Устройство для модифицирования жидкого металла

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 92799 А 1 505 В 22 0 27/20 ИЗОБ Я ТЕ ДЕТЕЛ ЬСТВ РСКОМ(7 ) Физико-механический иУ СР и Мценский завод алли ья(7 ) Н.Н.Дронюк, Н.Е.Лисаченчев, А,В.Золотухин, Ю,В,К нститут АН юминиевого о, Е,А.Гра ндратьев, В.П. Кирил ьМ,Н,Масленников, О.П,Осташ ичу 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФН И Я )КИД КО ГО М ЕТАЛЛА(5 1 т Испопвзоввнив, в питеи намве в частности в конструкцияформ, предназначенных для или ок, преимущественно из вы ЦИРОВ производстх литейных лучения от- сокопрочнотся к литейному к конструкциям назначенных для мущественно из шаровидной или а итап имо изобретение отн 4. О изводству, в частности ейных устройств, пред учения отливок, преи окопрочного чугуна с мйкулярной формами гр липовы является литниковая триформенного модиф ючающая стояк, входной вкую перегородку, устано ном канале, реакционную аболоида вращения с загр вн и х тврдой присадкой, причем подводящий и отводящий каналы к реакционной камере выполнены тангенциально, а верхняя часть УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕОМСТВО СССРПАТЕНТ СССР) фиксировании металла. Наиболее близкой по т но ти идостигаемому зффф р. днической сущту к изобретесистема для ицирования;канал, легковленную в выкамеру в видеуженной в нее го чугуна с шаровидной или вермикулярной формами графита при модифицировании металла в литейной форме для повышения качества отливок, надежности работы и упрощения обслуживания устройства. Устройство состоит из литниковой воронки, стояка, зумпфа, входного канала, соединяющего реакционную камеру, выполненную в форме параболоида вращения с расположением в верхней ее части сфероидального выступа, причем ось сфероидального выступа смещена относительно оси реакционной камеры, а образовавшееся кольцо между реакционной камерой и сфероидальным выступом снабжено каналом: подвод металла в реакционную камеру и вывод из нее выполнен ф тангенциально. 1 з.п.ф-лы, 2 ил,реакционной камеры имеет каплевидную форму и сообщается с атмосферой.Литниковая система работает следующим образом,.Заливаемый жидкий металл через стояк и входной канал поступает в нижнюю часть камеры, в которую перед сборкой формы загружена твердая присадка. Поступающий в реакционную камеру по касательной жидкий металл приобретает вращательное движение. После расплавления легкоплавкой перегородки металл поступает через выходной канал в полость формы, Верхняя часть реакционной камеры предназначена для сбора шлака и выхода газов.Недостатками данной литниковой системы являются следующие.Наличие легкоплавкой перегородки в выходном канале, для изготовления которой1792799 3требуются дополнительные материальные итрудовые затраты и которая не всегда можетсработать вовремя.Открытая верхняя часть камеры ограничивает ферростатическое давление и позволяет выходить газам, образовавшимся призаливке непосредственно в атмосферу цеха.Предназначена только для определенного габарита опок.Цель изобретения - повышение качества отливок, надежности работы и упрощение обслуживания устройства ирасширение технологических возможностей процесса модифицирования эа счетприменения любых видов модификаторов и 15смесей и пониженным требованиям к ихфракционному составу.Указанная цель достигается тем, что устройство для модифицирования жидкогометалла различными лигатурами или смесями содержит литниковую воронку со стояком, связанную входным литниковымканалом с реакционной камерой, выходнойлитниковый канал и прибыль, при том реакционная камера выполнена в форме параболоида вращения с расположением вверхней ее части сфероидального выступадля улавливания шлака, имеющего смещенную ось относительно оси камеры, а образовавшееся сферическое кольцо между 30камерой и сфероидальным выступом снабжено тангенциальным каналом; каналы дляподвода металла в реакционную камеру ивывода иэ нее выполнены тангенциально креакционной камере. 35На фиг. 1 показано предлагаемое уст-ройство для модифицирования жидкого металла различными лигатурами или смесями;на фиг, 2 - .разрез А-А на фиг. 1,Устройство состоит из литниковой воронки 1, стояка 2, зумпфа 3, реакционнойкамеры 5 с модификатором 6 с подводящим4 и отводящим 7 каналами, питающей бобышки и отливок, размещенных в верхней10 и нижней 11 полуформах,В верхней частй реакционной камеры 5, имеющей формупараболоида вращения, расположен сфероидальный выступ 12 с зксцентриситетом относительно центра реакционной камеры,Верхняя часть камеры и сфероидальный выступ образуют кольцо 13 с тангенциональным каналом 14.УСтройство работает следующим образом.Жидкий чугун через приемную воронку 551, стояк 2 и входной канал 4, расположенный в нижней полуформе 11, по касательнойк наружной поверхности реакционной каме ры 5, имеющей форму параболоида вращения, подается на поверхность модификатора б, Под влиянием центробежной силы струи жидкого металла, обусловленной тан ген циальным подводом, происходит вращательное движение металла в камере, приводящее к размыканию модификатора и вовлечение его в поток жидкого металла, что в итоге приводит к интенсивному растворению модификатора, Кольцо 13, выполненное иэ формовочной смеси, обуславливает дальнейшее интенсивное растворение модификатора за счет . предотвращения прохождения верхних слое металла без контакта с модификатором через реакционную камеру. В кольце 13 выполнен входной канал 14 тангенциально к сфероидному выступу, что обуславливает дополнительное закручивание струи жидкого металла и тем самым интенсифицирует растворение модификатора.Предложенная конструкция камеры в виде параболоида обуславливающая вращательйое движение жидкого металла в ней, также обеспечивает скопление всплывших продуктов взаимодействия модификатора с жидким металлом, неметаллических и других включений в сфероидальном выступе 12. Расположение выходного канала 7 на уровне нижней части кольца обуславливает возможность забирать модифицированный чугун из периферийной части реакционной камеры, что обеспечивает его чистоту металла от алака и неметаллических включений,При растворении верхних слоев модификатора уменьшается диаметр реакционной камеры на уровне модификатора), что приводит к увеличению скорости вращения жидкого металла, контактирующего с модификатором, а последнее - к увеличению скорости растворения модификатора. Оптимальными размерами сфероидального выступа являются следующие; высота выступа составляет 0,2-0,4 высоты камеры, а диаметр 0,4 - 0,8 диаметра камеры. При меньшей высоте выступа, чем 0,2 высоты камеры, образующийся обьем выступа будет недостаточным для скопления в нем всего образовавшегося шлака и неметаллических включений, в результате чего последние будут размещаться в верхней части реакционной камеры и могут увлекаться жидким металлом через выходной канал в полость отливки, а зто ухудшает качество металла. При высоте выступа более, чем 0,4 высоты камеры, образующийся обьем камеры будет очень большим; в полости будет скапливаться не только шлак и неметаллические включения, но и жидкий металл, что является нецелесообразным ипониз вход одоо.1792799 20 25 30 При диаметра сфероидного выступа меньше, чем 0,4 диаметра камеры, во-первых, будет малый объем выступа, о чем говорилось выше, и во-вторых, при малом диаметре усложняется процесс улавлива ния в нем шлака и неметаллических включений из всей реакционной камеры в силу большой разницы в диаметрах камеры и выступа, При диаметре выступа большем, чем 0,8 диаметра камеры, образующееся кольцо будет очень узким, а также понизится выход годного,Смещение оси сфероидального выступа относительно оси камеры на 0,08-0,2 диаметра камерь 1 обеспечивает принудительное направление жидкого металла через тнгенциальный канал 14 образовавшегося кльца 13 сфероидальный выступ 12, что обуславливает дополнительное вращательное движение жидкого металла в сфероидальном выступе, а последнее позволяетболее интенсивно растворять модификатор, в т.ч. и пылевидную фракцию, а также улавливать шлак и неметаллические включения, кЬторые задерживаются в сфероидальном в 1 ступе. При большем смещении оси сфероидального выступа, чем на 0,2 диаметра камеры, образовавшееся кольцо будет выходить за пределы камерьь При смещении оси выступа на величину, меньшую чем 0,08 диаметра камеры, разница между осями будет незначительной, при этом между образовавшемся кольцом и стенкой камерыобразуется зазор, в который может попаать нерастворенный модификатор и шлак, а далее в еыкодной канал н лолость формы, наружная кромка образовавшегося сфероЙдального кольца долкна совпадать с наФормула изобретения 1. Устройство для модифицирования идкого металла, содержащее литниковую в ронку со стояком, реакционную камеру с подводящим и отводящим тэнгенциальныи каналами, нижняя часть которой выполнена в виде параболоида вращения, о т л ича ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества отливок, надежности работы и упрощения обслуживания устройства, верхняя чсть реакционной камеры выполнена ввиде полусферы в нижней ее части, отделенной кольцеобрэзным выступом от верхнего участка параболоидной камеры, с образован 1 ием незамкнутой кольцеобразной полости ь 1 ежду кольцеобразным выступом и стенкой ружной стенкой камеры, как показано на фиг. 1 и 2,По сравнению с новым выбранным прототипом предложенная конструкция устройства обеспечивает смещение центров реакционной камеры и кольцевого выступа, что позволяет предотвратить круговое движение металла по полусфере и.принудительно направить его дополнительный тангенциальный канал в центр полусферы обеспечив при этом в ней дополнительное интенсивное вихревое движение металла.Это обеспечивает следующее:повышение качества отливок за счет эффективного улавливания шлака в полусфере и предотвращения"его попадания в литниковые каналы;увеличенного гидростатического- напора (в прототипе шлакоуловитель сообщается с атмосферой);надежность работы и упрощения обслу-, живания устройства из-за ликвидации операции изготовления и простановки легкоплавкой перегородки, которая может не всегда сработать вовремя;уменьшение. расхода модификатора с 1,б до 1,0 о, за счет интенсивного его растворения а полусфере и вынужденного насыщения расплава парами магния в прототипе пары магния уходят в атмосферу), и возможность применения до 30,0 О пылевидной фракции (мене 1,0 мм);стабильность процесса при металлоем. кости формы от 80,0 до 250,0 кг. исключение вь 1 бросов паров магния ватмосферу и повышение экологичности упроцесса,реакционной камеры сопряжением верхних стенок кольцеобразного выступа со стенками камеры на участке расположения отводящего тангенциального литникового канала, при этом полость в виде полусферы сообщена с незамкнутой кольцеобразной полостью дополнительным тангенциальным каналом,2.Устройство поп. 1,отл ич а ю щеес я тем, что, с целью повышения качества отливок при металлоемкости формы от 80 до 250 кг, высота полусферы составляет 0,2-0,4 высоты реакционной камеры, диаметр 0,4- 0,8 диаметра реакционной камеры, а ось полусферы смещена относительно оси реакционной камеры на 0,08 - 0,2 диаметра реакционной камеры,1792799 Составитель Н.Дронюк ехред М.МоргенталКорректор Н,Слободян Редактор С.Кулаков 473 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ка Производственно-издательский комбинат "Патент город, ул,Гагарина, 10