Способ получения металлокаменных полых изделий

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик рц 99120(23) ПриоритетОпубликовано 07 Л 2 В 2, Бюллетень Но 45 И) М. Кл.з В 78 В 1/54 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиИДата опубликования описания 07.12.82 И.И.Быков, В.Н.Бабич, И.Г.Раздобарин и В.И.Московка(72) Авторы изобретения Институт проблем литья АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОКАМЕННЫХ ПОЛЫХИЗДЕЛИЙ Изобретение относится к областккамнелитого производства и можетбыть использовано при производствеметаллокаменных полых иэносостойкихизделий,Известен способ, когда различныеполые камнелитые изделия-детали трубопроводов (прямые участки, тройники,диффузоры) отливают в металлическихтонкостенных кожухах с песочно-глинистыми стержнями 11.Известен способ, когда сначалаотливают камнелитую часть иэделия,затем предварительно подготовленную песочно-глинистую форму вставляют в указанную камнелитую частьи заливают расплав чугуна. В итогеполучается двухслойное изделие, камнелитая часть которого хорошо противостоит абразивному износу 2.Недостатки способов: трудоемкостьизготовления изделий, высокая энергоемкость процесса вследствие необходимости термообработки изделий,низкое их качество иэ-эа остекленияучастков отливок, соприкасающихсяс металлическими частями.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является способ футеровки металлических деталей трубопровода, заключающийся в том, что дляповышения адгеэии силикатного слояк металлу в процессе намораживанияего на металлическую поверхностьстальные обечайкн перед заливкой нагревают до 500-700 С, при этом длядостижения равных поверхностей торцовых срезов и одинакового диаметрафутеровки на концы деталей устанавливают съемные насадки с кольцевымиотсекателями 131.Однако толщина намерзшего силикатного слоя зависит от многих Факторов-условий заливки, природы шлака,времени выдержки расплава в металлическом кожухе. Предварительныйравномерный и одинаковый для всехчастей нагрев металлической оболочки до 500-700 С требует дополнительных существенных затрат и являетсятрудоемкой операцией, так как долженпроизводиться в специальных термических печах, Толщина силикатного 25 слоя не одинакова на всех участкахметаллической оболочки. Способ жедостижения одинакового диаметра Футеровки путем установки на концы деталей съемных насадок трудоемок и ЗО требует ручного труда. Внутренняяповерхность камнелитого намерзшего слоя не повторяет форму металлической оболочки, а сглаживает и округляет резкие переходы, что ограничивает область применения известного способа. 5Полученное металлокаменное изделие требует дополнительной термообработки-кристаллизации и обжига камнелитого слоя, Этот процесс длится не менее,8-10 ч. При этом происхо Одит окисление поверхностного слояметаллической оболочки. Этот слойпосле изготовления иэделия приходится снимать вручную. Это существенноснижает качество металлокаменных изделий.В целом способ не является индустриальным и может применяться дляполучения лишь небольших партий неответственных металлокаменных изделий, имеющих в основном цилиндрическую поверхность камнелитой футеровки.Целью изобретения является повышение качества металлокаменных изделий расширение их номенклатуры иснижение энергетических затрат,Указанная цель достигается тем,что по предлагаемому способу заливку петрургического расплава ведутпериодически в кристаллизатор, выдерживают его 0,5-1,5 мин при интенсивности одностороннего теплоотводак дорну 200-250 вт/(см град), послечего производят заливку металла с вытеснением незатвердевшего петрургического расплава, выдерживают формующуюся отливку 20-40 с, а затем осуществляют вытяжку отливки со скорость"э 0,2-1,0 м/мин и шагом 100-500 ммпри ;нтенсивности одностороннего тепОлоотвода к кристаллиэатору 18001000 вт/(м град.),На фиг.1 и 2 изображена установка полунепрерывного литья.45Петрургический расплав 1 поступает из расплавоприемника 2 в неохлаждаемую зону кристаллизатора 3. Предварительно в кристаллизатор устанавливается затравка 4. В течение0,5-1,5 мин. происходит интенсивноеобразование твердой корочки 5 засчет теплоотвода к дорну интенсивностью 200-250 Вт(м град). В зависимости от времени выдержки образуется корочка толщиной от 10 до 25 мм.После этого заливают необходимоеколичество металла б, который вытесняя незатвердевший петрургическийрасплав, заполняет промежуток между камнелитым слоем и кристаллиза Отором. Металл в течение 20-40 с прочно соединяется с затравкой и камнелитым слоем, после чего производятпериодическую выдержку заготовки че.реэ охлаждаемую часть кристаллиза тора с режимом, зависящим от толщины камнелитого слоя, и интенсивностью теплоотвода к кристаллиэатору 1800-2200 Вт/(м град).После отливки необходимого размера металлокаменное иэделие передают в печь для термообработки. Так как коэффициент линейного расширения металла большечем каменного литья, то в процессе формирования изделия металлическая обечайка плотно обжимает камнелитой слой, что исключает его разрушение в процессе охлажде" ния. Поэтому процесс термообработки металлокаменных изделий по описанному способу сводится лишь к кристаллизации в течение 30-40 мин при температуре 900-950 С частично остеклованного камнелитого слоя и ускоренному в.течение 3-4 ч охлаждению изделия. Это дает возможность снизить энергетические затраты, а именно исключается предварительный нагрев до 500- 700 С стальных оболочек и существенно уменьшается цикл термообработки металлокаменных изделий.Геометрическая форма сечения металлокаменных изделий, получаемых по описанному способу, может быть практически любой: круглой, овальной, квадратной, прямоугольной, корыто- образной и т.п. При этом камнелитой слой полностью повторяет геометрическую форму дорна и имеет одинаковую толщину на всех участках изде-,лия .1Время выдержки петрургического расплава в кристаллизаторе определяется необходимостью получения .той или иной толщины камнелитого слоя.При выдержке менее 0,5 мин образуется твердая корочка толщиной меньше 10 мм, что недостаточно для надежной работы в условиях абразивного изнашивания. Выдержка более 1,5 мин приводит к образованию камнелитого слоя толщиной более 25 мм, что для эксплуатации не нужно и утяжеляет конструкцию металлокаменного иэделия. Экспериментально установлено, что интенсивность теплоотвода для достаточно быстрого роста камнелитого слоя должна быть в пределах 200- 250 Вт/(м град), При интенсивности менее 200 Вт/(м град) затвердевание петрургического расплава происходит замедленно, что снижает производительность технологического процесса, Интенсивность теплоотвода более 250 Вт/( м град) приводит к чрезмерному переохлаждению камнелитого слоя, его переходу в другое состояние и растрескиванию.Выдержка металла в течение 20- 40,с обеспечивает достаточно прочное схватывание с затравкой и камнелитым слоем, Время выдержки большее40 с снижает производительность про- цесса, а менее 20 с не обеспечивает надежное сцепление металла и камне- литого слоя.Экспериментально установлено, что интенсивность теплоотвода от металла к кристаллизатору в пределах 1800-2000 Вт/(м 2 град) позволяет обеспечить необходимую скорость образования металлического слоя толщиной 5-8 мм, что обеспечивает достаточную конструкционную прочность металлокаменных полых изделий.Скорость и шаг вытяжки является Функцией толщины камнелитого слоя и определены экспериментально. Для камнелитого слоя толщиной 10, 15; 20 и 25 мм режим вытяжки соответственно равен; скорость вытяжки 1-0,75, 0,50 и 0,25 мм/мин 1 шаг вытяжки - 500, 300, 200 и 100 мм.П р и м е р . Способ реализован при получении металлокаменных полых изделий наружным диаметром 200 и длиной 1000 мм с толщиной камне- литого слоя 15 и металлического 7 мм. Для этого петрургический расплав 1 на основе базальта при температуре 1250 С из расплавоприемника 2 подавали в неохлаждаемую зону кристаллизатора 3 установки полунепрерывного литья. Расплав выдерживали 45 с при интенсивности теплоотвода к дорну 200 Вт/(м"град). Затем в кристаллизатор заливали чугун с температурой 1280 С в количестве 8 кг и производили выдержку 20 с, После этого начинали вести вытяжку заготовки через водоохлаждаемый кристаллизатор со скоростью 0,75 м/мин и шагом 300 мм при интенсивности теплоотвода 2000 Вт/,(м град). Через 27 с вытяжку останавливали и производили подачу в кристаллизатор петрургического расплава, а затем чугуна. Весь процесс получения изделия длился около 5 мин, Полученное изделие освобождали от затравки и передавали в термическую печь, где при температуре900 С в течение 30 мин происходилакристаллизация остеклованного камнелитого слоя, Затем изделие охлажда ли 3 ч до комнатной те пературы.Полученные металлокаменные изделия имели бездеФектную внутреннююповерхность, При этом толщина камнелитого слоя была одинаковой по всейдлине иэделия.Формула изобретения35 Способ получения металлокаменныхполых иэделий путем полунепрерывнойотливки, включающий заливку петрургического расплава, выдержку в Форме и термообработку иэделий, о т -2 л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения качества изделий,расширения их номенклатуры и снижения энергетических затрат, заливку петрургического расплава ведутпериодически в кристаллизатор, выдерживают его 0,5-1,5 мин при интенсивности одностороннего теплоотводак дорну 200-250 Вт/(м град), после чего производят заливку металлас вытеснением незатвердевшего петрургического расплава, выдерживаютФормующуюся отливку 20-40 с, а затем осуществляют вытяжку отливки соскоростью 0,2-1,0 м/мин и шагом 100500 ммпри интенсивности одностороннего теплоотвода к кристаллиэатору1800-2000 Вт/(м град),Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе401. Линовский И.С. и др.Основы петрургии, М Металлургия, 1972,с. 154-156, 171,2. Там же, с. 160.3. Авторское свидетельство СССРР 257237, кл. Г 16 Ь 57/00, 1966979120 Составитель А. ЗаславскаяТехред Л.Пекарь,Корректор Е. Рошко Редактор О.филиппова Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 9494/20 Тираж 604 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5