Способ футеровки изложницы для центробежного литья

 

СПОСОБ ФУТЕРОВКИ ИЗЛОЖНИЦЫ ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ, включающий последовательное нанесение на внутреннюю поверхность изложницы теплоизоляционного слоя из феррохромового шлака и теплопроводного слоя из смеси чугунной стружки натриевой селитры, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества литья за счет снижения брака литья по засорам, предва-, рительно в смесь для теплопроводного слоя дополнительна вводят 2-5 мас.% хлористого цинка.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) Фею B 22 D 13 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPHTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCXOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

1 (2 1) 3623420/22-02 (22) 15.04.83 (46) 07.01.85. Бюл. ¹ 1 (72) А.И. Семененко, В.И. Савченко, В.M. Павлиский, Г.А. Капась, В.Е. Яковчук, П.И. Загоровский, В.А. Ефимов и А.Б. Менакер (71) Институт проблем литья

АН Украинской ССР и Производственное объединение "Киевтрактордеталь" (53) 621.744.37:621.746.393(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 52725, кл. В 22 D 13/10, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 900953, кл. В 22 D 13/10, 1982. (54)(57) СПОСОБ ФУТЕРОВКИ ИЗЛОЖНИЦЫ ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ, включающий последовательное нанесение на внутреннюю поверхность изложницы теплоизоляционного слоя из ферроI хромового шлака и теплопроводного слоя из смеси чугунной стружки натриевой селитры, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения качества литья за счет снижения брака литья по засорам, предварительно в смесь для теплопроводного слоя дополнительно вводят

2-5 мас.X хлористого цинка.

1133024

Изобретение относится к литейному производству, преимущественно к центробежному литью чугунных заготовок в условиях массового производства. 5

Известен способ футеровки изложницы, согласно которому на ее рабочую поверхность специальным засыпным устройством равномерно по всей длине засыпают огнеупорный материал: 10 кварцевый песок, порошок магнезита, цирконовый песок, циркон пыпевидный и др. (1) .

Недостатками способа являются повышенный брак литья по засорам 15 отливки, малая точность отливок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ футеровки изложницы для центробежного 20 литья, включающий последоватеЛьное нанесение на внутреннкно поверхность изложницы термоизолирующего слоя из феррохромового шлака и теплопроводнаго слоя из смеси чугун- 25 ной стружки и натриевой селитры. (2) .

Недостатком известного способа является то, что при массовом производстве в результате нагрева вращающейся формы до значительных температур (300-400 С) селитра, которая применяется в качестве связующего материала, на границе с жидким металлом и на некотором расстоя-нии от этой границы после плавле- . ния нагревается до температуры кипения (732 С) и при этом теряет свяо зующие свойства.

В связи с тем, что кипение селитры происходит;в процессе заливки формы, футеровка второго слоя очень часто, смачиваясь металлом, запутывается в теле отливки, образуя дефект литья, именуемый засором.

Как следствие, наблюдается увели45 чение окончательного брака литья по э а с ор ам.

Целью изобретения является улучшение качества литья за счет снижения брака литья по эасорам. 50

Цель достигается тем, что согласно способу футеровки изложницы, включающему последовательное нанесение на внутреннюю поверхность изложницы теплоизоляционного слоя из феррохромового шлака и теплопроводного слоя из смеси чугунной стружки натриевой селитры, предварительно в смесь для теплопроводного слоя дополнительно вводят 2-5 мас.Х хлористого цинка.

Реализация способа в производственных условиях осуществляется следующим образом.

Чугунную стружку после прокаж вания с целью удаления влаги и масла загружают в шаровую мельницу и измельчают в течение 12-15 минут, затем измельченную стружку просеивают через. сито с ячейкой

0,5 мм.

При измельчении стружки в течение 15 мин достигается измельчение ее до фракции не менее 0,05 мм.

Стружка с более мелкой фракцией при контакте с поверхностью первого теплоизолирующего слоя проника ет во внутрь этого слоя, снижая при этом модифицирующие свойства измельченной стружки. Стружка с фракцией более 0,5 мм образует пригар на поверхности отливки и шероховатую поверхность отливки, чем затрудняет механическую обработку заготовки.

Таким образом. оптимальный размер .измельченной стружки должен находиться в пределах 0 05-0,50 мм.

После измельчения стружку и необходимое количество селитры и хлористого цинка загружают в специальный смеситель типа СГУ вЂ” 400 ,и перемешивают составляющие в течение 3-5 мин. За это время перемешивания селитра и хлористый цинк равномерно распределяются в объеме стружки. Оптимальное количество натриевой селитры, применяемой в составе материала второго слоя футеровки вращающейся формы, отработано экспериментально, равно 1-3 мас.X u зависит от температуры формы, установившейся в процессе массового производства отливок, которая в свою очередь зависит от конструкции, материала и способа охлаждения формы, теплоемкости и температуры заливаемого в форму .сплава. При температуре- формы 120-150 С необходимо применять 1,0-1,5 мас.Ж селитры, при температуре 151-200 С вЂ” необхоо димо применять 1,6-2Х селитры, а при температуре формы 200-270 С—

2,1-2,5 мас.Х селитры, при более высоких температурах формы — 2,63 мас.й селитры; При .содержании

50

3 1 селитры в составе второго слоя менее 1 мас.X не обеспечивается требуемая прочность футеровки, поэтому возможно повышение брака литья по засорам, а при содержаниях селитры превышающих 3 мас.Х наблюдается повышение брака литья по газовым раковинам из-за повышенного выделения кислорода при разложении селитры.

Содержание хлористого цинка в составе футеровки второго слоя зависит от давления жидкого металла на футеровочный материал формы, которое, в свою очередь, зависит от плотности применяемого металла, скорости-вращения формы и толщины отливки.

С учетом перечисленных факторов, влияющих на давление жидкого металла на футеровку формы, проведены экспериментальные работы по установлению оптимального содержания хлористого цинка в составе футеровки второго слоя. В результате исследования качества отливок установлено, что при оптимальных значениях rpавитационного коэффициента 90-120, которые наиболее часто встречаются в практике массового производства отливок центробежным способом, содержание хлористого цинка в составе футеровки второго слоя должно быть при литье заготовок независимо от их толщины, из алюминиевых сплавов

2,0-2,5 мас.Х, из сплавов на медной основе — 2,6-3,0 мас.7., чугунных отливок 3,0-3,5 мас.Ж, стальных отливок 3,6-5 мас.X. При снижениях хлорного цинка менее нижнего преде ла для каждого вида сплавов наблюдается повышение брака по засорам, а при увеличении выше верхнего предела имеет место спекание футеровки, что затрудняет выбивку отливки.

Пасле приготовления футеровки второго слоя, содержащей молотую чугунную стружку, натриевую селитру и хлористый цинк, вращающуюся форму футеруют следующим образом.

Специальным устройством на рабочую поверхность формы наносят первый слой из феррохромового шлака толщиной 0,5-0,7 мм, затем второй слой футеровки из смеси чугунной стружки, натриевой селитры и хлористого цинка толщиной 2,0-2,5 мм. Через

133024 4

5-10 с после окончания футеровки заливают в форму жидкой металл.

При контакте жидкого металла со вторым слоем футеровки происходит расплавление селитры, температура плавления равна 316 С. Образоваво ш яся жидкая фаза, обладая свойственной ей вязкостью, выполняет роль связующего, предохраняет второй слой футеровки от разрушения потоком металла. Однако в процессе заливки жидкого металла происходит дальнейшее повышение температуры футеровки и при 380 С селитра начи15 няет кипеть

Если бы отсутствовал хлористый цинк, футеровка второго слоя в этот момент разрушилась бы, так как отсутствует связующее вещество.

Хлористый цинк, имея температуру плавления 365 С, расплавляется до о разложения селитры, образуя жидкую фазу, выполняющую роль связующего материала. В связи с тем, что температура кипения, хлористого цинка (732 С) значительно выше о температуры кипения селитры (380 С), о разрушений футеровки второго слоя не происходит в процессе заливки и кристаллизации сплава в форме.

Нагрев футеровки формы выше температуры кипения хлористого цинка происходит после образования твердой металлической оболочки на. границе футеровка — металл. Разрушение футеровки при этих условиях не может повлиять на качество отливки, так как твердая оболочка затвердевающего металла препятствует проникновению материалов футеровки в жидкую фазу заготовки.

В производственных условиях отлиты шесть партий отливок гильз цилиндров Д-240 по 50 отливок каждая, вес отливки 12,5 кг: одна партия отливок по существующей (базовой) технологии с футеровкой формы без применения хлористого цинка во втором слое футеровки, остальные партии с содержанием хлористого цинка во втором слое, соответствующим граничным значениям, близким к ним и средним значениям этого содер жания. Во всех партиях в качестве футеровки первого слоя применялся феррохромовый шлак, толщина слоя

0,6 мм. Толщина второго слоя 2 мм.

Опытные заготовки отливали на

20- позиционном кольцевом конвейеВарианты технологии

0. партии отливок

Кол-во отливок

Предлагаемый состав футеровки второго слоя, мас. Е

Известный способ с составом футеровки второго слоя, мас.Ж

Забраковано гильз по эасорам, штук

Дефекты футеровки

50 Чугунная стружка—

98 нет селитра—

Чугунная стружка95,2 селитра — 2.2. хлористый цинк2,8

Чугун. стружка

95 селитра — 2 хлорнстый цинк

3,0

Чугун. стружка 94,75 селитра — 2

4. хлорнстый цинк

3,25 ре. Металл выплавляли в индукционной электропечи промышленной частоты . ИЧТ вЂ” 10, температура заливки металла колебалась в пределах 13401370 С. Заливка металла в форму производилась с помощью магнито-динамического насоса.

Варианты технологии и результаты исследования качества опытных отливок приведены в таблице.

Из таблицы видно., что применение способа футеровки вращающейся формы с нанесением на ее внутреннюю поверхность в качестве второго слоя примеси чугунной стружки, селитры и хлористого цинка позволяет сни33024 б зить бРак литья по засорам в 2,5 раза.

По предварительным расчетам ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого способа футеровки формы с применением в качестве отвердителя второго слоя футеровки хлористого цинка по сравнению с баъовой существующей технологией

10 нанесения футеровки на рабочую поверхность формы, при которой хлорис тый цинк не применяется в качестве отвердителя футеровки, за счет снижения брака литья по засорам 2-3 ра15 за составит 7 руб. на тонну годного литья.

Результаты исследования

1133024

Продолжение таблицы

Резулътаты исследования

Варианты технологии

Кол-во отливок

В партии отливок

Забраковано гилъз llo засо" рам, штук

Дефекты футеровки

Чугунная стружка—

94,5 селитра — 2

5. хлористый цинк—

3,5

Чугунная стружка—

94,3 селитра — 2

6. хлористый цинк—

3,7

Редактор Л. Лосева

Заказ 9896/11 краж. 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 о

Известный способ с составом футеровки второго слоя, мас.й едлагаемый, сосв футеровки. орого слоя, мас. Х

Составитель В. Лебедева

Техред А.Бабинец Корректор о. Луговая