Устройство для модифицирования жидкого металла

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 В 22 0 27/20

УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ДОМСТВО СССР

СПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

" ЬДзюф

В,-, ".""!Яу

ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 ) 4854824/02 (2 ) 17.05.90 (4 ) 07,02.93. Бюл, М 5 (7 ) Физико-механический институт AH

У СР и Мценский завод алюминиевого ли ья (7 ) Н.Н.Дронюк, Н.Е.Лисаченко, Е,А.Грачев, А.В.Золотухин, Ю.В,Кондратьев, М,Н,Масленников, О.П,Осташ и В.П.Кирильчу1 (5 ) Авторское свидетепвство СССР

М 1289589, кл. В 22 0 27/20, (5 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА (5)) Испопвзоввние. в литеином производстве в частности в конструкциях литейных форм, предназначенных для получения отли ок, преимущественно из высокопрочно Изобретение относится к литейному пр изводству, в частности к конструкциям ли ейных устройств, предназначенных для по учения отливок, преимущественно из вы окопрочного чугуна с шаровидной или вермйкулярной формами графита при модифи ировании металла.

Наиболее близкой по технической сущно ти и достигаемому эффекту к изобретени является литниковая система для вн триформенного модифицирования; вк ючающая стояк, входной канал, легкопл вкую перегородку, установленную в выхо НоМ канале, реакционную камеру в аиде па аболоида вращения с загруженной в нее тв рдой присадкой, причем подводящий и отводящий каналы к реакционной камере выполнены тангенциально, а верхняя часть

„„5Ll„„1792799 А1

ro чугуна с шаровидной или вермикулярной формами графита при модифицировании металла в литейной форме для повышения качества отливок, надежности работы и упрощения обслуживания устройства. Устройство состоит из литниковой воронки, стояка, зумпфа, входного канала, соединяющего реакционную камеру, выполненную в форме параболоида вращения с расположением в верхней ее части сфероидального выступа, причем ось сфероидального выступа смещена относительно оси реакционной камеры, а образовавшееся кольцо между реакционной камерой и сфероидальным выступом снабжено каналом: подвод металла в реакционную камеру и вывод из нее выполнен тангенциально. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. реакционной камеры имеет каплевидную форму и сообщается с атмосферой.

Литниковая система работает следующим образом, .Заливаемый жидкий металл через стояк и входной канал поступает в нижнюю часть камеры, в которую перед сборкой формы загружена твердая присадка. Поступающий в реакционную камеру по касательной жидкий металл приобретает вращательное дви- . жение. После расплавления легкоплавкой перегородки металл поступает через выходной канал в полость формы, Верхняя часть реакционной камеры предназначена для сбора шлака и выхода газов.

Недостатками данной литниковой системы являются следующие.

Наличие легкоплавкой перегородки в выходном канале, для изготовления которой

1792799

3 требуются дополнительные материальные и трудовые затраты и которая не всегда может сработать вовремя.

Открытая верхняя часть камеры ограничивает ферростатическое давление и позволяет выходить газам, образовавшимся при заливке непосредственно в атмосферу цеха.

Предназначена только для определенного габарита опок.

Цель изобретения — повышение качест- 10 ва отливок, надежности работы и упрощение обслуживания устройства и расширение технологических возможностей процесса модифицирования эа счет применения любых видов модификаторов и смесей и пониженным требованиям к их фракционному составу.

Указанная цель достигается тем, что устройство для модифицирования жидкого металла различными лигатурами или смеся- 20 ми содержит литниковую воронку со стояком, связанную входным литниковым каналом с реакционной камерой, выходной литниковый канал и прибыль, при том реакционная камера выполнена в форме парабо- 25 лоида вращения с расположением в верхней ее части сфероидального выступа для улавливания шлака, имеющего смещенную ось относительно оси камеры, а образовавшееся сферическое кольцо между 30 камерой и сфероидальным выступом снабжено тангенциальным каналом; каналы для подвода металла в реакционную камеру и вывода из нее выполнены тангенциально к реакционной камере. 35

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство для модифицирования жидкого металла различными лигатурами или смесями; на фиг, 2 —.разрез А-А на фиг. 1, Устройство состоит из литниковой во- 40 ронки 1, стояка 2, зумпфа 3, реакционной камеры 5 с модификатором 6 с подводящим

4 и отводящим 7 каналами, питающей бобышки и отливок, размещенных s верхней

10 и нижней 11 полуформах. В верхней час- "5 тй реакционной камеры 5, имеющей форму параболоида вращения, расположен сфероидальный выступ 12 с зксцентриситетом относительно центра реакционной камеры, Верхняя часть камеры и сфероидальный выступ образуют кольцо 13 с тангенциональным каналом 14.

УСтройство работает следующим образом. Жидкий чугун через приемную воронку

1, стояк 2 и входной канал 4, расположенный в нижней полуформе 11, по касательной к наружной поверхности реакционной каме ры 5, имеющей форму параболоида вращения, подается на поверхность модификатора 6, Под влиянием центробежной силы струи жидкого металла, обусловленной тан ген циальным подводом, происходит вращательное движение металла в камере, приводящее к размыканию модификатора и вовлечение его в поток жидкого металла, что в итоге приводит к интенсивному растворению модификатора, Кольцо 13, выполненное иэ формовочной смеси, обуславливает дальнейшее интенсивное растворение модификатора за счетпредотвращения прохождения верхних слое металла без контакта с модификатором через реакционную камеру. В кольце 13 выполнен входной канал 14 тангенциально к сфероидному выступу, что обуславливает дополнительное закручивание струи жидкоro металла и тем самым интенсифицирует растворение модификатора.

Предложенная конструкция камеры в виде параболоида обуславливающая вращательйое движение жидкого металла в ней, также обеспечивает скопление всплывших продуктов взаимодействия модификатора с жидким металлом, неметаллических

in других включений в сфероидальном выступе 12. Расположение выходного канала 7 на уровне нижней части кольца обуславливает возможность забирать модифицированный чугун из периферийной части реакционной камеры, что обеспечивает его чистоту металла от алака и неметаллических включений, При раствореНии верхних слоев модификатора уменьшается диаметр реакционной камеры (на уровне модификатора), что приводит к увеличению скорости вращения жидкого металла, контактирующего с модификатором, а последнее — к увеличению скорости растворения модификатора.

Оптимальными размерами сфероидального выступа являются следующие; высота выступа составляет 0,2-0,4 высоты камеры, а диаметр 0,4 — 0,8 диаметра камеры. При меньшей высоте выступа, чем 0,2 высоты камеры, образующийся обьем выступа будет недостаточным для скопления в нем всего Образовавшегося шлака и неметаллических включений, в результате чего последние будут размещаться в верхней части реакционной камеры и могут увлекаться жидким металлом через выходной канал в полость отливки, а зто ухудшает качество металла. При высоте выступа более, чем 0,4 высоты камеры, образующийся обьем камеры будет очень большим; в полости будет скапливаться не только шлак и неметаллические включения, но и жидкий металл, что является нецелесообразным и понизит ВыхОд ГОднОГО.

1792799

30

При диаметра сфероидного выступа меньше, чем 0,4 диаметра камеры, во-первых, будет малый объем выступа, о чем говорилось выше, и во-вторых, при малом диаметре усложняется процесс улавливания в нем шлака и неметаллических включений из всей реакционной камеры в силу большой разницы в диаметрах камеры и выс гупа, При диаметре выступа большем, чем

0,8 диаметра камеры, образующееся кольцо будет очень узким, а также понизится выход годного.

Смещение оси сфероидального выступа относительно оси камеры на 0,08-0,2 диаметра камеры обеспечивает принудительн!ое направление жидкого металла через т нгенциальный канал 14 образовавшегося к >льца 13 сфероидальный выступ 12, что обуславливает дополнительное вращательн ое движение жидкого металла в сфероидальном выступе, а последнее позволяет

I более интенсивно растворять модификатор, в т.ч. и пылевидную фракцию, а также улавливать шлак и неметаллические включения, которые задерживаются в сфероидальном выступе. При большем смещении оси сфероидального выступа, чем на 0,2 диаметра ! камеры, образовавшееся кольцо будет выходить за пределы камеры. При смещении о си выступа на величину, меньшую чем 0,08 диаметра камеры, разница между осями буIex незначительной, при этом между образ!овавшемся кольцом и стенкой камеры ! образуется зазор, в который может попаать нерастворенный модификатор и шлак, а далее в еыкодной канал н волость формы. у аружная кромка образовавшегося сфероидального кольца дол>кна совпадать с наФормула изобретения

1. Устройство для модифицирования идкого металла, содержащее литниковую в ронку со стояком, реакционную камеру с подводящим и отводящим тэнгенциальныI и каналами, нижняя часть которой выполнена в виде параболоида вращения, о т л ич а Io щ е е с я тем, что, с целью повышения к честна отливок, надежности работы и упрощения обслуживания устройства, верхняя ч сть реакционной камеры выполнена в виде полусферы в нижней ее части, отделенной кольцеобрэзным выступом от верхнего участка параболоидной камеры, с образован ием незамкнутой кольцеобразной полости ь1ежду кольцеобразным выступом и стенкой ружной стенкой камеры, как показано на фиг. 1 и 2.

По сравнению с новым выбранным прототипом предложенная конструкция устройства обеспечивает смещение центров реакционной камеры и кольцевого выступа, что позволяет предотвратить круговое движение металла по полусфере и принудительно направить его дополнительный тангенциальный канал в центр полусферы обеспечив при этом в ней дополнительное интенсивное вихревое движение металла.

Это обеспечивает следующее: повышение качества отливок за счет эффективного улавливания шлака в полусфере и предотвращения"его попадания в литниковые каналы; увеличенного гидростатического- I-Ianepa (в прототипе шлакоуловитель сообщается с атмосферой); надежность работы и упрощения обслу-, живания устройства из-за ликвидации операции изготовления и простановки легкоплавкой перегородки, которая может не всегда сработать вовремя; уменьшение. расхода модификатора с

1,б до 1,0% за счет интенсивного его растворения а полусфере и вынужденного насыщения расплава парами. магния (в прототипе пары магния уходят в атмосферу), и возможность применения до 30,0% пылевидной фракции (мене 1,0 мм); стабильность процесса при металлоемкости формы от 80,0 до 250,0 кг. исключение выбросов паров магния в атмосферу и повышение экологичности у процесса, реакционной камеры сопряжением верхних стенок кольцеобразного выступа со стенками камеры на участке расположения отводящего тангенциального литникового канала, при этом полость в виде полусферы сообщена с незамкнутой кольцеобразной полостью дополнительным тангенциальным каналом.

2. Устройство поп. 1, отл и «а ю ще ес я тем, что, с целью повышения качества отливок при металлоемкости формы от 80 до

250 кг, высота полусферы составляет 0,2-0,4 высоты реакционной камеры, диаметр 0,40,8 диаметра реакционной камеры, а ось полусферы смещена относительно оси реакционной камеры на 0,08 — 0,2 диаметра реакционной камеры.

1792799

Составитель Н.Дронюк

Редактор С.Кулакова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н,Слободяник

Заказ 473 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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