Способ определения оптимальной толщины стенки литейной формы

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ в зависимости от времени пребывания отливки в форме, включающий изготовление формы-модели с одинаковой толщиной стенок и с заданными размерами, и формой поперечных сечений полости, заливку металла в форму-модель и замер температур на поверхности контакта формы-модели с отливкой, отличающийся тем, что, с целью повыщения стойкости , уменьшения веса и коробления литейной формы, изготавливают по крайней мере три формы-модели различной толщины и определяют для каждой толщины стенки формь1-модели в выбранных точках контакта с отливкой время достижения средней по толщине стенкой формы-модели температуры , равной температурному порогу i циклической вязкости материала и являющейся функцией от времени пребывания (Л отливки в форме-модели, и по заданному времени, пребывания отливки в форме-модели определяют оптимальную толщину стенки литейной формы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

Сл 3 3

4 °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2884613/22-02 (22) 20.02.80 (46) 30.11.83. Бюл. № 44 (72) В. В. Абрамов (71) Запорожский машиностроительный институт им. В. Я.Чубаря (53) 621.74 (088.8) (56) 1. Патент Англии № 1086946, кл. В 3 F, опублик. 1967.

2. Серов А. А. и др. Конструирование металлургических изложниц в СССР и за рубежом.— Тезисы докл. Всесоюзной научно-технической конф., Запорожье, 1971, с. 3-4.

3. Макаренко А. К. и др. Тонкостенные металлургические изложницы. — Тезисы докл;, на Всесоюзной научно-технической конф., Запорожье, 1971, с. 4-6.

4. Авторское свидетельство CCCP № 865508, кл. В 22 D 15!00,1980. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ЛИ„„SU„„1057174 A

gyp В 22 D 15/00; В 22 D 7/06;

В 22 D 27/04

ТЕЙНОЙ ФОРМЫ в зависимости от времени пребывания отливки в форме, включающий изготовление формы-модели с одинаковой толщиной стенок и с заданными размерами, и формой поперечных сечений полости, заливку металла в форму-модель и замер температур на поверхности контакта формы-модели с отливкой, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости, уменьшения веса и коробления литейной формы, изготавливают по крайней мере три формы-модели различной толщины и определяют для каждой толщины стенки формы-модели в выбранных точках контакта с отливкой время достижения средней по толщине стенкой формы-модели температуры, равной температурному порогу циклической вязкости материала и являющейся функцией от времени пребывания отливки в форме-модели, и по заданному времени пребывания отливки в форме-модели определяют оптимальную толщину стенки литейной формы.

1057174

Изобретение относится к литейному производству и металлургии и может быть использовано при изготовлении литейных форм, например изложниц.

Известен способ определения толщины стенки термоуравновешенной литейной формы,. заключающийся в изготовлении модели с одинаковой толщиной стенок и с заданными размерами и формой поперечного сечения полости, замере температур по периметру и толщине стенки модели во время охлаждения в ней металла, построении изотермических кривых по толщине стенки модели, определении переменной толщины стенки в поперечном сечении формы в соответствии с одной из избранной формой изотерм (! ).

Однако указанным способом можно определить только характер изменения толщины стенки, т.е. относительную толщину стенки литейной формы, а не абсолютное (действительное) ее значение.

Вместе с тем известно, что оптимальная толщина стенки литейной формы в значительной степени определяется временем пребывания отливки в форме (2).

Отлитые на заводе «Запорожсталь» опытные тонкостенные изложницы, близкие по конструкции к японским, показали расход 18 кг чугуна на тонну стали, тогда как по данным Японии расход в таких изложницах составил около 9 кг. Время пребывания отливки в изложнице по технологии Японии 40-50 мин., время пребывания отливки в опытной партии изложницы на заводе «Запорожсталь» 100-120 мин (3).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения относительной толщины стенки термоуравновешенной литейной формы, включающий изготовление формы-модели с одинаковой толщиной стенок и с заданными размерами и формой поперечных сечений полости, заливку металла в форму-модель и замер температур на поверхности контакта формымодели с отливкой (4).

Недостаток известного способа заключается в определении относительной толщины стенки литейной формы, а не оптимальной толщины. В известном способе прочностные свойства литейной формы определяются путем статистической обработки стойкости форм, зависящей от конфигурации формы, отношения веса слитка к весу изложницы, температурных режимов, эксплуатации линейной формы.

Цель изобретения — повышение стой.кости, уменьшение веса и коробления литейной формы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения оптимальной толщины стенки литейной формы в зависимос5 !

О

50 ти от времени пребывания отливки в форме, включающем изготовление формы-модели с одинаковой толщиной стенок и с заданными размерами и формой поперечных сечений полости, заливку металла в формумодель и замер температур на поверхности контакта формы-модели с отливкой, изготавливают по крайней мере три формымодели различной толщины и определяют для каждой толщины стенки формы-модели в выбранных точках контакта с отливкой время достижения средней по толщине стенки формы-модели температуры, равной температурному порогу циклической вязкости материала и являющейся функцией от времени пребывания отливки в форме-модели, и по заданному времени пребывания отливки в форме модели определяют оптимальную толщину стенки литейной формы.

На фиг. 1 и 2 показано влияние времени выдержки слитка в часах на отношения

Я,JS и,; на фиг. 3 — изложниSv

5л 5в ца, спроектированная по способу (4), продольное сечение; на фиг. 4 — зависимости толщины SA стенки изложницы в зоне горячего пятна от времени пребывания слитка в изложнице; на фиг. 5 — зависимость средней температуры по толщине стенки моделиформы от времени пребывания расплава; на фиг. 6 — оптимальная толщина стенки формы от времени пребывания отливки в форме.

Известным способом (4) можно определить только оптимальный закон изменения относительной толщины стенки изложницы.

На фиг. 1 и 2 показано влияние времени выдержки слитка в часах на отношения

S (SA и 5" ь . Здесь SA, S и Sy соответственно толщина стенки широкой, узкой грани и угла изложницы.

На фиг. 3 показаны продольные сечения изложницы, спроектированной по способу (4).

Недостатком способа (4), препятствующего дальнейшему снижению металлоемкости и повышения стойкости изложниц против трещинообразования и коробления, является то, что описанным способом нельзя определить оптимальную толщину стенки изложницы SA в зависимости от физико-механических свойств материала и условий эксплуатации изложницы.

Указанным способом (4) можно установить только оптимальные отношения

SJSA и — " —, а абсолютное значение

SÀ +5в

S> берется иэ1опыта эксплуатации рассматриваемого типа размера изложницы.

Существенное отличие предлагаемого от известного (4) состоит в том, что способ позволяет определить оптимальную абсолютную толщину стенки изложницы в зависимости от физико-механических свойств

3 материала и условий эксплуатации изложницы.

На фиг. 4 показаны графики зависимости толщины SA в метрах стенки изложницы в зоне горячего .пятна от времени в часах пребыванйя слитка в изложнице. Графики построены для различных отношений коэффициентов теплопередачи от слитка к изложнице Ы и коэффициента теплопроводности материала изложницыЯ.

Графики на фиг. 4 построены для случая, когда средняя температура по толщине стенки изложницы равна 600, т.е. равна температурному порогу циклической вязкости чугуна.

Из фиг. 4. следует, что например, если спроектировать литейную форму, в которой максимальная средняя температура достигается через =0,5 ч после заливки металла, то толщину следует взять равной

S> =0,1 м для /у= 4; если же 1 = 1 ч, то SA ——

= 0,19 м. В последнем случае металлоем-. кость литейной формы увеличится почти в два раза. Что касается отношений SJS< и 5х-, то они будут практически оди4 + в иаковы для обеих рассмотренных в примере литейных форм (фиг. 1 и 2).

В способе определения толщины стенки термоуравновешен ной литейной формы, включающем изготовление серии (не менее трех)моделей с различной толщиной стенок

S<, S+ ...S> и заданными размерами и формой поперечного сечения полости, определяют для исследуемых координатных точек литейной формы время 7<, f, ..., 7„достиже s »

Хя Хв

057174

4 ния средней по толщине стенкой модели температуры <пр равной температурному порогу циклической вязкости материала.

Пример. Требуется определить оптимальную толщину стенки чугунной изложницы

5 в зоне горячего пятна в зависимости от времени пребывания слитка в изложнице. Циклическая вязкость чугуна практически не изменяется с повышением температуры до

t p —— 600 С. Площадь поперечного сечения слитка F= 400689 мм . Толщину стенки установить для времени пребывания слитка в изложнице 1; 1,5; 2 ч.

Ориентировочно толщины стенок моделей определяют из неравенства 0,24Яф40,3.

По форме отливки изготавливают тпи

15 модели с постоянными толщинами Sg = 0,2 =

=I27мм; Q = 0,25; ГЁ=158мм; S — — 0,3; .П 190 мм.

Измеряют температуры по толщине ст нки модели и определяют среднюю температуру как функции от времени пребывания отливки в модели (фиг. 1).

Перестраивают графики на фиг. 1 в координатной системе Sð„è,„(фиг. 2).

Для заданного времени пребывания слитка в изложнице определяют соответствую25 Шую оптимальную толщину стенки излОжницы.

Для 4,щ — — 1; 1,5;.2 соответственно получаем Sg = 140 мм, Sg = 155 мм, S — — 170 мм (фиг. 2).

Испытание опытной партии изложниц

ЗО (тип ХУ1А),толщина стенок которых была определена указанным способом, показало снижение расхода чугуна на тонну выплавляемой стали с 17,6 до 10,7 кг.

0ikgi ,а

-нцпера поя1об на puz. ô. — Расчепн| по свит у; о-расчеты ао и33

Й ai=ur

Фиг. 2

1я ,-чаях ауе

1057174

2,5

0,2

2 часа

1Ф Ф

Г л ин

7 .

ВНИИПИ Заказ 9443/l3 Тираж 8l3 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

20 // 0 H О 100 120 Ю Ю 1О феlуя п ебб!52нуя испл06й о НОдРяи, драя предьЮаиия оттбт о роро

УЬг д

27m

1Я4л