Способ изготовления армированных трубами металлических литых изделий

 

Использование: изобретение относится к черной металлургии, в частности, к литейному производству. Новым в способе является то, что при достижении телом холодильной плиты температуры 600-700°С продувку прекращают, изделие выдерживают в литейной форме без продувки в течение 4-5 ч, после чего продувку возобновляют.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 D 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4870917/02 (22) 25.06.90 (46) 23.09.92; Бюл. № 35 (71) Кузнецкий металлургический комбинат им, В,И,Ленина (72) А.M,Áðàãèíñêèé, Л,Б.Иванов, В.И.Котухов, В.П.Дубровский, С,В.Коршиков, Д.С.Полянский и Г.М.Тиманов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1437139, кл. В 22 D 19/02, 1985.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно, к литейному п роизводству.

Известный способ изготовления армированных трубами металлических литых изделий, преимущественно холодильных плит доменных печей, включает размещение в литейной форме армирующих труб, покрытых защитным термостойким покрытием с высоким сопротивлением диффузии углерода, продувку их воздухом и заливку чугуна.

Продувку начинают за 5 — 10 мин до начала заливки чугуна в литейную форму и продолжают ее в течение 4ч, при этом в первый час охлаждения воздух подают со скоростью

200-400 т/с, а в последующие три часа — со скоростью 80 — 100 м/с.

Недостатком указанной технологии изготовления холодильных плит являются высокие внутренние термонапряжения отливок, требующие проведения специальной операции отжига для их уменьшения, Для снятия внутренних термонапряжений в отливке, возникших в период принудительного охлаждения холодильных плит сжатым воздухом (поскольку коэффициенты

2 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ТРУБАМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Использование; изобретение относится к черной металлургии; в частности, к литейному производству. Новым в способе является то, что при достижении телом холодильной плиты температуры 600 — 700 С продувку прекращают, изделие выдерживают в литейной форме без продувки втечение

4 — 5 ч, после чего продувку возобновляют. линейного расширения чугуна и стали различны), применяется их отжиг в специальных термопечах, Каждая печная садка состоит из 4-5 холодильных плит. Нагрев печи и выдержка ее при постоянной температуре производится за счет отопления смесью природного и коксового газа.

Нагрев печи вместе с загруженными в нее холодильными плитами осуществляется в течение 6 ч, со средней скоростью 67 С/ч, затем холодильники выдерживаются при постоянной температуре 600 С в течение

4 — 6 ч после чего производится охлаждение холодильников вместе с печью втечение 6-8 ч и их выгрузка (технологическая инструкция ТП-209 — 79 "Термическая обработка стального и чугунного литья в литейном цехе

Кузнецкого меткомбината", 1982 r.), Таким образом, процесс отжига холодильных плит продолжается 16 — 18 ч, а общее время изготовления холодильной плиты без учета ее транспортировки к месту отжига и складирования достигает 24 ч.

Целью настоящего изобретения является упрощение технологии изготовления холодильных плит за счет проведения

1763087 операции их отжига в самой литейной форме.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления холодильных плит, включающем размещение в литейной фор- 5 ме армирующих труб, покрытых термостойким покрытием с высоким сопротивлением диффузии углерода, продувку их водухом, начинающуюся за 5 — 10 мин до начала заливки чугуна в литейную форму и продолжа- 10 ющуюся в течение 4 ч, при этом в первый час охлаждения — со скоростью воздуха в трубах

200-240 м/с, а в последующие 3 ч — со скоростью 80 — 100 м/с, согласно изобретению при достижении телом холодильной плиты 15 температуры 600-700 С продувку прекращают и изделие выдерживают в литейной форме без продувки в течение 4 — 5 ч, после чего продувку возобновляют.

Предлагаемый способ отличается от из- 20 вестного тем, что при достижении телом холодильной плиты температуры 600-700 С продувку прекращают, изделие выдерживают в литейной форме без продувки в течение 4 — 5 ч после чего продувку 25 возобновляют, Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "Новизна".

При сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими 30 известными техническими решениями не обнаружены решения, обладающие сходными признаками. Это позволяет сделать вывод с соответствии технического решения критерию "существенные отличия". 35

Сущность изобретения заключается в следующем. Наличие перерыва в процессе принудительного охлаждения холодильной плиты при достижении ею температуры

600-700 С позволяет произвести отжиг, 40 обеспечивающий снятие термонапряжений непосредственно в литейной форме. При этом вследствие наличия слоя формовочной земли, окружающей холодильную плиту в форме, значительной толщины (с малой теп- 45 лопроводностью), скорость охлаждения отливки с формой не превосходит

10-13 C/час, что позволяет считать процесс выдержки холодильной плиты в форме происходящим практически в изотермиче- 50 ских условиях.

Остановка процесса принудительного охлаждения при температуре холодильной плиты выше 700 С позволит снять термические напряжения в ней, однако, дальней- 55 шее принудительное охлаждение отливки приведет снова к их возникновению.

С другой стороны, остановка процесса принудительного охлаждения отливки в диапазоне температур ниже 600 С не позволит снять термонапряжения, возникающие в отливке (Термическая обработка в машиностроении: Справочник Под ред. Ю.М,Лахтина, А.Г.Рахштадта. — М.:

Машиностроение, 1980. — С. 518).

При времени выдержки холодильной плиты в форме без принудительного охлаждения менее 4 ч не удается полностью снять термонапряжения, возникающие в процессе охлаждения. При выдержке свыше 5 ч существенного уменьшения термонапряжений уже не происходит.

После достижения телом холодильной плиты температуры 500-550 С дальнейшее принудительное ее охлаждение уже не приводит к увеличению внутренних термонапряжений и позволяет ускорить процесс ее охлаждения.

Таким образом, каждый из перечисленных признаков необходим, а все вместе они достаточны для достижения поставленной цели: упрощения технологии изготовления и проведения отжига для снятия термонапряжений холодильных плитдоменных печей в самой литейной форме.

Для изготовления холодильной плиты по предлагаемой технологии требуется 8 — 9 ч.

Сочетание известного способа принудительного охлаждения холодильных плит сжатым воздухом с перерывом в принудительном охлаждении в течение 4 — 5 ч при температуре холодильной плиты 600 — 700 С позволяет получить новый технический эффект, а именно приозвести отжиг холодильной плиты непосредственно в литейной форме, тем самым снять внутренние термонапряжения и повысить ее качество. При этом исключается операция отжига в специальной печи, упрощается технология и значительно сокращается время изготовления холодильных плит.

Отливка холодильных плит по предлагаемому способу может быть осуществлена с помощью специальной установки, позволяющей производить их продувку сжатым воздухом.

Установка может быть предназначена для одновременного изготовления нескольких холодильных плит и содержит несколько (по числу одновременно изготавливаемых холодильников) вертикальных труб, оснащенных измерительными диафрагмами, в нижней части которых находятся раздающие коллекторы сжатого воздуха, с гибкими шлангами, которые, в свою очередь, соединяются с охлаждаемыми трубами изготавливаемых холодильных плит. Крепление шлангов на трубках производится с помощью специальных хомутиков.

1763087

В верхней части вертикальные трубы объединены в коллектор, который подключен к общецеховому магистральному трубопроводу сжатого воздуха, Для подключения формы с холодильной плитой к магистральному воздухопроводу и регулировки расхода воздуха, каждая вертикальная труба подачи воздуха содержит запорный вентиль.

Против каждой вертикальной трубы устанавливают нижнюю полуформудля заливки холодильной плиты с некоторым уклоном в сторону вертикальных труб, После установки верхних полуформ с охлаждаемыми трубками и сборки форм на концы труб со стороны выпоров (ближняя к установке сторона формы) одевают гибкие шланги, которые крепят с помощью хомутиков.

За 10 — 15 минут до начала заливки чугуна в формы на трубопроводе, соединяющем магистральный воздухопровод и коллектор установки, открывают вентиль, открывают индивидуальные вентили на подводе воздуха к формам.

Контроль за изменением температурного состояния холодильной плиты осуществляют при помощи ХК-термопары вторичного прибора типа КСП-4, расход охлаждающего воздуха регистрируют с помощью стандартной камерной диафрагмы с самопишущего прибора КСП-4 в комплекте с датчиком-преобразователем типа ДМ-3583М.

Заливку чугуна в литейную форму производят со стороны выхлопа охлаждающего воздуха за время около 90 сек. При этом подачу охлаждающего воздуха не прекращают и продолжают вплоть до достижения телом холодильной плиты определенного значения, например, 650 С, После этого запорные вентили перекрывают и холодильник выдерживают в форме без подачи охлаждающего воздуха в течение определенного времени, например 4 — 5 часов, после чего подача воздуха может быть возобновлена вплоть до охлаждения холодильной плиты до температуры, достаточной для его выбивки — 400 — 450 С, Пример осуществления заявляемого способа.

Проводили отливку холодильной плиты весом 3000 кг, содержащей четыре змеевиковые трубы диаметром 60х6 мм. Перед установкой в литейную форму трубы подвергали кислотной обработке для удаления с их наружной поверхности продуктов коррозии, после чего наносили защитное

Таким образом, отливка холодильных плит доменных печей по предлагаемому

30 способу позволяет произвести их отжиг, необходимый для снятия внутренних термонапряжений, во время охлаждения в литейной форме, что позволяет значительно упростить технологию изготовления, 35

55 маршелитовое покрытие толщиной 0,2 мм, Чугун заливали с температурой 1220 С.

До начала заливки чугуна в литейную форму за 10 минут в полость каждой змеевиковой трубы подавали сжатый воздух а температурой около 20 С со скоростью 200 м/с, при этом расход воздуха на холодильную плиту составлял 5000 м /час. Подачу воздуха с таким расходом осуществляли в течение 1 часа, затем подавали воздух с расходом 2500 м /ч еще 1 час. Температура з холодильной плиты при этом достигала

600 С вблизи охлаждаемых трубок и 650 С вдали от них, После прекращения подачи воздуха в течение четырех часов температура тела холодильной плиты снизилась у трубок до 550 С, вдали от них до 600 С. Затем подачу воздуха возобновили с расходом

2500 м /час (скорость его в трубках составз ляла 100 мlс) и осуществляли в течение еще двух часов. Температура тела холодильной плиты при этом составила 400 С, что позволило осуществить ее выбивку из формы.

Общая продолжительность нахождения холодильной плиты в литейной форме составила 8 часов. !

Формула изобретения

Способ изготовления армированных трубами металлических литых изделий, преимущественно холодильных плит доменных печей, включающий размещение в литейной форме армирующих труб с внешним термостойким покрытием, обладающим высоким сопротивлением диффузии углерода, продувку их воздухом, при этом в первый час охлаждения воздух подают со скоростью

200 — 240 м/с, а в последующие — со скоростью 80 — 100 м/с, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса за счет проведения отжига в литейной форме для снятия внутренних термических напряжений, при достижении телом холодильной плиты температуры 600 — 700"С и родувку прекращают и изделие выдерживают в литейной форме без продувки в течение 4 — 5 ч, после чего продувку возобновляют и ведут еще в течение 2 ч,