Флюс для центробежного литья


 


Владельцы патента RU 2479378:

Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при центробежном литье биметаллических чугунных заготовок, например прокатных валков с рабочим слоем из легированного чугуна и сердцевиной с шейками из чугуна с шаровидным графитом. Флюс содержит, мас.%: натрий двууглекислый 25,0-30,0, борную кислоту 28,0-33,0, силикатную глыбу 10,0-15,0, сульфидно-спиртовую барду 0,5-1,0, натрий-карбоксиметилцеллюлозу 1,0-3,0, цемент - остальное. Применение оптимального состава флюса обеспечивает снижение брака по несвариваемости двух слоев металла, повышение твердости внутренних зон рабочего слоя прокатного валка. 1 табл.

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности, для центробежного литья биметаллических чугунных заготовок, например прокатных валков с рабочим слоем из легированного чугуна и сердцевиной с шейками из чугуна с шаровидным графитом.

Известен флюс для электрошлаковой сварки металлов и сплавов, обеспечивающий высокую химическую активность и хорошо очищающий поверхность свариваемых кромок от оксидов, состоящий из следующих компонентов, мас.%: борный ангидрид 32-45; хлористый кальций 20-25; плавиковый шпат 20-25; бура 15-18 (А.с. СССР №241964, опубликованное 18.04.1969. Бюллетень №14, В23К 35/36, В23К 35/02). Недостатком флюса является то, что флюс имеет высокую температуру плавления. Флюс очень «короткий» с узким температурным интервалом кристаллизации и высокой вязкостью при высоких температурах. Недостаточно хорошо растекается по нагретой поверхности металла и плохо рафинирует жидкий металл от неметаллических включений.

Известен флюс для центробежного литья чугунных заготовок прокатных валков, обеспечивающий снижение брака по несвариваемости двух слоев металла, а также структуре и твердости внутренних зон наружного слоя прокатного валка. Флюс содержит следующие компоненты, мас.%: оксид кремния 20-25; оксид кальция 25-35; фторид кальция 20-25; фторид натрия 2-3; бура 10-15; сода кальцинированная 5-10; оксид алюминия 1,5; оксид магния 1,5; хлорид калия или натрия 5-10; порошок алюминия 0,5; порошок ферроматериалов (FeCr, FeB, FeTi, FeV) 1-3 (RU №2122921, В22D 13/00, 10.12.1998. Бюллетень №34). Недостатком этого флюса является то, что он относится к очень «коротким» флюсам, с малым температурным интервалом кристаллизации, из-за присутствия ферроматериалов недостаточно хорошо растекается по поверхности кристаллизующего металла, что приводит к частичному окислению незащищенных участков металла и, как следствие, к несвариваемости двух слоев металла.

Известен флюс для центробежного литья биметаллических заготовок, содержащий, мас.%: окись кальция 33-37; фтористый кальций 18-21; бура 13-15; окислы алюминия и магния 5,0-7,5; силикат натрия - остальное, при соотношении окислов алюминия и магния 3:1 соответственно (RU №2353467, В22D 13/00, 18.12.2007). Недостатком этого флюса является то, что он содержит фтористый кальций, который при рабочих температурах 980-1050°С выделяет ядовитый газ фтор, флюс изготавливается в виде порошка, что приводит к запылению во время подачи флюса и к расслоению по составу во время хранения.

Известный флюс является флюс для центробежной отливки заготовок из медных сплавов, содержащий мас.%: плавиковый шпат 15-35; бура 10-25; хлористые соли 5-15; кальцинированную соду 10-25; силикатную глыбу - остальное (RU, а.с. №358075, опубликовано 03.11.72, БИ №34). Недостатком флюса является, то что он относится к очень «коротким» флюсам с малым температурным интервалом кристаллизации, температура плавления флюса ~620°С. При температурах 750-900°С флюс имеет низкую вязкость (1,0-0,4 П), низкое поверхностное натяжение (240-200 мДж/м2), невысокую плотность 2,4-2,2 г/см3). При высоких температурах имеет очень малый угол смачивания (20°), который резко увеличивается при снижении температуры и при 750°С составляет 100°. При остывании флюс растрескивается. Обладая такими физико-химическими свойствами, данный флюс не способен надежно защитить внутреннюю поверхность трубной заготовки чугунного прокатного валка от окисления при температурах 800-900°С и при установке трубной заготовки в вертикальное положение полностью стекает, оголяет поверхность металла из-за низких величин вязкости и поверхностного натяжения, что приводит к окислению металла и, как следствие, плохой свариваемости металлов при заливке сердцевины чугунного валка.

Задача, решаемая изобретением, - подбор состава флюса, который снижал брак по причине несвариваемости двух слоев металла в заготовке чугунных валков, а также брака по структуре и твердости металла внутренних зон наружного слоя за счет придания флюсу оптимальных физико-химических свойств (вязкость, плотность, поверхностное натяжение, температура плавления и растекание), а также технологичности при заливке металла.

Поставленная задача решается тем, что флюс для центробежного литья, содержащий натрий двууглекислый, борную кислоту, силикатную глыбу, сульфидно-спиртовую барду, натрий-карбоксиметилцеллюлозу и цемент при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Натрий двууглекислый 25,0-30,0
Борная кислота 28,0-33,0
Силикатную глыбу 10,0-15,0
Сульфидно-спиртовая барда 0,5-1,0
Натрий-карбоксиметилцеллюлоза 1,0-3,0
Цемент остальное.

Цемент применяется в виде шлакопортландцемента марки 300 по ГОСТ 10178-85.

В качестве интенсификаторов избежания выпадения осадка и расслоения применяют сульфидно-спиртовая барда (ССБ) по ТУ 2455-002-00281039-00 и натрий-карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) по ТУ 2231-034-79249237-2006.

Присутствие во флюсе натрия двууглекислого более 30 мас.% разжижает флюс и делает его более «коротким», а добавки менее 25 мас.% мало влияют на физико-химические свойства.

Добавки борной кислоты более 33 мас.% снижают температуру плавления и увеличивают вязкость флюса, что приводит к снижению смачиваемости в области низких температур, введение менее 28 мас.% не приводит к значительному увеличению температуры плавления флюса.

При содержании во флюсе силикатной глыбы менее 10 мас.% основность смеси повышается. Это приводит к повышению температуры плавления, препятствующей растеканию флюса.

При содержании в смеси силикатной глыбы более 15 мас.% основность в смеси снижается, что приводит к снижению вязкости и при высоких температурах он неспособен удержаться на внутренней поверхности заготовки при рабочих температурах 950-1050°С во время установки формы в вертикальное положение для заливки второго металла и полностью стекает, оголяя внутреннюю поверхность, что приводит к ее окислению и, как следствие, к плохой свариваемости двух слоев металла.

Содержание ССБ менее 0,5 мас.% приводит к выпадению осадка и расслоению суспензии, а при содержании ССБ более 1 мас.% происходит повышенное ценообразование суспензии.

При содержании КМЦ менее 1 мас.% происходит расслаивание суспензии флюса при его изготовлении, содержание этого материала более 3 мас.% приводит к увеличению вязкости суспензии и, как следствие, затрудняется ее распыление через форсунки.

Остальным компонентом флюса является цемент.

При выходе содержаний ингредиентов в смеси за указанные пределы возникает проблема сваривания двух чугунов, модифицированного и серого, вследствие снижения теплопроводности расплавленного флюса.

Предлагаемый состав флюса изготавливали в отделении шлакообразующих смесей ООО «Шлаксервис» ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

Компонентный состав и температура плавления заявляемого флюса представлены в таблице. Температуру плавления определяли на нагревательном высокотемпературном микроскопе фирмы Hesse - Instruments.

Таблица
Содержание компонентов, мас. % Температура плавления, °С
№ смеси Натрий двууглекислый Борная кислота Силикатная глыба Цемент КМЦ ССБ
1 20 40 20 17 2 1 590
2 28 30 12 27 2 1 650
3 40 20 5 32 2 1 820

Готовую смесь расфасовывали в полиэтиленовые мешки массой по 1,5-2 кг.

Испытания предложенного флюса проводились на ОАО «Магнитогорский завод прокатных валков». Полученный флюс равномерно засыпали на зеркало залитого металла во вращающуюся горизонтальную изложницу. При вращении изложницы и кристаллизации рабочей поверхности прокатного валка (бочки) флюс покрывает равномерным сплошным тонким слоем внутреннюю поверхность и надежно защищает металл от окисления.

После установки кокиля (изложницы) в вертикальное положение и заливки металла сердцевины валка флюс расплавляется и поднимается с заливаемым металлом, оголяет защищенную поверхность, способствует хорошему свариванию двух чугунов (модифицированного наружного и внутреннего серого).Таким образом, предлагаемый флюс решает проблему сваривания двух чугунов, модифицированного и серого, обладая повышенной теплопроводностью, способствует повышению твердости внутренних зон рабочего слоя прокатного валка.

На момент подачи заявки прошел достаточную апробацию в заводских условиях и готов к промышленному применению.

Брак валков по причине несвариваемости составил 18% при применении флюса №1 (таблица), при применении флюса №3 составил 18% и 1% при применении флюса №2. Твердость рабочего слоя прокатных валков повысилась и составила 75-78 HSD при применении флюса №2, 70-72 HSD при применении флюсов №1 и №3.

Таким образом, заявляемый состав флюса №2 по сравнению с флюсами №1 и №3 по свариваемости и твердости рабочего слоя имеет значимое преимущество. Применение флюса №2 обеспечивает достижение поставленной задачи.

Флюс для центробежного литья биметаллических чугунных заготовок, содержащий натрий двууглекислый, борную кислоту, силикатную глыбу, сульфидно-спиртовую барду, натрий-карбоксиметилцеллюлозу и цемент при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Натрий двууглекислый 25,0-30,0
Борная кислота 28,0-33,0
Силикатная глыба 10,0-15,0
Сульфидно-спиртовая барда 0,5-1,0
Натрий-карбоксиметилцеллюлоза 1,0-3,0
Цемент Остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению стальной трубной заготовки с упрочненной внешней и внутренней поверхностями. .

Изобретение относится к области изготовления тонкостенных высокопрочных корпусов с использованием электрошлаковой технологии получения стальных трубных заготовок с тонкой стенкой.

Изобретение относится к технологии центробежного литья заготовок. .

Изобретение относится к центробежному литью. .

Изобретение относится к космической технологии и может быть применено для изготовления бесшовных цилиндрических оболочек, используемых в качестве основы для строительства жилых, производственных и складских помещений.

Изобретение относится к металлургическому и литейному производству. .

Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления труб с толщиной стенки 0,03-0,20 м из различных марок стали типа 08Х18Н10Т, 15Х1М1Ф, например паропроводов атомных и тепловых энергоблоков.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и металлургии сплавов на основе алюминия, в частности к способам изготовления кольцевых полуфабрикатов, и может быть использовано в машиностроении для получения цельных полуфабрикатов в виде крупногабаритных втулок (бандажей), т.е

Изобретение относится к морской технике и касается технологии изготовления прочного корпуса подводного аппарата

Изобретение относится к морской технике и касается технологии изготовления прочного корпуса подводного аппарата. Цилиндрическую оболочку прочного корпуса подводного аппарата изготовляют из двух стеклянных слоев, между которыми формируют слой из пеностекла, и металлического покрытия в виде внешней, внутренней и торцевых облицовок, имеющих коэффициент температурного расширения, превышающий его величину у стекла. Внешнюю металлическую облицовку и торцевые металлические облицовки устанавливают в разъемную форму и нагревают до температуры, обеспечивающей качественное формирование внешнего стеклянного слоя, и помещают в центрифугу. Включают центрифугу и подают на внутренние стенки внешней металлической облицовки расплав стекла и посредством центрифуги формируют внешний стеклянный слой. Затем на внешний стеклянный слой посредством центрифуги наносят слой вещества невспененного пеностекла и, после его вспенивания, посредством центрифуги формируют слой пеностекла. На сформированный слой пеностекла при работающей центрифуге наносят расплав стекла и формируют внутренний слой стекла. После чего температуру стеклянного слоя понижают до температуры, обеспечивающей его диффузионную сварку с внутренней металлической облицовкой, и на стеклянный слой подают расплав металла и с помощью центрифуги формируют внутреннюю металлическую облицовку цилиндрической оболочки. Понижают температуру цилиндрической оболочки до температуры стеклования стеклянного слоя. Отжигают цилиндрическую оболочку до полной релаксации напряжений и стабилизации стеклянного слоя. Затем понижают температуру цилиндрической оболочки в разъемной форме до температуры внешней среды и извлекают ее из разъемной формы. Технический результат заключается в упрощении конструкции цилиндрической оболочки и технологии ее изготовления. 1 ил.

Устройство относится к литейному производству цветных металлов и может быть использовано для изготовления заготовок для прессования трубных полуфабрикатов и заготовок для цельнокатаной раскатки колец материалов и изделий из магниевых сплавов. Устройство содержит плавильную печь, герметичную камеру с инертной средой, электрообогреваемый металлопровод, выполненный в виде сифона, один конец которого размещен в плавильной печи с образованием жидкостного затвора из расплава металла, а другой размещен в герметичной камере. В камере установлен вращающийся круглый стол, на котором закреплена литейная цилиндрическая изложница с крышкой и стаканом-дозатором, расположенным соосно с металлопроводом. Вращение изложницы осуществляется при помощи стола, который прикреплен к приводному валу электродвигателя, расположенного вне герметичной камеры. Обеспечивается повышение плотности отливок вследствие уменьшения усадочных пор, раковин, неметаллических включений. 1 ил.

Способ центробежного литья металла включает заливку расплава металла во вращающуюся охлаждаемую форму, выполненную в виде конвертера вертикального типа, подогрев его в окислительной или восстановительной атмосфере с образованием в результате протекающей в расплаве химической реакции легких и тяжелых примесей. Под действием центробежных и гравитационных сил легкие примеси вытесняются на поверхность расплава, а тяжелые примеси уходят на периферию слитка. Летучие примеси не покидают полость формы за счет применения охлаждаемого экрана, установленного над формой. После кристаллизации на внутренней поверхности формы основной части металла слиток переворачивают и сливают часть расплава вместе с легкими примесями. Тяжелые примеси удаляют с периферии затвердевшего слитка. Внутренняя полость формы выполнена в виде конуса, сужающегося кверху для обеспечения удаления слитка после переворота формы со слитком. Форма приводится во вращение потоком воды или воздуха, подаваемого на турбинные лопатки, при этом одновременно осуществляется охлаждение формы и формируемого слитка. Повышается эффективность очистки металла от примесей. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к центробежному литью. В неподвижную форму заливают расплав и одновременно в струю расплава подают тугоплавкие дисперсные частицы плотностью более 8000 г/см3. После заливки 50% расплава прекращают подачу частиц. Форму приводят во вращение после затвердевания донной части отливки и до полного затвердевания отливки форму останавливают. Обеспечивается получение отливок типа «стакан» с высокими механическими свойствами внешних боковых поверхностей и донной части. 1 ил., 4 пр.
Изобретение относится к литейному производству. Получают расплав чугуна или стали, добавляют в расплав керамические частицы, плотность которых меньше плотности расплава, заливают расплав в предварительно подготовленную форму и охлаждают расплав. Во время охлаждения форму располагают горизонтально так, что керамические частицы собираются на одной торцевой стороне поршневого кольца. Керамические частицы выбирают из группы, содержащей частицы Al2O3, Cr2O3, Fe2O4, TiO2, ZrO2 и их смеси. Поршневое кольцо, имеющее на торцевой стороне износостойкие частицы, обладает хорошими механическими свойствами. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению тонкостенных отливок с толщиной стенки 2,5-3,5 мм, диаметром более 1000 мм, из титановых и жаропрочных сплавов, с разноудаленными от оси кольцевыми поверхностями 8, соединенными между собой радиальными ребрами 9. Литниковая система содержит цилиндрический центральный стояк 2, в нижней части выполненный квадратной формы, горизонтальные литниковые ходы 4, размещенные по углам квадрата. Литниковые ходы 4 отклонены под углом 30°С в сторону вращения и снабжены секторальными литниковыми ходами 5, расположенными по концентрическим окружностям, которые соединены с вертикальными питателями 6. Обеспечивается повышение качества тонкостенных за счет спокойного течения потока расплава по окружности при входе в тонкостенную часть формы, без завихрения и заворотов. Литниковая система имеет высокую пропускную способность и компактные размеры. 3 ил.

Изобретение может быть использовано при получении крупногабаритных литых деталей летательных аппаратов и атомной техники, работающих под действием высоких нагрузок. Литейная форма содержит металлический поддон с центрирующим устройством, графитовые закладные элементы и формообразующие металлические вставки, установленные в поддоне. Металлический жакет, выполненный в виде усеченного конуса, прикреплен к поддону с помощью винтовых соединений. На жакет установлен разъемный металлоприемник с литниковой системой, включающей литниковые ходы. Поддон снабжен крепежными элементами, соединяющими и удерживающими графитовые закладные элементы и металлические вставки. Металлоприемник выполнен из титана, а литниковые ходы - из стали, чугуна или титана и в сечении имеют форму трапеции. Обеспечивается повышение точности изготовления деталей. 15 ил., 2 пр.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье мелющих тел в центробежных машинах с вертикальной осью вращения. Способ характеризуется тем, что над литейной формой 6 с вентиляционными каналами 12 размещают дискообразный экран 5 с образованием щелевого канала 10. Экран выполнен с кольцевыми выступами 11, образующими кольцевые зоны сужения в щелевом канале над вентиляционными каналами 12. Через щелевое сопло 9 подают воздушный хладагент к периферии щелевого канала 10. Над вращающейся литейной формой формируется вихревое пространство переменно-пониженного давления с созданием разрежения в зонах сужения щелевого канала и отсоса воздуха и газов из формы. Обеспечивается повышение качества отливок за счет устранения газовой пористости. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх