Устройство для модифицирования жидкого металла

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕОЪБЛИН ав аг 1 Ф(5 ц В 22 0 27/20; В 22 С 9/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИЙ(71) Свердловский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. В. 8. Вахрушева (53) 621.746.4:621.746.58 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССРЮе 569387, кл. В 22 О 27/20, 1977.2. Авторское свидетельство СССР У 846062, .кл. В 22 С 9/08, 1981.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, включающеевихревую чашу, связанную подводящим каналомсо стояком, и размещенную в последнемкрестовину, из огнеупорного материала, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюулучшения качества отливок путем повышениястепени усвоения модификатора, верхняя частькрестовины на 1/4 - 1/3 высоты выполнена нзматериала модификатора и ее нерегородкнсмещены по отношению к перегородкам нижнейчасти под углом 20 - 70 .Изобретение относится к металлургии, вчастности к литейному производству и можетбыть использовзно при модифицировании серогои высокопрочного чугуна в форме,Известно устройство для модифицирования . 5жидкого металла в процессе его разливки,включающее дозатор для порошкообраэногоматериала, установленный над разливочным же.лобом, и трубку с воронкой, введенную концентричио в саеиое отверстие разливочного 10желоба 11.Однако это устройство не позволяет устранять попадание в отливку нерастворившихсячастиц модификатора и повысить степень усвоения модификатора. Краме того, давление, 15создаваемое в конусе, меньше атмосферногои способствует инжектированию воздуха вструю жидкого металла, что ведет к увеличению брака отливок по газовым раковинам,Наиболее близким к изобретению является 20устройство, состоящее из бункера-доэатора,подводящего канала, вихревой чаши, стоякаи крестовины из огнеупорного материала 21,Однако это устройство тоже не позволяетполностью устранить попадание в отливку 25нерастворивщихся частиц модификатора иповысить прочностные свойства отливки.Исследования показали, что для ферросилиция в эависиьистн от температуры и скорости заливки, продолжительность растворения 30колеблется от 9 до б с, а поэтому, если появляются частички модификатора, времерастворения которых больше указанного,то они свободно могут попадать внутрьотливки,Целью изобретения является улучшениекачества отливок иутем повьипеиия степениусвоения модификатора,Укзззииая цель достигается тем, что в уст-.ройстве, включающем вихревую чашу, связан-. ную иодводяаим каналом со стояком, и размещенную в последнем крестовину из огне- " упорного материала, верхняя часть крестовины на 1/4 - 1/3 высоты выполнена из материата ааодификатора и ее перегородки смещены по отношению к перегородкам нижней части под углом 20 - 700Такое конструктивное исполнение устройства для модифицирования металла позволяет новы.50 сить степень усвоения модификатора за счет того, что жидкий металл, омывая модифицирующую крестовину; смывает с нее такое ко личество модификатора, которое успело раст. вориться в нем эа период его пр 9 хождения 55 вокруг крестовины, Максимальное усвоение модифицирукецей крестовины 1/4-1/3 от общей высоты крестовин,/ Равномерность распределения модификаторадостигается тем, что крестовина выполненасоставной из двух частей н поток жидкого металла тщательнее перемешивается, разделяясь на 8 частей, так как части крестовины развер. нуты одна относительно другой под углом 20-70 .На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1.Устройство имеет подводящий канал 1, вихревую чашу 2, крестовину, выполненную из двух частей верхняя часть 3, составляющая 1/4 - 1/3 высоты крестовины, изготовленаиз материала модификатора и установленапо отношению к нижней огнеупорной части 4опод углом 20 - 70, и стояк 5,Устройство работает следующим образом.Расплав через подводящий канал 1 тангенцизльно поступает в вихревую чзшу 2, в котрой в результате вращения расплава образуетсявихревая воронка, Вращающийся расплав,омывзя модифицирующую часть крестовины 3,растворяет модификатор, который рзвномернораспределяется во всем объеме метзлла засчет интенсивного перемещения. Дальше модифицированный металл поступает в стояк 5.Огнеупорная часть крестовины 4 препятствуетвращению расплава в нижней части вихревойчасти 2 и совместно с верхней модифицирующей частью 3, перемешивает н разделяет нотокна восемь отдельных частеи, разрушая такимобразом воздушную полость и тем самымпредотвращая ее проникновение в литейнуюформу,Для определения размеров частей крестовиныбыло проведено экспериментальное опробованиепредлагаемого устройства для модифицированияи известного.Модифицированию подвергали чугун следунцце"го химического состава (вес.% ): С 3,35,Мп 0,85, Р 0,09, 8 0,03, используя известноеустройство для модифнцировання и предлагаемое. Температура жидкого чугуна составляла1390 - 1400 С. В предлагаемом устройстве верхняя часть крестовины, выполняется прессованием из порошка железокремний-магнневойлигатуры (ЖКМ 2). Изготовлено несколькомодифицирующих вставок, составляющих 1/51/4 и 1/3 высоты всей крестовины, чтосоответствует 1,0; 1,5 и 2, лигатуры от1 металлоемкости формыЭти вставки устанзвлнвали по отношениюк нижней огнеупорной части под углом менее20 , более 70 н в пределах от 20 до 70 ,Степень усвоения модификатора и качестволитого металла определяли химическим путем, металлографическим анзлизом и механическими испыьаниями. Результаты представлены в29 3 11330таблице, где ВГ - вермнкулярный графит;ШГ - шаровидный графит; П - перлнт,Как видно из таблицы модифицированиепредлагаемым устройством со вставкой, составляницей 1/4 - 1/3 высоты всей крестовины,по сравнению с известным увеличивает усвоения.модификатора, примерю на 11 - 13%,улучшая также и механические свойства отлнвМодифицирование вставкой менее 1/4 высоты крестовины не оказывает существенноговлияния на изменение структуры и механическихсвойств чугуна (даже ухудшает),Модифнцирование чугуна вставкой более 1/3аасотьгкрестовины нецелесообразно, так какструктура и свойства высокопрочного чугуна остаются практически на одном уровне, в товремя, как расход лигатуры неопревданноувеличивается,Установлено также, что расноложеиие верхней 20модифицирующей части по отношению нижнейогнеупорной цод углом менее 20 и болеео70 ведет к неравномерюму растворению мо.дифицирующей крестовины. Это объясняетсяотем, что при углах мейее 20 и более 70 ф.через пространство А (фиг, 3) протекает зим чительйо меньше металла чем через Б, а, следовательно, модифицирующая крестовина со стороны пространства А растворяется эначительюменьше. В результате неравномерюго раство.рения модифицирующей крестовины общее количество модификатора, попадающее в металлуменьшается, Об этом свидетельствует степеньусвоения модификатора - остаточный магний(см, табл, ). Предлагаемое устройство имеет следующиепреимущества но сравнению с известным: даетвозможность получения на одной формовочнойлинии отливок разной массы и конфигурации(за счет установки в форму различных иоразмерам модифинирующих крестовин); исклю.чить попадание в отливку нерастворившегосямодификатора, т. е. повысить степень егоусвоения; снизить брак по засорам иа слож.ных отливках, что позволяет сократить объемвыборки и заварки дефектов в среднем на25%, что составляет 12,5% от общего объемадефектов; предлагаемое устройство юзволитснизить расход моднфикатора за счет повышениястепени его усвоения, примерю на 11 - 13%по сравнению с известным,Тираж 746 ВНИИПИ Государственного но делам изобретений 3035, Москва, Ж - 35, Ра