Устройство для модифицирования жидкого металла

Изобретение относитсяк металлургии, в частности к литейному производству, и может быть использовано для модифицирования жидкого металла легкоиспаряющимися веществами.Известны устройства, предназначенные для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом модифицированием в литейной форме, состоящие иэ литниковой чаши, стояка, реакционной камеры, шлакоуловителя и пи тателя Г 11,20 30 50 шение качества отливок,Для достижения поставленной целив устройстве для модифицирования жидкого металла, содержащем чашу, стопор, стояк, реакционную камеру для,размещения модификатора, реакционнаякамера выполнена в виде емкости сцатрубком, введенным в стояк на глубину 0,85-0,95 его высоты, причемвыходное отверстие патрубка равно0,2-0,4 диаметра стояка.На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид:,65 Однако наличие в указанном устройстве реакционной камеры (где происходит обработка чугуна) усложняет. изготовление литниковой системы и увеличивает ее размеры, что уменьшает выход годного (эа счет увеличения возврата) . При этом возможно попадание в отливку нерастворившихся частиц модификатора.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для модифицирования в форме серого и высокопрочно. о чугунов, включающеелитниковую чашу, стопор, стояки реакционную камеру - сосуд для размещения модификатора, выполненный в виде стержня 23.В известном устройстве модифицирующий вкладыш расположен в стержне, который установлен непосредственно в литниковой чаше. Однако при растворении модификатора в виде модифицирующего вкладыша в расплаве в открытой .чаше на воздухе неизбежно его окисление и ошлакование, что ведет к засорению отливки неметаллически,ми включениями и, как следствие, неполному усвоению модификатора, тем более что скорость растворения вкладыша непостоянна во времени, так как меняется его поверхность. Кроме того, при использовании магнийсодержащих модификаторов возможен пи. роэффект и, следовательно, неполное усвоение расплавом магния и засор отливки неметаллическими включениями. Не исключается также возможность отрыва в результате теплового удара и попадания в отливку нерастворившихся частиц модификатора.Цель изобретения - увеличение степени усвоения модификатора и повы 35 40 45 Устройство имеет литниковую чашу 1, камеру с модификатором 2, стопор 3, стояк 4, патрубок 5 и литник бУстройство работает следующим образом.Стопором 3 закрывается отверстиестояка 4, Жидкий металл подается влитниковую чашу 1 и, омывая камеру 2с модификатором, расплавляет и далеевозгоняет внутри нее модификатор,например магний. Затем стопор 3 убирается и жидкий металл поступает встояк 4, расплавляя пробку; парообразный модификатор под действием избыточного давления подается в стояк 4и далее в литник б,Вихревые воронки в литниковой системе обычно вызывают вредные последствия, но в данном случае они способствуют засасыванию металлом паровмагния и дальнейшему продвижению их,с потоком в литейную полость. Выходное сечение патрубка на глубине0,85-0,95 высоты стояка как раэ попадает в зону действия вихря, которыйобразуется при поступлении металлаиэ стояка в шлакоуловитель. Совместно с гидростатическим напором вихрьпрепятствует всплыванию пузырьковмагния, Расположение на этих глубинах выходного сечения патрубка частично гасит вихревые воронки, препятствуя попаданию воздуха в литейную полость.Исследования проводят в камерах,выполненных из алунда (АЙ 2 О) и вкамерах из нержавеющей стали притемпературах обработки чугуна, Времяпрогрева для огнеупорной камеры(иэ АХ 203) 20 с, а для теплопроводной (из нержавеющей стали) 5 с.Испарение магния происходит из расплава, поэтому оно не зависит от кусковатости магнийсодержащего сплава.Исследования ведут по кинетикеиспарения магния иэ сплавов Сц - Мли Со - Мл -51 с различным содержанием магния. Давление паров магния присодержании магния 25 в Со-М;-сплавесоставляет 0,08-0,09 МПа (0,8-0,9 атм)В литниковой системе и в полостисамой формы давление меньше вслеЯствие того, что объем литейной формызначительно больше объема камеры.П р и м е р. Модифицированию парами магния подвергают чугун следующего химического состава, вес.Ъ: углерод 3,35 у кремний 2,12; марганец 0,85)фосфор 0,09; сера 0,030. Исследуют влияние расположения и размеров выпускного сечения патрубка на структуру и свойства проб с виде плит весом 50 кг, а также заливкой проб на механические свойства чугуна . В ка" честве модификатора используют сплав магния с медью (25 Ъ магния) . Размеры стояка: высота 500 и диаметр 30 мм.1069944 Экономический эффект от снижения объема выборки составляет 5,90 руб/т, Кроме того, предлагаемое устройство позволяет снизить расход модификатора за счет повышения степени его усвоения примерно на 20Таблица 1 Расположение патрубка по высоте стояка Структура Засо- ры Скорость залйвки,кг/с Степень усвоения моди- Фикатора,Количество вводимогосплава,% Диаметротверстияпатрубка Остаточныймагний,Механическиесвойства,кгс/мм Нет 0,02652 0 ю 11 ст 0,8 Н.,40, О. 0,2 ШГ+ВГП 60 ШГ+П 80 Нет 0,038 76 41,8 0,040 80 42,3 0,2 3 0,2 3 0,2 3 0,2 3 085 Н . Оф 2 ст 0,90 Н . 0,30. ШГ+П 80 Нет 42,2 0,95 Н. 0,4 О Оф 98 Нст 05 ст ШГ 80 Нет 0,041 82 ШГ+ВГ :П 70 Есть 0,036 72 41 0 П р и м е ч а н и е. ВГ - вермикулярный графит; ШГ - шаровидный грантП - перлит; Н - высота стояка; ц - диаметр стояка. Получают чугун марки ВЧ 42-12. Температура чугуна 1390-1400 С.Результаты обработки представленыв табл. 1,Как видно из, табл. 1, расположения патрубка на глубине менее 0,85высота стояка и нри диаметре отверстия менее 0,2 диаметра стояка недостаточно для полного усвоения магниячто косвенно подтверждается структурой и механическими свойствами.Расположение выпускного патрубкана глубинах 0,85 высоты стояка и выше и при диаметрах 0,2-0,4 диаметра.стояка ведет к полному усвоению магния и появлению в структуре только,шаровидного графита.Расположение выпускного патрубкаслишком близко к зумпфу стояка ведетк размыву стенки формы и, как следствие, к засорам в теле отливки.Плавкую пробу изготавливают изсплава Вуда.Как видно из табл. 2, при диамет ре отверстия выпускного патрубкаменьшем 0,2 диаметра стояка в структуре литого металла наблюдается шаровидный и вермикулярный графит, чтосвидетельствует о недостаточностимодифицирования. При выходном сечении 0,2 у 0,3 и 0,4 диаметра стоякав структуре чугуна наблюдается только шаровидный графит. При большемдиаметре структура чугуна становитсянеоднородной по высоте отливки, т,е,расход модификатора увеличивается ипервые порции металла промодифицированы, а последние промодифицированынедостаточно,Расположение выпускного патрубка10 слишком близко к зумпфу стояка ведетк размыву стенки формы и к засорамв теле отливки.Предлагаемое устройство для модифицирования жидкого металла позво 15 лит снизить брак по засорам на сложных отливках и сократить объем выборки и заварки дефектов в среднемна 25, что составляет 12,5 от общего объема дефектов. Стоимость выборки дефектов на 1 т годного литьяпо существующей технологии состав,ляет 47,1 руб.1069944 Т а б л и ц а 2 Структура в литом состоянии Остаточный магний,Диаметротверстиявыпускногопатрубка В нижнейчастиотливки В нижнейчастиотливки В верхнейчастиотливки В верхнейчастиотливки 0,025 0,026 0,1 0 О,036 0,038 0,036 0,029 Ъ Составитель В.Николаев Редактор А.Лежнина ТехредЛ.Мартяшова КорректорС.ШекмарЗаказ 11616/16 Тираж 775 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениИ и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП Патент 1., .г.Ужгород, ул.Проектная, 4 О,2 О,0,3 0 ,О 4 в0,5 от 0,038 0,040 0,043 0,047 ШГ+ВГП 70ШГ+П 80ШГ+П 80ШГ+П 90ШГ+П 90 ШГ+ВГП 70ШГ+П 80ШГ+П 80ШГ+П 80ВГ + 40 ШГП 80