Способ получения тонкостенных отливок из чугуна, легированного алюминием

Изобретение относится к литейному производству. Перед заливкой расплава чугуна в ковш на дно ковша помещают таблетки термитной смеси, содержащей измельченные присадки алюминия со слоем покрытия, содержащим прокаленную окись железа. Не более трети таблеток от общей массы располагают вблизи носика ковша, не более трети от общей массы таблеток - на максимальном удалении от носика, а и не менее трети от общей массы - ковша. Диаметр таблеток, расположенных вблизи носика, составляет менее 50% от диаметра таблеток, расположенных в центре ковша, а диаметр таблеток, расположенных в максимальном удалении от носика, в 4 раза и более превышает диаметр таблеток, расположенных в центре дна ковша. Достигается повышение качества отливок благодаря получению однородного распределения концентрации алюминия в жидком чугуне. 1 пр.

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно: к получению тонкостенных отливок из чугуна, легированного алюминием.

Известен способ получения тонкостенных отливок из железоуглеродистых сплавов, включающий введение в расплав термитной смеси (SU 1731424 А1, B22D 27/20, 07.05.1992), состоящей из слоев алюминия и оксида или монооксида железа. Введение в расплав многослойной экзотермической присадки с параллельными слоями обеспечивает поддержание или при необходимости нагрев расплава до требуемой температуры заливки в форму. Недостаток этого способа - снижение скорости протекания термитной реакции вследствие увеличения вязкости жидкого чугуна по причине накопления продуктов экзотермической термитной реакции. Наличие многообразных форм оксидных соединений железа также снижает эффект протекания термитной реакции: количество выделяемой теплоты, степень легирования чугуна, качество отливок остаются низкими.

Этот недостаток преодолен в способе получения тонкостенных отливок из железоуглеродистых сталей (RU 2306195 C1 B22D 27/00 25.11.2005) - наиболее близком к предлагаемому изобретению, в котором термитная смесь включает измельченные присадки алюминия со слоем покрытия, содержащем оксиды железа и криолит, причем оксиды железа предварительно прокаливают до получения однородной окиси железа.

Недостаток этого способа - неоднородное распределение концентрации алюминия внутри ковша и, как следствие, - неоднородное распределение концентрации алюминия в отливке. Неоднородность возникает при диффузии алюминия из таблеток, состоящих из описанной выше алюмотермитной смеси в жидкий чугун. При всплытии таблетки алюминий диффундирует в приповерхностный слой чугуна, а при закреплении таблетки на дне - в придонный слой чугуна, образуя неоднородную концентрацию алюминия в жидком чугуне.

Задача предлагаемого изобретения - повышение качества отливок путем получения однородного распределения концентрации алюминия в жидком чугуне. Поставленная цель достигается тем, что используют несколько таблеток (минимум - 3), расположенных таким образом, чтобы не более трети от общей массы таблеток располагались в начале заливки на дне вблизи «носика» ковша, не более трети от общей массы таблеток располагались на дне ковша на максимальном удалении от «носика», а основная масса таблеток, не менее трети от общей массы, располагалась в центре дна ковша; при этом диаметр таблеток, расположенных вблизи «носика» составляет менее 50% от диаметра таблеток, расположенных в центре ковша, диаметр таблеток, расположенных на дне ковша в максимальном удалении от «носика», в 4 раза и более превышает диаметр таблеток, расположенных в центре дна ковша

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом. Таблетки алюминия всплывают со дна ковша под действием силы Архимеда. Скорость всплытия таблеток можно регулировать, изменяя диаметр таблеток, поскольку при заданной массе таблетки сила сопротивления пропорциональна площади поверхности таблетки (то есть, квадрату диаметра).

При выливании жидкого чугуна из ковша происходит перемешивание различных слоев (трубок тока) жидкого чугуна: как при ламинарном, так и при турбулентном режиме выливания. Очевидно, что первыми выльются слои, расположенные вблизи «носика» ковша; последними - придонные слои, расположенные на противоположной от носика стороне ковша. Следовательно, на дне вблизи «носика» ковша необходимо располагать быстро всплывающие таблетки. На противоположной от «носика» стороне ковша необходимо располагать медленно всплывающие таблетки, а в центре ковша - основную массу таблеток, которые при всплытии растворяют не менее половины своей массы, однако, не всю массу, поскольку должны достигать верхней поверхности жидкого чугуна.

Эксперименты показали, что вблизи «носика» и на максимальном удалении от него должны располагаться не более чем по трети от общей массы таблеток алюминия. Также эксперименты показали, что диаметр таблеток, расположенных вблизи «носика» ковша должен составлять не более, чем 50% от диаметра таблеток, расположенных в центре, а диаметр таблеток, расположенных на максимальном удалении от «носика» должен более чем в 4 раза превышать диаметр таблеток расположенных в центре дна ковша.

Пример осуществления предлагаемого изобретения. Однородное распределение концентрации алюминия в жидком чугуне (разница массовой концентраций алюминия в чугуне: от 0,0303 до 0,0296) было достигнуто при диаметре таблетки в центре ковша - 5 см, диаметре таблетки вблизи «носика» - 1 см, диаметре таблетки, расположенной на максимальном удалении от «носика» ковша - 30 см. Время всплытия таблетки, расположенной в центре дна ковша, составило 5 с. Масса таблеток, расположенных вблизи «носика» и на максимальном удалении от него, составила 20% от общей массы таблеток алюминия.

Способ получения тонкостенных отливок из чугуна, легированного алюминием, включающий введение в расплав чугуна, заливаемого в литейную форму, термитной смеси, содержащей измельченные присадки алюминия со слоем покрытия, содержащим прокаленную окись железа, отличающийся тем, термитную смесь используют в виде таблеток, которые располагают на дне ковша, причем не боле трети таблеток от общей массы таблеток располагают в начале заливки вблизи носика ковша, не более трети от общей массы таблеток - на максимальном удалении от носика ковша и не менее трети от общей массы - в центре ковша, при этом диаметр таблеток, располагаемых вблизи носика ковша, составляет менее 50% от диаметра таблеток, расположенных в центре ковша, а диаметр таблеток, расположенных в максимальном удалении от носика ковша, в 4 раза и более превышает диаметр таблеток, расположенных в центре.