Способ ведения сифонной отливки спокойной стали

 

Класс

/ °

¹ 31á8Ú.АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ способа ведения сифонной отливки спокойной стали.

К авторскому, свидетельству В. Ф. Шебанова, заявленному 14 августа

1931 года (спр. о перв. № 93071).

0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1933 года.

lу

При сифонной отливке спокойной стали нередко. применяют изложницы с так называемой теплой прибылью, или с теплой головкой из огнеупорной массы.

Применяющиеся до настоящего времени теплые головки делают открытыми сверху. Открытые сверху головки имеют тот недостаток, что прибыльная часть болванки остывает через верхнюю открытую поверхность, а это ухуддает питание осевой рыхлости сверху прибыли.

Есть еще следующий существенный, недостаток открытых сверху тепловых головок при сифонной отливке спокойной стали. Когда сталь во всех изло кницах дойдет до надлежащей высоты, то разливной штопор закрывают; при этом нередко не уезжают на следующий поддон сифонной установки, но начинают малу-по-малу подпитывать образующуюся усадку в только что отлитых болванках, путем доливки небольших порций стали в центральный литник, т.-е: несколько раз с известными промежутками открывают и закрывают штопор. Эту операцию ведут с такими промежутками между закрытием и открытием штопора и добавляют так немного металла, в центральный литник, чтобы образовавшаяся на поверхности болванок корочка не

/ была прорвана давлением свеже подливаемого через центральный литник металла. Но при операции подпитывания корка металла на практике прорывается. довольно часто, и .подпитывание идет неудовлетворительно. Для образования более прочной корки иногда прибегают к заливанию поверхности болванки небольшим количеством воды; но эта операция уменьшает полезное действие. теплой головки.

При таком методе подпитывания бол-ванок, как без заливки водой, так и с заливкой, корочка металла на поверхности болванки настолько слаба, что создать сколько-нибудь значительный, напор металла путем повышения уровня его в литнике над уровнем в болванке— нельзя.

Предлагаемый способ ведения сифонной отливки спокойной стали имеетцелью устранить вышеуказанные дефекты.

На чертеже фиг. 1 — 4 изображают продольный разрез изложницы; фиг. 5—

18 — несколько примерных конструкций. закрытых сверху надставок.

Для пояснения предлагаемого способа изобретатель предлагает несколько вариантов (фиг. 1 — 4). Естественно, вариантов может быть много в зависимости от величины болванки, от местных условий: получения огнеупорных изделий и набивок и, наконец, от желания конструктора.. Но варианты конструкций не изменяют по существу предлагаемого способа применения закрытого сверху шлема.

На фиг. 1 изображен цельный шлем 1 .из. огнеупорной обожженной массы (шамотовый). Шлем ставят в соответствую.щее гнездо изложницы на глине и удерживают против всплывания железными ,.скобами 2. В верхней части шлема, которая служит его,крышкой, проделано .маленькое отверстие для выхода газов.

Это отверстие по наполнении излож;ницы удобно закрывать небольшой чугунной крышечкой 3, которая не состав.ляет специфической детали предлагаемого способа отливки, так как замораживание стали в газовом отверстии шлема может быть осуществлено другими .простыми приемами.

Вариант на фиг. 2 изображает шлем из двух частей: вертикальной 4, представляющей обычную открытую теплую головку, и крышки шлема 5. Обе части .обожженные, шамотные, или же первая набивная, а крышка шамотовая.

На фиг. 3 показан вариант применительно к внутренней набивной надставке 6, верхний край которой не выходит на верхнюю поверхность изложницы, так

:что верхний внутренний край изложницы перекрывает внутреннюю набивную надставку. В этом случае крышка шлема 7 ,имеет выгнутую книзу форму.

При отливке со шлемом болванок .значительного веса с большим поперечным сечением вверху и при желании иметь в центральном литнике значительный напор жидкой стали для подпитывания болванок, — общее давление на ,нижнюю поверхность шлема может быть настолько велико, что в некоторых случаях будет необходимо не только придерживать шлем железными скобами 2, но и закреплять крышку шлема сверху железной или чугунной крышкой, как это указано на фиг. 4, деталь 8.

На фиг. 5 — 12 изображено несколько примерных конструкций закрытых сверху надставок. Вариантов можно было бы привести и больше, но различные варианты не изменяют сущности способа. Характерной особенностью является на. личие нетеплопроводной крышки 9 с отверстием 10 для выхода газов, а отчасти для наблюдения во время отливки.

В некоторых случаях для изделий с высверленной сердцевиной с верхнего конца по отношению к болванке можно ограничиться одной крышкой без вертикальной части надставки. Be избежание всплывания надставки, она закрепляется скобами 11 (фиг. 5 — 7),, клиньями 16, вставленными в болты 19 или в ушки изложницы (фиг. 8, 10, 11), или иным способом. Для больших изложниц, в которых огнеупорная крышка надставки может не выдерживать ферростатического давления снизу, поверх крышки накладывают чугунную или железную доску 13 с соответствующими отверстиями (фиг. 7 и 8).

Круглое отверстие на фиг. 7 служит для установки чугунной пробки 12. На фиг. 8, 10 и 11 отверстий больше: три для прохода болтов или ушков изложницы; одно для чугунной втулки; отверстие 15 для скрепления проволокой огнеупорной крышки 9 с металлической доской 13. Эта последняя конструкция, наиболее простая и дешевая.

Надставка может быть опущена в изложницу (фиг. 5 — 9) или же вся надставка может помещаться сверху изложницы (фиг. 10); наконец, как сказано выше, для некоторых изделий, для которых некоторая осевая рыхлость верхней части болванки не вредит, можно вертикальную часть надставки совсем выбросить и оставить одну крышку.

На фиг. 5 показана примерная конструкция чугунной пробки 12 с коническим отверстием. Отверстие служит для выхода газа и отчасти для наблюдения.

Когца металл заполнит надставку др крышки, то он застынет в отверстии пробки. Как вариант при больших болванках, а, следовательно, при малом числе их на поддоне, можно закрывать отверстие простыми гирьками (фиг. 10) и в

У то время, когда металл подходит к крышке. Расширенная часть литника 77 особых пояснений не требует.

При той автоматичности, которая характеризуется замораживанием металла в чугунной пробке 12 или применением пробок 20, не требуется обязательного заполнения всех изложниц одной сифонной установки единовременно, так как, если в каких-либо изложницах сталь дойдет до крышки несколько раньше, чем в других, то она застынет в отверстиях пробок или под гирьками, а остальные изложницы будут продолжать нап,олняться.

, В случае отливки особо ответствен,ix сортов, когда требуется наблюдение а поверхностью и температурой отлиааемого металла в изложницах, такое, наблюдение можно производить, смотря по количеству одновременно отливаемых изложниц, двумя способами, а именно: в случае больших болванок, когда изложниц немного, можно не закрывать изложниц крышками перед отливкой. Когда металл будет подходить к надставкам, то будет время, несколько придержав струю, поставить и закрепить крышки и закрыть отверстия- в них гирьками или втулками.

Таким образом, наблюдение за металлом кожно осуществить во всех или .в двух изложницах на поддоне. В случае большого числа изложниц, 8 — 12 — 24, фактически наблюдение никогда не ведут за всеми изложницами, даже и при обычных открытых изложницах. Поэтому до статочно и в предлагаемом способе иметь, наблюдение, примерно, за двумя изложницами, например, угловыми. При этом можно иметь пару изложниц не закрытыми заблаговременно и наложить крышки при приближении металла к надставкам, придержав струю из ковша; или же можно пользоваться крышками с большим отверстием, изображенными- на фиг. 11. Это приспособление, представляет собой ту же крышку, но с довольно большим отверстием для наблюдения.

Крышку накладывают и закрепляют заблаговременно (перед отливкой); через отверстие наблюдают за металлом в изложнице. Когда же металл будет подходить к надставкам, то.,струю несколько придерживают и отверстие в крышке закрывают пробками с более широким основанием, чем у. пробок на остальных изложницах. Для предотвращения приваривания металла к пробкам и во избежание захолаживания верхней части при-.были пробкой, к нижней части пробки прикрепляют шамотовый кружок íà проволочных крючках или на глине.

Во всех случаях полезно придерживать струю металла из ковша в то время, когда металл дойдет до нижнего края надставки, не только для того, чтобы иметь время наложить крышку, но и для уменьшения осевой рыхлости. В тот мс. мент, когда во всех пробках сталь застынет, в центральном литнике уровень металла начнет подыматься. Как только вся воронка центрального литника заполнится до назначенного уровня, отливку. прекращают и переезжают с ковшом на следующую сифонную установку. Поверхность металла в центральном литнике засыпают углем, песком, мелким битым стеклом и т. и., чтобы питающий резервуар литниковой воронки предохранить от преждевременного застывания.

После прекращения отливки будет происходить следующее. Температура жидкой стали в изложницах будет понижаться, и если бы из запасного резервуара центрального литника через сифонные ходы не поступала жидкая сталь, то в верхней части каждой болванки начала бы образовываться усадка. Но постоянное поступление жидкой стали под ферростатическим давлением не позволяет образоваться хотя бы малей-, шей (элементарной) усадочной раковине.

Сталь будет все время заполнять весь объем изложницы до самой крышки, до тех пор, пока не прервется сообщение между центральным литником и изложницами. Это сообщение необходимо поддерживать как можно дольше, особенно дпя ответственных сортов. Сталь застывает в первую очередь не в самых сифонных каналах, так как они мало теппопроводны, а около выхода из каналов в изложницах. В этом месте теплота быстро отнимается большой массой поддона и нижней частью изложницы.

В различных случаях, смотря по соотношению веса отливаемых болванок, изложниц и поддона, захолаживающее влияние поддона и изложницы будет равное. С другой стороны, требования к болванке в разных случаях также совершенно разные. Наконец, вообще невозможно заранее предугадать для разных случаев, в какой момент сообщение между литником и болванкой прекратится.

Поэтому общего, количественного решения для всех случаев дать нельзя, но можно предложить следующий общий метод. l

На фиг. 12 — 18 показан вид сверху на изложницу, под которой в поддоне

1 вставлен щамотовый вкладыш 21 (цельный). или 23 (составной из трех частей).

Вкладыш вставляют в гнездо поддона вплотную к сифонной концевой трубке 22 и, таким образом, он прикрывает часть чугунного поддона, изолируя жидкий металл от поддона. Какой процент площади дна болванки должен быть изолирован от чугунного поддона, а какой оставаться в соприкосновении с чугунным поддоном, можно решить только опытом для разных случаев. Смотря по форме изложницы и назначению стали в некоторых случаях указанный вкладыш 21 будет излишним; в некоторых — он будет занимать известный процент от площади поперечного сечения нижней части изложницы, и, наконец, в очень малых изложницах может даже занимать все дно.

Утепляющее действие вкладыша 21 будет компенсироваться более сильным утепляющим действием надставки, а также стремления более горячих частиц стали кверху. Бла года ря этому вклады шу и роводимость всей системы, а, следовательно, и питание болванки снизу сохранится дольше и-болванка будет плотнее за счет более полного питания снизу.

Когда сталь„наконец, в протоках загустеет, то питание снизу прекратится и дальнейшее охлаждение и уменьшение объема стали повлечет за собой образование усадочной раковины в верхней части каждой болванки. Нетеплопроводная крышка обогревающей надставки настолько будет сохранять тепло, что при предлагаемом способе наилучшим образом будет. осуществляться второй период питания сверху образующейся раковины и осевой рыхлости.

Таким образом, болванка получится наиболее возможной плотностн в сердцевине и с наименьшим процентом негодной верхней части.

При этом способе вся структура оолванки будет лучше, чем при отливке обыкновенным сифонным способом и при отливке сверху, так как при таком способе отливки будет благоприятное распределение теплоты. При обычном способе сифонной отливки горячий металл поступает все время снизу, и болванка не обогревается сверху. Это углубляет осевую усадочную раковину. При отливке сверху горячий металл все время сосредоточен в верхней части, что вызывает развитие локализированной ликвационной зоны.

Ь предлагаемом способе сперва наи.более горячий металл поступает снизу.

Но во второй йериод, йогда внизу прекратится поступление жидкого горячего металла через.сифонные ходы, наиболее долго горячая сталь будет сосредоточена наверху в обогревающем колпаке с крышкой. Таким образом, распределение температуры между низом и верхом будет выравниваться, что благоприятно. отра зится на структуре болванки, сильно уменьшая развитие ликвационной зоны

С некоторого времени применяют для спокойной стали сифонный способ от ливки в изложницы с утопленной голов кой, но без теплой крышки 9 и бе: установки пробок 12 или гирек 20. Н< этот способ, по мнению изобретателя по сравнению с предлагаемым, имее следующие существенные недостатки

Прибыльная часть болванки остывает через верхнюю открытую поверхность, что ухудшает питание осевой рыхлости из прибыльной части; когда сталь во всех изложницах дойдет до верха, тс разливной штопор закрывают; при это" нередко не уезжают с ковшом на слс дующую сифонную установку, но нач нают мало-по-малу подпитывать обре зующуюся усадку, для чего нескольк раз с известными промежутками открь вают и закрывают штопор. Эту операци ведут очень осторожно, подливая метал малыми порциями, чтобы не прорвать корочку металла, образовавшуюся на поверхности болванки, Но при всей осторожности корочка нередко проры. вается и подпитывание идет не тольк неудовлетворительно, но в случае зна чительного прорыва — сводится к нулю

Степень подпитывания зависит о1 опытности и внимательности мастера, а, следовательно, не всегда одинакова; г случае, если пробка не держит, то пог питывание совершенно невозможно; фе.. ростатическое движение увеличиваетс настолько медленно, что когда централ ный литник можно уже наполнить д создания ферростатического давления, то проток металла у выхода сифоннс трубки в изложницу может уже замер нуть; все это вместе взятое, по мнени

l Риг !

Фиг.4

4 и г.3 изобретателя, приводит к тому, что в прокатку будут поступать слитки с разной степенью подпитывания от нуля до полного подпитывания. Следовательно, нельзя даже установить одного общего. процента обрезки прибыльного конца.

Р при установленном проценте обрезки, в некоторых прокатных заготовках остао нется осевая рыхлость, что поведет к, браку изделия.

Предлагаемый способ, по мнению изобретателя, не имеет всех этих недостатков, так как центральный литник сразу наполняется металлом, сразу соз-., - : дается ферростатическое давление, благодаря крышке. Нетеплопроводная крышка наилучшим образом сохраняет тепло в прибыльной части болванки. Наконец, вся операция отливки упрощается, так, как отпадает ненадежная операция под= мораживания верхней корочки и операция постепенного подпитывания; питание: болванки обеспечено даже в случае, если пробка не держит.

Изложницы предполагаются для большинства случаев с более узким верхним концом и с малой конусностью. И только для самых ответственных изделий придется отливать изложницы с расширением кверху.

Предмет изобретения.

Способ ведения сифонной отливки спокойной стали, отличающийся применением известной, в применении к отливке сверху закрытой утепляющейнадставки.

K авторскому свидетельству В. Ф. Шебанова ¹ 31585

<-Р и г.6

claw г.7 Р и г.3

fit !

С и г (!

Ф и г.!О

Ф иг.(2

Ф игЛЗ Фиг.!4 Фи г.16 Ф иг.l7

Ленпромпечатьсоюз. Тип. „Печ. Труд . Зак. 5104 — lOQO