Способ получения литых протекторов

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает нагрев металлической изложницы, установку закладного стержня, заливку расплава в изложницу, выдержку металла в изложнице с его охлаждением и удаление протектора из изложницы. Нагрев металлической изложницы, выполненной в виде тепловой трубы с зоной нагрева и охлаждения, осуществляют до температуры t₁=(1,2-1,5)t_КИП, где t_КИП - температура кипения теплоносителя в изложнице. Принудительное охлаждение изложницы выполняют после заливки расплава до достижения температуры изложницы t₂=(1,1-1,2)t_КИП. Нагрев установленного закладного стержня осуществляют вместе с изложницей. Обеспечивается повышение эффективности охлаждения металла в изложнице, получение более равномерной и измельченной структуры металла в литом протекторе. 1 ил.

 

Изобретение относится к литейно-металлургическому производству, в частности к получению литых протекторов в охлаждаемых металлических изложницах.

Известен способ получения отливок в кокиле с тепловой трубой [1. Патент №2276628 RU. Способ получения отливок в кокиле и кокильная машина с тепловой трубой для его осуществления / В.В.Стулов, Б.Н.Марьин. Опубл. 10.09.2006. Бюл. №25. С.7], включающий сборку кокиля с установкой стержня, выполненного охлаждаемым в виде тепловой трубы с зоной нагрева и охлаждения, заливку металла в кокиль, охлаждение металла до заданной температуры, извлечение отливки.

Недостаток способа [1] заключается в возможности его эффективного использования только для получения полых отливок.

Известен способ получения литых протекторов в металлических изложницах [2. Кечин В.А. Теория и технология литых протекторных материалов. Владимир: ВлГУ, 2004. 181 с. См. с.179], включающий нагрев изложницы, установку предварительно нагретого закладного стержня, заливку сплава в изложницу, нагретую до определенной температуры, выдержку отливки в изложнице с охлаждением до заданной температуры, удаление литого протектора из водоохлаждаемой изложницы.

Недостаток известного способа получения протекторов [2] заключается в неравномерном охлаждении и кристаллизации сплава в водоохлаждаемой изложнице, приводящей к получению протекторов с разнозеренной структурой. Кроме этого, применение водоохлаждаемых изложниц не обеспечивает равномерный теплоотвод по длине и ширине охлаждаемой стенки по причине конвективного течения воды в канале, что приводит к возможности получения разнозеренной структуры протекторов. Установка в изложницу предварительно нагретого закладного стержня увеличивает число выполняемых операций.

Заявляемый способ направлен на повышение эффективности процесса получения протекторов в металлической изложнице.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается в

- повышении эффективности охлаждения металла в металлической изложнице;

- получении более равномерной и мелкозернистой структуры металла в литом протекторе.

Заявляемый способ характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: нагрев металлической изложницы; установка закладного стержня; заливка расплава в изложницу; выдержка металла в изложнице с его охлаждением; удаление протектора из изложницы.

Отличительные признаки: нагрев металлической изложницы, выполненной в виде тепловой трубы с зоной нагрева и охлаждения, осуществляют до температуры t₁=(1,2-1,5)t_КИП, где t_КИП - температура кипения теплоносителя в изложнице; принудительное охлаждение изложницы выполняют после заливки расплава до достижения температуры изложницы t₂=(1,1-1,2)t_КИП; нагрев установленного закладного стержня осуществляют вместе с изложницей.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Выполнение металлической изложницы в виде тепловой трубы с зоной нагрева [3. Семена М.Г., Гершуни А.Н., Зарипов В.К. Тепловые трубы с металловолокнистыми капиллярными структурами. К.: Вища шк. Головное изд-во, 1984. 215 с.] обеспечивает возможность равномерного разогрева всей изложницы, что исключает появление в залитом металле зон с различной температурой.

Нагрев изложницы до температуры t₁<1,2·t_КИП (где t_КИП - температура кипения теплоносителя в изложнице) не обеспечивает возможность равномерного разогрева всей изложницы по причине недостаточного давления паров теплоносителя.

Нагрев изложницы до температуры t₁>1,5·t_КИП приводит к нецелесообразному увеличению давления паров теплоносителя в конструкции и, как результат, повышенным требованиям к изготовлению и прочности конструкции.

Принудительное охлаждение изложницы после заливки расплава до достижения температуры изложницы t₂<1,1·t_КИП приводит к возможности недостаточного давления паров теплоносителя в конструкции и неравномерного ее разогрева перед последующей заливкой в нее расплава.

Принудительное охлаждение изложницы после заливки расплава до достижения температуры изложницы t₂>1,2·t_КИП приводит к возможности нецелесообразно высокого давления паров теплоносителя в конструкции при последующей заливке в нее расплава.

Нагрев установленного закладного стержня вместе с изложницей исключает необходимость предварительного его разогрева за пределами конструкции.

На фигуре приведен внешний вид устройства для реализации заявляемого способа получения литых протекторов.

Устройство состоит из металлической изложницы 1, выполненной в виде тепловой трубы с зоной нагрева 2 и зоной охлаждения 3, закладного стержня 4, установочного стола 5, газовой горелки 6, термопары 7, подключенной в систему автоматического управления процессом. Зона охлаждения 3 выполнена в виде оребренных труб 8.

Способ реализуется следующим образом.

После расположения изложницы 1 на установочном столе 5 включают газовую горелку 6 с разогревом зоны нагрева 2 изложницы и закладного стержня 4 до заданной температуры t₁=(1,2-1,5)t_КИП, где t_КИП - температура кипения теплоносителя в изложнице. При разливке цинковых сплавов в конструкции применяют теплоноситель - даутер с t_КИП=300°С. Тогда t₁=400°С, t₂=350°С. После достижения заданной температуры изложницы, фиксируемой по показаниям термопары 7, производят заливку расплава в изложницу. Принудительное охлаждение оребренных труб 8 зоны охлаждения 3 изложницы 1 осуществляют воздухом, подаваемым от компрессора до достижения температуры изложницы t₂=(1,1-1,2)t_КИП, фиксируемой по показаниям термопары 7. После этого полученный протектор удаляют из изложницы.

Способ получения литых протекторов, включающий нагрев металлической изложницы, установку закладного стержня, заливку расплава в изложницу, выдержку металла в изложнице с его охлаждением и удаление протектора из изложницы, отличающийся тем, что нагрев металлической изложницы, выполненной в виде тепловой трубы с зоной нагрева и охлаждения, осуществляют до температуры t₁=(1,2-1,5)t_кип, где t_кип - температура кипения теплоносителя в изложнице, после заливки расплава осуществляют принудительное охлаждение изложницы до достижения температуры изложницы t₂=(1,1-1,2)t_кип, а нагрев установленного закладного стержня осуществляют вместе с изложницей.