Способ обработки расплавленного металла в литейной форме

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлеио 11.1078 (21) 2672947/22-02с присоединением заявки Нов(23) ПриоритетОпубликовано 3003,80, Бюллетень М 12Дата опубликования описания 300 380 В 22 О 27/00 Государственный комитет СССР по делам нзобретеннй н откритнй(72) Авторы изобретения В.Г.Горенко, И.Г.Раздобарин и В.Ф.Дурандин Институт проблем литья АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА В ЛИТЕЙКОЙ ФОРМЕИзобретение относится к черной ,металлургии и литейному производству, в частности к вопросу обработки металла в Форме.5Известен способ модифицирования металла в форме, заключающийся в ,том, что между реакционной камерой и перегородкой устанавливается легкоплавкая пробка из полистирола, 10 которая задерживает попадание первых порций металла в полость будущей отливки на 0,5-1,0 с. Это приводит к увеличению времени контакта первой порции металла с модификатором и обеспечивает лучшее его растворение в первой порции металла 11. Известен способ получения отливок из чугуна, включающий обработку чугуна модификатбром, который перед установкой в полость литейной Формы нагревают до 200-300 оС. Этот способ позволяет удлинить время диффузии паров магния из вставки в определенный поверхностный слой отливки (2,Известен также способ обработки расплавленного металла ь изложнице, включающей размещение в ней присадок и экзотермического вещества и заливку расплавленным металлом (3. 30 Однако способ не приспособлендля обработки металла в литейной Форме, он не позволяет получить отливки равной микроструктуры,Цель изобретения - улучшениерастворения .присадки в первой порцииметалла, выравнивание микроструктурыи повышение физико-механическихсвойств металла в различных сеченияхотливок,Поставленная цель достигаетсятем, что на поверхность порции присадки экзотермический состав вводятв количестве 3,5-12,0 от общегоколичества присадки, который имееттемпературу начала протекания термохимических реакций в пределах 685890 оС,удельную теплопроиэводительность 350-680 ккал/кг,.Ввод экэотермического состава",на поверхность порции присадки обусловлен тем, что при определенныхудельной теплопроиэводительностии составе смеси начало протеканияв ней термохимических реакций,наступает в момент соприкосновенияс ней металла, заливаемого в Форму.В период протекания реакцийпроисходит выделение тепла и развивается высокая температура724272металла оказывается меньше оптимального количества растворенной присадки, а это отрицательно влияет на микроструктуру и свойства первой порции металлаИспользование в качестве наполнителя экзотермического состава присадки для обработки металла обеспечивает растворение в первой порции металлане только присадки с поверхностиР10соприкасающейся с экзотермическимсоставом, а и в значительной степениприсадки, входящей в экзотермическийсостав в качестве наполнителя. Этогарантирует растворение в первойпорции металла необходимых коли 15 честв присадки и получение оптимальных микроструктур и свойствметалла,Оптимальный расход экзотермического состава составляет 3,5-12,0от количества используемой присадки,Если количество экзотермическогосостава меньше 3,5, то выделившегося тепла оказывается недостаточнодля доведения до температуры плавления присадки и в первую порциюметалла переходит меньше необходимого количества присадки, а есликоличество экзотермического составабольше 12,0, то количество выделив 30Шегося тепла в процессе протеканиятермохимических реакций оказывается достаточно для расплавления и перехода в металл большего, чем оптимально необходимо, количества присадки.З 5 Повышенный расход экзотермического состава порядка 8,5-12,0 рационально использовать, когда температура заливаемого чугуна недостаточно высока для стабильного и надеж 4 О ного осуществления процесса обработки металла в формй, напримерпри получении этим способом чугунас шаровидной формой графита, и длязаливки форм исходного чугуна с температурой 1360-1380 С.В таблице приведены состав, удельная теплопроизводительность.и свойства экзотермических составов и ихдействие на растворение присадокв первой порции заливаемого в форму50 металла. Здесь же приведены данныепо температуре нагрева поверхностимодификатора по известному способу обработки металла в форме,1 П ЕЕЕ ЕУ У У 1 УП УЕЕЕ 19,7 Алюминиевая крупкаКузнечная окалина.Модификатор 18,0 46,5 17,0 21,0 22 3 230 50,5 52,5 54,0 45,0 48,0 Ос- Ос- Осталь- таль- тальное ное ное. 100,0 100,0 Ос- таль- ное ОсОс- тальное тальное Параметры процесса модифицирования Удельная теплопроизводительность смеси,ккал/кг 520 Температура началапротекания термохимических реакций,оС Расход экзотермической смеси, вот расхода модификатора 12,4 8,0 12,0 6,0 3,5 3,4 Температура нагреваверхних слоев модиФикатора,С 400 850 Расход модификатора,вот веса обрабатываемого металла 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 ковик и кварцевую трубку выходит из формы и выливается в стержни, установленные на подвижной платформе, которую перемещают по мере заполнения стержней металлом, Элементы литниковой системы имеют стояк диаметром 22,5 мм и высотой 250 мм, перехбдные каналы диаметром 15,0 мм, реакционную. камеру диаметром 125 мм и высотой 165 мм; шлаковик сечением 25/35 х 30 мм и выходной канал диаметром 12,5 мм. При проведении исследований определяют температуру, возникающую в слое экзотермического состава при протекании в нем термохимических реакций, и прогрев слоев присадки. Для замера температур используют вольфрамрениевые термометры.Для визуального наблюдения про-. цесса растворения присадок одну из вертикальных стенок реакционной ка меры выполняют из кварцевого стекла и процесс растворения фиксируют кинокамерой.Для,рпределения кинетики растворения присадок по мере заливки формы .Я металлом используют специальную методику, Для ее осуществления литниковую систему с реакционной камерой формуют в парных опоках. Во всех случаях расход модификатора состав- у ляет 1,0 от веса обрабатываемого металла. Модификатор и экзотермический состав помещают в реакционную камеру. Модификатор, входящий,в качестве наполнителя в экзотермический состав, учитывают в общем количествевводимого модификатора.Заливаемый в воронку металл проходит через стояк и промежуточный канал и после заполнения реакционной камеры через вйводной канал шла 45 550 . 600 640 680 700 890 825 760 685 680 Используемые для нагрева экзотермические составы имеют удельнуютеплопроизводительность в пределах520-700 ккал/кг и температуру начала протекания термохимических реакций 680-910 С, Расход экзотермического состава составляет 3,4-12,4 отколичества используемого для обработки металла модификатора, которыйсуммарно с наполнителем экэотермичес;кого состава составляет 1,0,Для модифицирования металла используют дробленный комплексный модификатор с крупностью Фракций до6 мм. Химический состав модификатора, вес) 7 34 Мду 1 86 Сау4,71 РЗМ; 54,86 Я 1, железо, примеси,остальное.72427 7Для заливки Форм используют чугун,состава, вес,: 3,43-5,56 С; 1,741,82 81 р 0,34-0,39 Мп 1 0,022-0,026 Би 0,061-0,068 Р, Температура чугуна .в период заливки 1390-1460 С,Способ модифицирбвания пбзВоляетулучшить растворение модификаторав первой порции металла и получитьболее равномерный химический состав"в" теченйевсего"перибда раствбрениямодиФйкатора.Исследование микроструктуры различных порций чугуна позволяет констатировать тот факт, чтЪ во-всех"случаях получена шаровидная формаграфита и графитные включения мало.отличаются по Форме и величине. 15Способ позволяет получить болеевысокие и более равномерные свойства. Можно отметить повышение пре" дела прочности прирастяжении на7,0-14,8, относительно удлиненияна 12,0-16,5 и ударной вязкостина 16-20,5.Свойства .первой порции металлапрактически не отличаются от свойствпоследующих порций металла и это25 является одним из основных преимуществ способа.Формула изобретенияСпособ обработки расплавленногометалла в литейной форме, включающий размещение в элементах литниковойсистемы присадок, и экзотермическоговещества, и заливку литейной Формыжидким металлом, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью улучшения распределения присадок в первойпорции металла и повышения физико-механических свойств отливки,э.,зотермическое вещество размещаютв количестве 3,5-12,0 от общегоколичества присадок с температуроййачала протекания термохимическихреакций 685-890 ОС, удельной теплопроизводительностью 550-680 ккал/кг.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Австралии 9465158,кл. 70.4, 1975,2Авторское свидетельство СССР9444606, кл. В 22 П 27/18, 1972.3, Патент Франции 91395491,кл. С 21 С, 1965, Составитель Т.Королева Редактор Н.Кравцова Техред Э.Чужик Корректор Е,Папп йМРМЮЮММФФЗГ :.(Ф Заказ 765/3 Тираж 889 Подписное ЦЙиипиГосударственного-кбмитета СССР по делам изобретений и открыТий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4