Устройство для модифицирования жидкого металла

 

УСТЮЙСТВО ДЛЯ МОДЩФИЦИЮВАНЙЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, включающее вихревую чашу, связанную подводящим каналом со стояком, и размещенную в последнем крестовину из огнеупорного материала, о т f личающееся тем, что, с целью улучшения качества отливок путем пов1«иення степени усвоения модификатора, верхняя часть крестовины на 1/4-1/3 высоты выполн«{й из материала модификатора н ее перегородаи смещены по отношению к перегородкам нижней части под углом 20-70 .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ав (И) фар В 22 0 27/20; В 22 С 9/08 Р

1;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3524532/22-02 (22) 10.12.82 (46) 07.01.85. Бюл. Р 1 (72) В. С. Балин, Н. И. Телицин и Б.M.Ëåпинских (71) Свердловский ордена Трудового Красного

Знамени горный институт им. В. В. Вахрушева (S3) 621.746.4:621.746.58 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 569387, кл. В 22 О 27/20, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР И 846062, .кл. В 22 С 9/08, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, включающее вихревую чашу, связанную подводящим каналом со стояком, и размещенную в последнем крестовину, из огнеупорного материала, о т . л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества отливок путем повышения степени усвоения модификатора, верхняя часть крестовины на 1/4 — 1/3 высоты выполнена нз материала модификатора и ее нерегородкн смещены по отношению к перегородкааа нижней части под углом 20 — 70 .

1133029

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейному производству и может быть использовано при модифицировании серого и высокопрочного чугуна в форме.

Известно устройство для модифицирования - 5 жидкого металла в процессе его разливки, включающее дозатор для порошкообраэного материала, установленный над разливочным желобом, и трубку с воронкой, введенную концентричио в спивное отверстие разливочного 10 желоба 111.

Однако это устройство не позволяет устранять попадание в отливку нерастворившихся частиц модификатора и повысить степень усвоения модификатора. Каме того, давление, 15 создаваемое в конусе,. меньше атмосферного и способствует инжектированию воздуха в струю жидкого металла, что ведет к увеличению брака отливок по газовым раковинам.

Наиболее близким к изобретению яви»ется 20 устройство, состоящее из бункера-доэатора, подводящего канала, вихревой чаши, стояка и крестовины из огнеупорного материала (21.

Однако это устройство тоже не позволяет полностью устранить попадание .в отливку 25

aepansopMsasac» частиц модификатора и повысить прочностные свойства отливки.

Исследования показали, что для ферросилиция s эависиьи>стн от температуры и скорости заливки, продолжительность растворения 3р колеблется от 9 до 1á с, а поэтому, если появляются частички модификатора, speW растворения которых больше указанного, то они свободно могут попадать внутрь отливки.

Целью изобретения является улучшение качества отливок путем повьппеиия степени усвоени» модификатора.

Указанная цель достигается тем, что в уст-. роистве, включаипцем вихревую чашу, связан-. ную цодводяпям каналом со стояком, и раэ só в soeseдием крестовину из огне. упорного материала, верхняя часть крестовины на 1/4 — 1/3 высоты выполнена из материала модификатора и ее перегородки смещены по отношению к перегородкам нижней части под углом 20-70о.

Такое конструктивное исполнение устройства для модифицирования металла позволяет новы-50 сить степень усвоения модификатора за счет того, что жидкий метали, омывая модифицирующую крестовину; смывает с нее такое количество модификатора, которое успело.раствориться в нем эа период его пр9хождения вокруг крестовины. Максимальное усвоение модифицирующей крестовины 1/4-1/3 от общей высоты крестовин, /

Равномерность распределения модификатора достигается тем, что крестовина выполнена составной из двух частей н поток жидкого металла тщательнее перемешивается, разделяясь на 8 частей, так как части крестовины развернуты 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 нз двух частей верхняя часть 3, составляющая 1/4 — 1/3 высоты крестовины, изготовлена из материала модификатора и установлена по отношению к нижней огнеупорной части 4 о под углом 20 — 70, и стояк 5.

Устройство работает следующим образом.

Расплав через подводящий канал 1 тангенциально поступает в вихревую чашу 2, в котрой в результате вращения расплава образуется вихревая воронка, Вращающийся расплав, омывая модифицирующую часть крестовинь1 3, растворяет модификатор, который равномерно распределяется во всем объеме металла за счет интенсивного перемещения. Дальше моди фицнрованный металл поступает в стояк 5.

Огнеупорная часть крестовины 4 препятствует вращению расплава в нижней части вихревой части 2 и совместно с верхней модифицирующей частью 3, перемешивает н разделяет ноток на восемь отдельных частеи, разрушая таким образом воздушную полость и тем самым предотвращая ее проникновение в литейную форму.

Для определения размеров частей крестовины было проведено экспериментальное опробование нредпагаемого устройства для модифицнрования и известного.

Модифицированию подвергали чугун следунцце-. го химического состава (вес.% ): С 3,35, Мп 085, P 0,09, 8 0,03, используя известное устройство для модифнцировання и предлагаемое. Температура жидкого чугуна составляла

1390 — 1400 С. В предлагаемом устройстве верхняя часть крестовины, выполняется прессованием из порошка железокремний-магниевой лигатуры (ЖКМ 2). Изготовлено несколько модифицирующих вставок, составляющих 1/5, 1/4 и 1/3 высоты всей крестовины, что соответствует 1,0; 1,5 н 2,0% лигатуры от металлоемкости формы

Эти вставки устанавливали по отношению к нижней огнеупорной части под углом менее

20, более 70 н в пределах от 20 до 70 .

Степень усвоения модификатора и качество литого металла опредеЛяли химическим путем, металлографическим анализом и механическими испыьаниями. Результаты представлены в

3 11330 таблице, где Вà — вермнкулярный графит;

IIII — шаровидный графит; П вЂ” перлнт..

Как видно из таблицы модифицирование предлагаемым устройством со вставкой, составляющей 1/4 — 1/3 высоты всей крестовины, по сравнению с известным увеличивает усвоения,модификатора, примерно на 11 — 13%, улучшая также и механические свойства отливМодифицирование вставкой менее 1/4 высо- ц) ты крестовины не оказывает существенного влияния на изменение структуры и механических свойств чугуна (даже ухудшает).

Модифнцирование чугуна вставкой более 1/3 икотьг крестовины нецелесообразно, так как структура и свойства высокопрочного чугуна остаются практически на одном уровне, в то время, как расход лигатуры неопревданно увеличивается.

Установлено также, что расноложеиие верхней 2О модифицирующей части по отношению нижней огнеупорной цод углом менее 20 и более о

70 ведет к неравномерному растворению модифицирующей крестовины. Это объясняется

О тем, что при углах мейее 2О и более 70 .через пространство А (фиг. 3) протекает зиа. чительйо меньше металла чем-через Б, а, следовательно, модифицирующая крестовина со стороны пространства А растворяется значительно меньше. В результате неравномерного pecIBoрения модифицирующей крестовины общее ко. личество модификатора, попадающее в металл уменьшается. Об этом свидетельствует степень усвоения модификатора — остаточный магний (см. табл. ).

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества so сравнению с известным: дает возможность получения на одной формовочной линии omwsok разной массы и конфигурации (за счет установки в форму различных ио размерам модифицирующих крестовин); исключить попадание в отливку нерастворившегося модификатора, т. е. повысить степень его усвоения; снизить брак по засорам иа сложных отливках, что позволяет сократить объем выборки и заварки.дефектов в среднем на

25%, что составляет 12,5% от общего объема дефектов; предлагаемое устройство позволит снизить расход моднфикатора за счет повышения степени его усвоения, примерно íà ll — 13% по сравнению с известным.

13 33029

in м

Г 4

«6 )I

> о!

СЭ

C4II

С«

Ch

«Ф.

СЧ

V)

Г 4

D„

00 ь

С 4

4.„

Г4

CV ь

Ch

СЧ

4Г)

С 4

Ch 4

Ch ь

4) и4 м ь

М> ь

I я, д 8 хч с5 н х ь

1.

Ю ! ь

Г4

6 о

3

Щ )4

@a

М 4 -4

И ф

In

И 8

К« " 3о о 3Ь.

Р

ol н >Ф з о Й ь

С« О ь

D.ь м ь) ь ю ь ь

Ch м ь

Ю л м

С« ь

Г 4 м

D„ ь Ф

Ю

Ю! ® !. о и

3 el

I ф3

"Q ф 6

u О >в 6" Я

Э о

„о gab. и а9

Я Ф Ц д 34

И о

В и

B

®

И о ь а

ГЧ Ч х х

6 О

В Й а

Г 4 4 Г 4

В В

)133029

Фиг.2

Составитель В. Балин

Техред ТМаточка.

Редактор Л. Лосева

Корректор Ц. Кщьщц

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнал, 4

Заказ 9897/12 Тираж 746

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открьпий ! )3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.д. 4/5