Способ получения крестовин стрелочных переводов

(51 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ом данного способа являются паев в острие и усовиках креикающих из-эа большой проформы, неравномерного дельных частей крестовины,Недостат образование стовины, возн тяженности заполнения оГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Институт проблем литья АН УССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕСТОВИНСТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при суспензионной заливке протяженных отливок из стали 110 Г 13 Л преимущественно железнодорожных крестовин.Известен способ получения литых валков (А.с. М 1340898, МКИ В 22 О 27/20), включающий заливку сплава в литейную форму и введение микрохолодйльниковв количестве Зо от массы заливаемого сплава, причем подачу микрохолодильников начинают после заполнения 0,2-0,3 объема литейной формы, а прекращают после заполнения 0,6-0,7 объема.Недостатком данного способа является то, что указанный режим ввода микрохолодильников не обеспечивает качество металла во всем объеме отливок, Из-за малого промежутка времени ввода гранул значительная часть отливки, в частности, усовики,(57) Изобретение относится к литейному производству. Цель - повышение изотропности структуры и увеличение усталостной прочности металла. Способ получения крестовин включает ввод добавок ферромарганца в количестве 1-2,5% от массы расплава, при этом после заполнения полостей острия и усовика скорость заливки снижают в 1,3-1,5 раза при неизменном расходе вводимых добавок, а после заполнения формообразующей полости отливки ввод добавок прекращают, 1 табл. не подвергаются воздействию микрохолодильников,Известен способ получения крестовин путем заливки стали в форму, кристаллизацйи и охлаждения в форме до 150-200 С, выбивки, охлаждения до комнатной температуры с последующей зачисткой литниковой системы, термооб работкой и механической обработкой. (Повышение качества отливок, металлургического оборудования и эффективности технологических процессов их производства, Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции, 15-16 ноября 1978, с.31).Наиболее близким по техническому решению является способ получения отливок из стали, включающий введение легирующих порошкообразных добавок размером 0,5 - 5,0 мм в процессе заливки стали в литейную форму. При этом в качестве порошкообразных добавок используют смесь гранул ферромарганца и высокоуглерадистой стали в соотношении компонентов 0,2 - 2,0, а сталь заливается со средним удельным расходом 0,1-1,0 кг/м сек (А,с. М 575173, кл. В 22 О 27/20).Применение данного способа для получения крестовин приводит к образованию многочисленных литейных дефектов типа спаев, ужилин и т.дсвязанных с особенностями конфигурации формы крестовин, Сохранение постоянной скорости заливки крестовины вызывает образование сильного волнообразного движения в форме, приводящего к размыву стенок формы и образованию ужимин. Перехлестывание гребней волн расплава через выступы формы приводит к тому, что заполнение усовиков происходит не непрерывно, а порциями, что способствует образованию спаев. Из-за протяженности отливок крестовин, кристаллизация в ее тонких сечениях начинается еще до завершения процесса заливки, При вводе дисперсных частиц в течение всего времени заливки будет затруднено питание участков формы, удаленных от места заливки, что приводит к образованию усадочных дефектов. Ввод дисперсной добавки из высокоуглеродистой стали в отливку, изготовленную из высокомарганцевой стали, приведет к выбраковке детали из-за наличия не полностью расплавившихся добавок. Это объясняется. плохой растворимостью окисных плен высокоуглеродистой стали в высоко- марганцевой стали 110 Г 13 Л. Использование известной композиции добавок не позволяет добиться существенного диспергирования структуры отливок и, соответственно, повышения свойств металла,Целью предлагаемого изобретения является устранение литейных дефектов, повышения изотропности структуры, увеличение усталостной прочности металла и срока службы отливок.Поставленная цель достигается тем, что в способе получения крестовин из высоко- марганцевой стали, включающем заливку жидкого металла с одновременным вводом дисперсных добавок, в литейную форму вводят 1-2,5 ф ферромарганца, при этом после заполнения острия и усовиков, скорость заливки снижают в 1,3 - 1,5 раза при низменном расходе вводимых добавок, а после эа 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 полнения формообразующей полости отливки ввод добавок прекращают.Получение отливок крестовин по указанному способу осуществляется следующим образом. В струю расплава во время заливки вводят гранулы ферромарганца. Вследствие теплового взаимодействия гранул с расплавом происходит снижение температуры заливки, что способствует измельчению структуры металла и повышению его свойств, Разрушение крестовин происходит преимущественно в зоне образования литейных дефектов. Выход из эксплуатации крестовин лимитируется дисперсностью зерна в стали 110 Г 13 Л. Предложенный способ способствует увеличению срока службы крестовины за счет устранения литейных дефектов и измельчения структуры металла. Из-за особенности конфигурации крестовины после заполнения остряка и усовиков в форме образуется общее зеркало металла. В этот период скорость заливки снижают в 1,3-1,5 раза при низменном расходе дисперсных добавок, Снижение расхода металла при одновременном увеличении относительно доли дисперсной фазы в расплаве (что повышает вязкость расплава) способствует снижению интенсивности волнового движения в форме, имеющей большую протяженность и уменьшает количество образовавшихся литейных дефектов: размыв формы, засоры, нарушение геометрических размеров отливки. После заполнения формообразующей полости отливки, ввод гранул ферромарганца прекращают. Это повышает жидкотекучесть последних порций металла и позволяет улучшить питание отливки и, соответственно, уменьшить количество образующихся литейных дефектов,Ввод содержащих большое количество марганца связан также с необходимостью обеспечения высокой концентрации марганца в рабочей зоне отливки, Как известно (Ы.С. Михалев, А,А. Лейцингар, Высокомарганцевая сталь для отливок в северном исполнении, Литейное производство Ь 1, 1988, с.6) увеличение концентрации марганца в рабочей зоне отливки позволяет добиться. хорошего комплекса механических свойств стали в деформированном состоянии,Если количество вводимых дисперсных добавок будет менее 1%, то воздействие на структуру металла будет незначительным и не приведет к существенному измельчению структуры и повышению качества металла. Если же количество вводимых добавок будет больше 2,5 ф, то вследствие большой разницы в скорости затвердевания отдель40 45 50 ных частей крестовин, будут образовываться отдельные участки нерасплавившихся гранул, Скорость заливки жидкого металла уменьшают в 1,3 - 1,5 раза при неизменном расходе гранул при заполнении остряка и усовиков,Снижение расхода жидкого металла раньше, чем происходит заполнение острия и усовиков нежелательно, так как общее зеркало металла на всю длину отливки не образовалось и происходит переохлаждение металла прилегающей к литниковой части формы. После заполнения острия и усовиков скорость заливки снижают, чтобы предупредить образование бегущих волн расплава, которые разрушают форму и приводят к выплескам жидкого металла через вы поры и стояк. Если подачу жидкого металла уменьшить раньше, чем заполнятся остряк и усовики, то происходит переохлаждение металла, прилегающего к литниковой части формы, так как не образовалось зеркало жидкого металла на всю длину отливки. Если подачу жидкого металла уменьшить позднее момента заполнения остряка и усовиков, то происходит переохлаждение металла прилегающего к литниковой части формы, так как не образовалось общее зеркало жидкого металла на всю длину отливки. Если подачу жидкого металла уменьшить, позднее момента заполнения остряка и усовиков формы, то происходит образование бегущих волн, которые, вступая в резонанс, разрушают форму и приводят к выплескам жидкого металла через выпор и стояк.Уменьшение скорости подачи жидкой стали в форму больше чем в 1,5 раза при низменном расходе гранул ферромарганца приводит к перемерзанию литниковой системы. Уменьшение скорости меньше чем в 1,3 раза недостаточно снижает процесс образования волн в форме. Волны возникают из-за большой скорости заливки, так как образуется перепад уровней жидкого металла, кроме того существующий расход гранул не способен существенно понизить вязкость расплава.Подача гранул в форму прекращается после заполнения металлом формообразующей полости, Прекращение подачи гранул ранее, чем заполнится объем формообразующей полости, снижает эффективность суспензионной заливки, увеличивается брак по 5 10 15 20 25 30 35 усадочным дефектам, Если подачу гранул прекратить после заполнения объема всей формы, то последние порции жидкого металла, не обладая повышенной жидкотекучестью, не понижают отдаленную часть отливки, что увеличивает количество усадочных дефектов в противоположный отлитниковой системы части отливки.Опытно-промышленная проверка предлагаемого способа проводилась в условиях Новосибирского стрелочного завода, Использовался известный способ изготовления крестовин стрелочных переводов типа Р 65 и предлагаемый.При заливке крестовин по известному способу в расплав стали 110 Г 13 Л, имеющей температуру заливки 1460 С, вводилось 2,5 осмеси гранул ферромарганца и высокоуглеродистой стали в соотношении компонентов 10:1, а сталь заливали со средним удельным расходом 0,2 кг/м сек (см, табл.),При заливке крестовин по предлагаемому способу вводилось 0,5 - 3% гранул ферромарганца. Параметры заливки варьировались в пределах, указанных в таблице. Как видно из приведенных результатов при заливке крестовин по предлагаемому способу в сравнении с прототипом удается значительно повысить качество отливки за счет оптимизации параметров заливки, увеличить в 1,2-1,3 раза ударную вязкость и диспергировать структуру на 1 - 2 номера зерна. Это приводит к повышению нэклепываемости стали 11 ОГ 13 Л и увеличению стойкости крестовин на 15%. Формула изобретения Способ получения крестовин стрелочных переводов, включающий изготовление литейной формы, заливку ее рабочей полости расплавом стали с одновременным вводом в расплав дисперсных добавок, о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью повышения изотропности структуры и увеличения усталостной прочности металла, в качестве дисперсных добавок используют ферромарганец, который вводят в количестве 1-2,5 от массы расплава, после заполнения расплавом полостей острия и усовика скорость заливки снижают в 1,3 - 1,5 раза, а после заполнения рабочей полости отливки расплавом ввод дисперсных добавок прекращаютт.1764808 Влияние параметров процесса заливки на качество крестовин Р 65 из стали 110 Г 13 Л Составвводимыхдобавок Характеристика металла Степень заполнения Формы допрекращения подачи гранул Заполнлющий объенформы дп измененияскорости заливки КоличестНачальнаяСКОРОСТЬзаливкиметаллакг/из с Способ полученияотливок кв пп во вводимых добавок, 2 Стойкость крестовин брак по засорам и нарущению геометрии зоны перекатывания Номерзерна вЗОНЕ ПЕ"рекатывания УдарнаявязкостьНдмlнз Смесьгранулсталь:ФНп 75 3-4 100 2-3 2,2 1 Заливка сталис постояннынрасходом металла 02 кг/нзс 0,2 0,2 2,5 Выплеск неталла 0,3 Р 0,3 2,5 Заполненуровеньострия иУСОВИКОВ 95-100 0,5 2 еалиека сталис регулируемымрасходом гранулФерромарганца 2;1 усадочи,Рыхлота285 4 Обьен полости ГранулыФНО 0,5 120 0,14 Весь объемполости 0,2 2,5 95-100 3 2,1 усадочи.рыхлота Заполнение металлом стоякаи выпоров 0,2 Заполнен объемфориы 0,12 Заполнен уровеньострия и усовиков 2,5 2,7 3-4 114 2,75 3-4115 0,3 0,5 н н Отливка бракуется 2,5 Заполненобъем форны 0,2 2,78 3-4 0,3 115 Заполнен объем О,4усовиков и острия,что соответствует0,45-0,5 высотыотливки Заполненобъем форны 2;75 3.4 Выплеск металла Заполнен объемФорин 103 11 О 15 120 Заполнен объемформы 0,511,52,53 Составитель Б,КириевскийТехред М.Моргентал Корректор И.Муска Редактор Заказ 3335 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская.наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Скоростьзаливкиоставне"госяобъемаформыкг/мз с 0,13 0,15 Заполнено 0,9 объ,14 ена усовиков и острия, что соответствует 0,4 высотыотливки Заполнение отливки 0,14превыщает объемусовиков и острия,что соответствуетО,О высоты отливкиЗаполнен уровень 0,14острия и усовиков 0,140,140,14О,4 23 3 25 3"4 2,7 3-4 285 4 Нерасп-5 лавивщиеся гранулы вобразцэх ий рабочей ЗОНЫ 0,30,30,30,5Отливка бракуется, из"биток добавок в рабочейзоне