литью, и может быть использовано при отливке биметаллических труб большой длины. Известен способ изготовления центробежнолитных биметаллических труб путем последовательной заливки металлов на пред. варительно нанесенный слой теплоизоляционного покрытия, толщину которого с целью осушествления равномерного теплоотвода выполняют равномерно нарастающей в сторону, противоположную заливке металлов .Известен также способ изготовления биметаллических труб, в котором теплоизоляционное покрытие по длине изложницы выполняют с переменной по длине теплопроводностью, причем со стороны заливочного торца теплопроводность покрытия в 1 - 5 раз больше теплопроводности покрытия остальной части изложницы 2.Недостатком указанных способов является неудовлетворительное качество соединения металлов по длине отливки, вызванное ограниченной возможностью регулировки отвода тепла от отливки. Кроме того,при применении в качестве теплоизоляционного покрытия сыпучих материалов (квар. цевого, цирконового песка и т. п.) для достижения требуемых условий теплоотвода необходима значительная толщина покрытия, что влечет за собой ухудшение качества наружной поверхности отливки: волнистости и значительного пригара. Наличие дефектов на наружной поверхности приводит к тому, что при механической обработке большое количество металла переходит в стружку. При применении покрытия неравномерной толщины для получения труб с постоянным наружным диаметром необходимо применять специальные изложницы с конической расточкой рабочей поверхности, что удорожает их изготовление. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления биметаллических труб, включающий нанесение равномерного по толщине теплоизоляционного покрытия на вращающуюся изложницу и последовательную заливку металлов 3.Недостатком этого способа является отсутствие возможности отливки биметалли 89925251015 микрохолодильники, попадая в жидкий металл, в результате отбора избыточной теплоты перегрева оказывают на него сильное 5 О охлаждающее воздействие, При этом температурные изменения в расплаве однозначно связаны с количеством микрохолодильников, варьируя которыми в широких пределах можно не только обеспечить получениезаданной температуры, но и устранить температурный градиент на внутренней поверхности по всей длине отливки. 3 ческих труб большой длины с точными раз. мерами диаметра границы соединения слоев металлов. Вызвано это специфическими условиями, заполнения горизонтально вращающейся изложницы центробежной .Машины при заливке металла с одного конца, которое заключается в том, что в процессе заливки жидкий металл больше разогревает тот конец изложницы, с которого производят его заливку, отдавая ей большую часть тепла при своем продвижении. При заполнении изложницы разница температур между передним и задним концами отливки сохраняется и достигает значительных величин. Поэтому в то время, как задний конец отливки охладится до требуемой температуры соединения металлов, на ее переднем конце металл будет находиться еще в жидком состоянии.Величина температурного перепада по длине отливаемой трубы зависит от материала, из которого она изготавливается, еегеометрических размеров, температуры заливки, толщины и материала применяемого покрытия и т. д. В силу этих причин при заливке второго металла получается либо размыв и перемешивание металлов в переднем конце отливки, либо расслоение на ее заднем конце. Например, при производстве центробежных заготовок из сталей Х 12+35 размером 165 Х (25+25) Х 3600 мм около четверти длины трубы отходит в брак из-за размыва переднего ее конца или расслоения заднего конца отливки.Цель изобретения - обеспечение изготовления биметаллических труб большой длины с качественным соединением металлов и тОчными геометрическими размерами границы соединения по всей длине отливки.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления биметаллических труб, включающему нанесение равно. мерного по толщине теплоизоляционного покрытия на вращаемую изложницу и послойную заливку металлов, в процессе заливки первого слоя металла или после ее окончания на участке изложницы, равном ее половине, вводят металлический порошок, количество которого уменьшают по мере приближения к концу изложницы, противоположному заливке металла.В качестве металлического порошка используют металл первого слоя.Обладая большой тепловой активностью 2 О 25 ЗО 35 4 О 45 Исходя из условия, что качественное соединение слоев металла возможно только при строгом соблюдении контактной температуры, количество микрохолодильников можно определить из формулы: С(ЬТ, фЬТг) 100гпк а 1 гСхол. ФзфЬТг)+1 где л 1количество микрохолодильников, % от веса металла;Сл - средняя теплоемкость жидкогометаллаккалкг градСал - средняя теплоемкость материала микрохолодильников, кка в " разность между температурой заливки металла и температурой плавления холодильников, град;ЬТ - разность между температуройплавления холодильников и контактной температурой;ьтз - Разность междУ темпеРатУРойплавления микрохолодильников и их начальной температуРой;удельная теплота плавления холодильников;п 1 - количество микрохолодильников, компенсирующее абсол)отное снижение температуры единицы объема металла при прохождении его вдоль формы,%; относительная длина отливки.Предлагаемый способ был опробован при изготовлении биметаллических труб размером 165 Х (25+25) Х 4000 мм из сталей 200 Х 4 Ф 2 и Ст 30 на машине с горизонтальной осью вращения. В качестве микро- холодильников используют порошкообразное железо (ПЖ) марки ПЖК, введение которого осуществляется в объеме расплава, формирующего внутреннюю поверхность первого слоя.Температуры заливки и контактной поверхности металла первого слоя определяются экспериментально и обеспечивают хорошую заполняемость литейной формы и качественное соединение слоев, Для стали 20 Х 4 Ф 2 температура заливки соответствует 1500 С, температура контактной поверхности - 1350 С.Подстановка этих данных в расчетную формулу показала, что для снижения темпе. ратуры мегалла от температуры заливки до контактной температуры необходимо ввести железный порошок в количестве приблизительно 16% от веса жидкого металла. Однако интенсивныЙ теплоотвод через стенку литейной формы приводит при продвижении металла вдоль нее к возникновению по длине отливки неоднородного температурного поля с. максимальной величиной температурного градиента у места заливки металла в899252 Формула изобретения 5форму, который уменьшается к противоположному концу.В рассматриваемом примере температурный перепад по длине отливки длиной 4000 мм на ее внутренней поверхности составляет приблизительно 120 С. На основании температурных замеров и результатов металлографического контроля металла установлено распределение температур по длине отливки и соответствующие им отклонения по граничному диаметру. Исходя из полученных данных наиболее целесообразным 1 О является обработка объема расплава, формирующего внутреннюю поверхность отливки на участке, равном 0,5 общей ее длины, имеющем максимальный температурный градиент. 15Расчет количества порошкообразного железа, необходимого для дифференцированной обработки данного объема жидкого металла (принимая во внимание его температурную неоднородность), производят по приведенной формуле. Так, на расстоянии 0,5 20 длины от места заливки металла температурный градиент составляет приблизительно 60 С, а количество введенных микрохолодильников приблизительно 11%.Ааналогичный расчет для и, равном 0,25, 2 показал, что для снижения температуры расплава до контактной температуры необходимо ввести приблизительно 12,8% ПЖ.Регулируя таким образом расход микро- холодильников во времени, соответствующему заполнению заданным объемом распла- ЗО ва литейной формы, изменяют характер распределения температуры по длине отливки, добиваясь создания однородного температурного поля на ее внутренней поверхности. Увеличение количества порошкообразного железа осуществляют путем изменения расход 35 ного давления в бункере-питателе от 5,5 до 12,5 атм, подающим ПЖ в струю металла,Таким образом, заданный объем расплава подвергается дифференцированной обработке микрохолодильниками по следую щему режиму: на участке длины, равном 0,5 введено приблизительно 11,0%, при и =0,25, пъ = 12,8 о/о, и в месте заливки, при о = О, гп= 16/о ПЖ.Температуру внутренней поверхности металла измеряют оптическим пирометром 45 ТЕРА - 50 с записью на потенциометре КСП - 3.При достижении температуры соединения 1350 С производят заливку второго металла - стали 30.Контроль качества границы соединения металлов производят На кольцевых темплетах после их травления. Результаты замеров границы соединения металлов показывают, что абсолютная величина разности между передним и задним концами отливки не превышают + 2 мм. Соединение металлов происходит по всей длине трубы без расслоений и других дефектов, улучшающих качество соединения металлов.Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет обеспечить возможность получения биметаллических труб большой длины с качественным соединением слоев металла,1. Способ центробежного литья биметаллических труб, включающий нанесение равномерного по толщине теплоизоляционногопокрытия на вращаемую изложницу и послойную заливку металлов, отличающийсятем, что, с целью обеспечения изготовлениябиметаллических труб большой длины с качественным соединением металлов и точнымигеометрическими размерами границы соединения по всей длине отливки, в процессезаливки первого слоя металла или после ееокончания на участке изложницы, равномее половине, вводят металлический порошок,количество которого уменьшают по мереприближения к концу изложницы, противоположному заливке металла.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, чтов качестве металлического порошка используют металл первого слоя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1; Авторское свидетельство СССРМо 59257, кл. В 22 Р 13/10, 1976.2. Авторское свидетельство СССРМо 527253, кл. В 22 Р 13/1 О, 1975.3. Патент США Ма 3414044, кл. 64 - 85,1965.Редактор Р. ЦицикаЗаказ 12015/15 Составитель А.Минаев Техред А. Бойкас Корректор М. Пожо Тираж 852 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4