Устройство для модифицирования и рафинирования металлических расплавов

 

Использование: при модифицировании и рафинировании металлических расплавов Цель - повышение качества отливок за 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 легкоплавко го материала и установленный в канале для подвода металла. Модификатор выполнен из перфорированных пластин, причем площадь отверстий составляет 65-80% от площади ргбочей поверхности фильтра, пластины помещены в защитную оболочку из алюминиевой фольги и установлены на расстоянии 5-15 мм перед фильтром 2 мл.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s В 22 D 27/20, В 22 С 9/08

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГKHt СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

1 (21) 4806035/02 (22) 15.01.90 (46) 07.11.92. Бюл. № 41 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) M. В, Оконнишников, Е, Е. Корсакова, И. Б. Вдович. 10. А. Никишин, M. В, Красин и Л. С. Опалейчук (56) E. Б. Краковский и др. Совмещенный метод модифицирования и фильтрации чугуна в форме. Литейное производство, 1989, ¹ 4. с. 3. в (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ И РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИ4ЕСКИХ 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 является 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. (.) 1773556 Al (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 65-80 j< 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 являет- (,Д ся то, что модификатор находится в корпусе (Д в свободном сыпучем состоянии и при сме- (у не положения корпуса приходит в соприкосновение со стекловолокнистым фильтром, что приводит к блокированию фильтрующего элемента в первоначальный момент поступления У расплава металла и снижению эффективности фильтрации. Кроме того. такая конструкция не является универсальной для различных типов литниково-питающих систем.

Цель изобретения — повышение качест.— ва отливок за счет равномерного модифицирования при одновременном уменьшении засорен ности расплава.

1773556

30

50

55 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 65-80% 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 п1зоисходить 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 (Sp,n ф,) к площади сечения литникового канала, подходящего к фильтру (S „,). является следующим:

Sp n ф. . 3л.к. = (3-4):1.

Экспериментальными исследованиями установлено, что при суммарной площади отверстий в перфорированной пластине менее 65% не создается избыточный металлостатический 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 65% 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), металлосборник 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 случае установки 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 (металлопровод) 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 h = О. если модификатор находится в контейнере в сыпучем виде; h = 5, если модификатор применяется s 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.

1773556

"КОРПУС"

50 кг

12Х2НМФА

1530- 1580" С алюминий

6400 мм

Отливка

Масса

Материл сталь

Т заливки

Модификатор-раскислитель

Количество модификаторараскислителя

Габаритные размеры фильтра

Площадь рабочей поверхности фильтра

Габаритные размеры пластинымодификатора

Суммарная площадь отверстий в пластине

Диаметр отверстий в пластине

Количество отверстий на пластине

Для расстояния h между фильтром и перфорированными пластинами оптимальным интервалом значений является 5-15 мм. Определяющим фактором для выбора расстояния h являются показатели жидкотекучести заливаемых сплавов. т.к. в перво- 2 начальный момент начала заливки расплав должен заполнить пространство между фильтром и пластиной, поэтому решающее значение имеет нижний предел интервала (5 MM), который выбран на основании теоре 30 тических исследований и практического опыта литейного производства (А. М, Липницкий "Справочная книга рабочего-литейщика" // Лениздат. 1981„c. 4, табл. Ylll на с. 123) и является оптимальным для всех типов сплавов.

Выбор верхнего предела (15 мм) обусловлен тем. что существенное увеличение габаритных размеров литниковой системы нецелесообразно. т.к. это приводит к возрастанию тепловых потерь заливаемого металла и отрицательно сказывается на качестве отливок.

Для суммарной площади отверстий оптимальные значения находятся в интервале

65-80%, т,к. свыше 80 выполнение такого количества отверстий в пластине вызывает технические трудности в связи с малым рас-;

0,015-0,025 (0,025 для

50 кг=12 5 г)

80 х 80х 20мм

80х 80х2 мм

4160 мм (65 рабочей поверхности фильтра)

10 мм

53 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 1520

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 65-80 от площади рабочей псзерхности фильтра, а последний выполнен из пенокерамического материала.

1773556

1773556

Составитель Е. Корсакова

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор М. Ткач

Заказ 3889 Тираж Подписное

BHÈÈÏ Г

ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101