Устройство для модифицирования и рафинирования металлических расплавов

(5) Я ИЕ И ОБРЕТЕ К АВТОР льскииния Е, Е. Кошин, М,титут сакова, , Краси мещенныи ации чугуство, 1989,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКН СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) М. В, Оконнишников,И. Б, Вдовиц, Ю. А. Никии Л, С, Опэлейчук 56) Е. Б. Краковский и др. Со етод модифицирования и фильт а в форме, Литейное произво М 4. с. 3.Ф(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ И РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ Изобретение относится к области литейного производства, а именно к модифицированию и рафинированию металлов и сплавов и может найти широкое применение при литье в кокиль, разовые песчаные формы и по выплавляемым моделям,Известен модификатор для чугуна в литейной форме в виде модифицирующих присадок, которые перед введением в литейную форму помещают в мерные трубки, размещают в тепловых узлах отливки, после чего заливают литейную форму расплавом.Недостатком известного модификатора являатся повышенная опасность засорения отливок неметаллическими включениями (НВ), т.к. введение модифицирующих добавок, которые могут их содержать, происходит непосредственно в форме. и расплав не подвергается какой-либо обработке для очистки от НВ,Наиболее близким по технической сути к заявляемому модификатору является со(57) Использование: при модифицировании и рафинировании металлических расплавов. Цель - повышение качества отливок эа счет уменьшения неметаллических включений и более равномерного модифицирования расплава. Сущность: устройство состоит из модификатора и пенокерамического фильтра, собранных в пакет и помещенных в контейнер, выполненный из легкоплавкого материала и установленный в канале для подвода металла, Модификатор выполнен иэ перфорированных пластин, причем площадь отверстий составляет 65-ВОЙ от площади рабочей поверхности фильтра, пластины помещены в защитную оболочку из алюминиевой фольги и установлены на расстоянии 5-15 мм перед фильтром. 2 ил. вмещенный метод модифицирования и фильтрации чугуна в форме. Сыпучий модификатор помещен в корпус из легкоплавкого или сгораемого материала, который закрывается сверху стекловолокнистым фильтром.Недостатком указанногг метода является то, что модификатор находится в корпусе в свободном сыпучем состоянии и при смене положения корпуса приходит в соприкосновение со стекловолокнистым фильтром, что приводит к блокированию фильтрующего элемента в первоначальный момент поступления расплава металла и снижению эффективности фильтрации. Кроме того, такая конструкция не является универсальной для раэличньх типов литниково-питающих систем,Цель изобретения - повышение качества отливок за счет равномерного модифицирования при одновременном уменьшении засоренности расплава.5 10 15 20 25 30 40 45 50 пластин Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для модифицирования и рафинирования расплава, состоящем из фильтра и модификатора, размещенных со стороны подвода расплава непосредственно в литейной форме либо между литейной формой и заливочным устройством, контейнер с модификатором и фильтр собраны в единый пакет, который помещен в защитную оболочку, причем в качестве контейнера и защитной оболочки используют алюминиевую фольгу, а фильтр берут пенокерамический, кроме того модификатор выполнен в виде перфорированных пластин и установлен в защитной оболочке на расстоянии 5-15 мм перед фильтром, а суммарная площадь отверстий в пластинах составляет 65-807 ь от площади рабочей поверхности фильтра,При размещении пластин модификатора в пакете без зазора с пенокерамическим фильтром в начальный момент поступления металла в форму ее заполнение будет п 1 эоисходить с пониженной скоростью вследствие перекрытия соответствующей поверхности фильтра. модификатором до его расплавления,Пакеты с размещением пластин на расстоянии менее 5 мм от фильтра также в начальный момент снижают расход. металла вследствие повышения сопротивления,Из технической литературы известно, что для создания металлостатического напора, обеспечивающего оптимальный режим прохождения расплава через фильтр, соотношение площади рабочей поверхности фильтра (Яр,п.ф,) к площади сечения литникового канала, подходящего к фильтру (Бл.к.). является следующим:-р.п ф.: Зл.к. = (3-4):1.Экспериментальными исследованиями установлено, что при суммарной площади отверстий в перфорированной пластине менее 65 не создается избыточный металло- статический напор над пенокерамическим фильтром для преодоления сил поверхностного натяжения между расплавом и поверхностью фильтра. В связи с этим фильтр оказывается "запертым" для прохождения расплава, Заливки формы в данном случае не происходит.Таким образом. расположение перфорированных пластин с суммарной площадью отверстий не менее 650 на расстоянии не менее 5 мм от фильтра является оптимальным для эффективного рафинирования.При просмотре патентной и научно-техническойлитературы необнаруженотехнических решений, совпадающих с заявляемым, следовательно заявляемое решение является новым и соответствует критерию "существенная новизна". На фиг. 1 приведена схема реализации предложенного устройства для модифицирования и рафинирования металла в разовой песчаной литейной форме; на фиг. 2 - то же, в керамической литейной форме, изготовленной по выплавляемым моделям,Литейная, форма 1 имеет металлопровод 2, металлоприемник 3, гнездо 4 для размещения пакета с модификатором и рафинирующим элементом (ПКФ), металло- сборник 5. В гнездо 4 установлен пакет, состоящий из последовательно размещенных перфорированной пластины модификатора 6(или пластин), разделяющей прокладки 7, рафинирующего элемента(ПКФ) 8, которые упакованы в защитную оболочку 9.Защитная оболочка особенно необходима при литье в песчаные формы. т.к. она имеет несколько назначений: сборка пакета, защита узла от засорения материалом формы при простановке, защита модификатора и пенокерамического фильтра от насыщения влагой из формы.При литье по выплавляемым моделям использование защитной оболочки из алюминиевой фольги теряет смысл в случаеустановки пакета до прокалки формы, т. к,во время пьокалки защитная оболочка рас-плавляется, окисляется и становится источником засорения отливки. Поэтому при литье по выплавляемым моделям пакет в защитной оболочке устанавливается непосредственно перед заливкой в воронку керамической формы, которая должна иметь температуру в пределах 300-600 С,На фиг. 2 представлена схема реализации предложенного устройства в керамической литейной форме, изготовленной по выплавляемым моделям.Воронка 10 керамической формы имеет гнездо 11 для размещения пакета с модификатором и рафинирующим элементом (ПКФ), металлосборник 12, стояк (металло- провод) 13,В гнезде 11 установлен пакет, состоящий из последовательно размещенных перфорированных пластин модификатора 14 (или пластины), разделяющей прокладки 15, рафинирующего элемента (ПКФ) 16, которые упакованы в защитную оболочку 17 Во всех случаях расстояние и = О. если модификатор находится в контейнере в сыпучем виде; й = 5, если модификатор применяется в виде перфорированных Пример применения устройства для модифицирования и рафинирования литейных расплавов в литейной форме. Отливка "корпус" массой 50 кг, получаемой методом литья в разовые песчаные формы."КОРПУС"50 кг12 Х 2 НМФА1530. 1580" Салюминий 106400 мм 15 ОтливкаМассаМатерил стальТ заливкиМодификатор-раскислительКоличество модификаторараскислителя Габаритные размеры фильтраПлощадь рабочей поверхностифильтраГабаритные размеры пластинымодификатораСуммарная площадь отверстийв пластине Диаметр отверстий в пластинеКоличество отверстий на пластине Для расстояния Ь между фильтром иперфорированными пластинами оптимальным интервалом значений является 5-15мм. Определяющим фактором для выборарасстояния 6 являются показатели жидкотекучести заливаемых сплавов. т.к. в первоначальный момент начала заливки расплавдолжен заполнить пространство междуфильтром и пластиной, поэтому решающеезначение имеет нижний предел интервала(5 мм), который выбран на основании теоретических исследований и практическогоопыта литейного производства (А. М, Липницкий "Справочная книга рабочего-литейщика" // Лениздат, 1981 с. 4, табл. УИ 1 нас, 123) и является оптимальным для всехтипов сплавов,Выбор верхнего предела (15 мм) обусловлен тем. что существенное увеличениегабаритных размеров литниковой системынецелесообразно. т.к. это приводит к возрастанию тепловых потерь заливаемого металла и отрицательно сказывается накачестве отливок.Для суммарной площади отверстий оптимальные значения находятся в интервале65-80%, т,к. свыше 80 выполнение такогоколичества отверстий в пластине вызываеттехнические трудности в связи с малым рас-,0,015 0,025% (0,025 для50 кг= 12,5 г)80 х 80 х 20 мм 80 х 80 х 2 мм4160 мм (65 рабочей поверхностифильтра)10 мм53 шт. стоянием между отверстиями (0,5-1 мм) при выполнении перфорации,Применение предлагаемого устройства для модифицирования и рафинирования сплавов позволит повысить качество литья, увеличить выход годного литья на 10-15 за счет снижения количества неметаглических включений в отливках, уменьшит затраты на исправление дефектов на 15- 20 ,Формула изобретения Устройство для модифицирования и рафинирования металлических раснлавов, содержащее модификатор и фильтр, собранные в пакет, который помещен в контейнер из легкоплавкого материала размещенный в канале для подвода металла, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения качества отливок за счет уменьшения неметаллических включений и более равномерного модифицирования расплава, модификатор выполнен в виде перфорированных пластин, размещенных в защитной оболочке из алюминиевой фольги на расстоянии 5-15 мм перед фильтром, при этом суммарная площадь отверстий пластин составляет 65-800 от площади рабочей псзерхности фильтра, а последний выполнен из пенокерамического материала.1773556 Составитель Е. КорсаковаТехред М.Моргентал Корректор М. Т актор С Кулакова ри ГКНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3889 ВНИИПИ Госуда Тираженного комитета по иэ 13035, Москва, Ж, Р Подписное ретениям ч открыти шская наб., 4/5