Способ определения оптимальной толщины стенки литейной формы

Изобретение относится к литейному производству и металлургии и может быть использовано при изготовлении литейных форм, например изложниц.Известен способ определения толщины стенки термоуравновешенной литейной формы, заключающийся в изготовлении модели с одинаковой толщиной стенок и с заданными размерами и формой поперечного сечения полости, замере температур по периметру и толщине стенки модели во время охлаждения в ней металла, построении изотермических кривых по толщине стенки модели, определении переменной толщины стенки в поперечном сечении формы в соответствии с одной из избранной формой изотерм.Однако указанным способом можно определить только характер изменения толщины стенки, т.е. относительную толщину стенки литейной формы, а не абсолютное (действительное) ее значение.Вместе с тем известно, что оптимальная толщина стенки литейной формы в значительной степени определяется временем пребывания отливки в форме 2.Отлитые на заводе Запорожстальопытные тонкостенные изложницы, близкие по конструкции к японским, показали расход 18 кг чугуна на тонну стали, тогда как по данным Японии расход в таких изложницах составил около 9 кг. Время пребывания отливки в изложнице по технологии Японии 40-50 мин., время пребывания отливки в опытной партии изложницы на заводе Запорожсталь 100-120 мин 3.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения относительной толщины стенки термоуравновешенной литейной формы, включающий изготовление формы-модели с одинаковой толщиной стенок и с заданными размерами и формой поперечных сечений полости, заливку металла в форму-модель и замер температур на поверхности контакта формы- модели с отливкой 4.Недостаток известного способа заключается в определении относительной толщины стенки литейной формы, а не оптимальной толщины. В известном способе прочностные свойства литейной формы определяются путем статистической обработки стойкости форм, зависящей от конфигурации формы, отношения веса слитка к весу изложницы, температурных режимов, эксплуатации линейной формы. Цель изобретения - повышение стой.- кости, уменьшение веса и коробления литейной формы.Поставленная цель достигается тем, что в способе определения оптимальной толщины стенки литейной формы в зависимос 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 ти от времени пребывания отливки в форме,включающем изготовление формы-моделис одинаковой толщиной стенок и с заданными размерами и формой поперечных сечений полости, заливку металла в формумодель и замер температур на поверхности контакта формы-модели с отливкой, изготавливают по крайней мере три формымодели различной толщины и определяютдля каждой толщины стенки формы-моделив выбранных точках контакта с отливкойвремя достижения средней по толщине стенки формы-модели температуры, равной температурному порогу циклической вязкостиматериала и являющейся функцией от вре.мени пребывания отливки в форме-модели,и по заданному времени пребывания отливки в форме модели определяют оптимальнуютолщину стенки литейной формы,На фиг. 1 и 2 показано влияние временивыдержки слитка в часах на отношенияЯ,Ь и,; на фиг. 3 - изложниьл вца, спроектированная по способу 4, продольное сечение; на фиг. 4 - зависимоститолщины 3 л стенки изложницы в зоне горячего пятна от времени пребывания слиткав изложнице; на фиг. о - зависимость средней температуры по толщине стенки моделиформы от времени пребывания расплава;на фиг, 6 - оптимальная толщина стенкиформы от времени пребывания отливкив форме.Известным способом 4 можно определить только оптимальный закон измененияотносительной толщины стенки изложницы.На фиг, 1 и 2 показано влияние временивыдержки слитка в часах на отношенияЯвбд и - 5". Здесь 5, 5 в и 5 у соответственно толщина стенки широкой, узкойграни и угла изложницы.На фиг. 3 показаны продольные сеченияизложницы, спроектированной по способу 4.Недостатком способа 4, препятствующего дальнейшему снижению металлоемкости и повышения стойкости изложниц против трещинообразования и коробления, является то, что описанным способом нельзяопределить оптимальную толщину стенкиизложницы ЯА в зависимости от физико-механических свойств материала и условий эксплуатации изложницы,Указанным способом (4 можно установить только оптимальные отношенияЯв 5 А и в "- , а абсолютное значение5л +В5 д берется изопыта эксплуатации рассматриваемого типа размера изложницы,Существенное отличие предлагаемогоот известного 4 состоит в том, что способпозволяет определить оптимальную абсолютную толщину стенки изложницы в зависимости от физико-механических свойств13 материала и условий эксплуатации изложницы.На фиг. 4 показаны графики зависимости толщины 5 д в метрах стенки изложницы в зоне горячего:пятна от времени 7 в часах пребыванйя слитка в изложнице. Графики построены для различных отношений коэффициентов теплопередачи от слитка к изложнице Ю и коэффициента теплопроводности материала изложницыЯ.Графики на фиг. 4 построены для случая, когда средняя температура по толщине стенки изложницы равна 600, т.е. равна температурному порогу циклической вязкости чугуна.Из фиг. 4. следует, что например, если спроектировать литейную форму, в которой максимальная средняя температура достигается через=0,5 ч после заливки металла, то толщину следует взять равной Я =0,1 м для /у= 4; если же= 1 ч, то Я -- = 0,19 м, В последнем случае металлоемкость литейной формы увеличится почти в два раза. Что касается отношений 3 ф и - , то они будут практически одид +бе иаковы для обеих рассмотренных в примере литейных форм (фиг. 1 и 2).В способе определения толщины стенки термоуравновешен ной литейной формы, включающем изготовление серии (не менее трех)моделей с различной толщиной стенок Ь 1, Ь Ьп и заданными размерами и формой поперечного сечения полости, определяют для исследуемых координатных точек литейной формы время 7, Г, ., 7 достижеХя Хв ЯФЮ ОЖ 0571744ния средней по толщине стенкой модели температуры 1 пр, равной температурному порогу циклической вязкости материала.Пример. Требуется определить оптимальную толщину стенки чугунной изложницы5 в зоне горячего пятна в зависимости от времени пребывания слитка в изложнице. Циклическая вязкость чугуна практически не изменяется с повышением температуры до 1 р -- 600 С. Площадь поперечного сечения слитка Г=400689 мм. Толщину стенки установить для времени пребывания слитка в изложнице 1; 1,5; 2 ч,Ориентировочно толщины стенок моделей определяют из неравенства 0,24 Г 40,3.По форме отливки изготавливают тпи 15 модели с постоянными толщинами Ь = 0,2 Г=27 мм; г. = 0,25; Г=158 мм; Ьз = 0,3; П 190 мм.Измеряют температуры по толщине стенки модели и определяют среднюю температуру как функции от времени пребывания отливки в модели (фиг. 1).Перестраивают графики на фиг. 1 в координатной системе Ьри 1.ъ (фиг. 2).Для заданного времени пребывания слитка в изложнице определяют соответствую щую оптимальную толщину стенки излОжницы.Для с,щ -- 1; 1,5; .2 соответственно получаем 3 = 140 мм, 5 = 155 мм, ЯЗ -- 70 мм (фиг. 2).Испытание опытной партии изложниц ЗО (тип ХУ 1 А),толщина стенок которых былаопределена указанным способом, показало снижение расхода чугуна на тонну выплавляемой стали с 17,6 до 10,7 кг.:з 1 3ъф В. а,бР О 103 М Ю Ю И 6 б 1 йнОЯ ыпл 05 й Р ПОМО.Фиг 5 ВРЕИЯ ПРЕ 6 ЬЮаИиЯ ОЛЬгдВНИИПИ Заказ 9443/ 3Филиал ППП Па, г. У 27 гт Юйе Эйолф