Изложница для отливки слитков

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е 75З526

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвтоескомм свидительствх (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 2 10477 (21) 2469151/22-2 () М

3 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

В 22 D 7/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 070880. Бюллетень мо 29

Дата опубликования описания 070 880 (5З) Ю1 621.746. .393 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Ш. Ахметов и М. К. Сарлин

Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей и Норильский горно-металлургический комбинат им. A.11. Завенягина (71) Заявители (54) ИЗЛОЖНИЦА ДЛЯ ОТЛИВКИ СЛИТКОВ

Изобретение относится к металлургии и летейному производству.

Известна изложница для отливки слитков, состоящая из наружного основного металлического и внутренне- 5 го слоев 11.

Однако слои имеют толщину 0,5

2,0 мм, поэтому долгого и качественного сопротйвления износу такие изложницы, оказать не могут. Строение рабочего О слоя не отвечает требованиям максимальной огнеупорности изностойкости и стойкости против разгара и размывало двум причинам, Во-первых, в качестве огнеупорного материала берется смесь корунда, бентонита, асбеста и жидкого стекла, которые из-за наличия разнообразных по природе химических соединений при высоких температурах разливки металлов способны K 20 взаимодействию не только друг с другом, но и с окислами заливаемого металла с образованием легкоплавких соединений, т.е. такая металлокерамика разрушается. Во-вторых, эти вклю- 25 чения распределены в структуре чугуна, того самого чугуна, из которого изготавливаются все изложницы с присущими им недостатками и слабыми сторонами их эксплуатации. ЗО

Цель изобретения повышения жаростойкости и стойкости против разгара и размыва рабочей поверхйости струей жидкого мет алла.

Поставленная цель достигается тем, что внутренний слой выполнен из легированного вязкого сплава на основе железа с равномерно распределенными включениями огнеупорного напалнителя при .соотношении-толщин внутреннего слоя и стенки изложницы 0,05

0,2

В качестве легированного вязкого сплава на основе железа может быть использован чугун, легированный никелем.

В качестве огнеупорного наполнителя может быть использов ан корунд, На фиг. 1 изображена изложница, продольный разрез; на фнг. 2 — раз-, рез A-A фиг. 1.

Упрочненный слой 1 изложницы 2 сос foHT иэ высоколегированного чугуна с включениями огнеупорного напалнителя (корунда), причем, ближе к поверхности 3 концентрация легирующего элемента зыке, чем в глубине тела изложницы.

Указанное соотношение между тспщина" ми слоев обеспечивает надежную и .долговечную эксплуатацию изложниц, пос753526 кольку в ряде случаев, например, в изложницах для отливки никелевых анодов допускаются вымоины 20-30 мм. В качестве легирующего элемента выбран металл, хораио растворяющийся в чугуне (материале изложницы) и плохо в заливаемом сплаве, повышающий вяэкость и жаростойкость его, т.е. благотворно влияющий на разгаростойкость.

Наиболее эффективно работает B сплаВе тот металл, который находится в заливаемом в изложницу сплаве, или не растворяется в нем. Например, в изложницах для никеля в упрочненном слое наиболее желателен никель, для хромистых сплавов — хром и т. и., поскольку никель с никелем, хром с хромом не взаимодействуют, что обеспечив ает . высокую стойкость упрочненного слоя как к химическому, так и к тепловому взаимодействию в процессе эксплуатации, Концентрация легирующего элемента плавно изменяется от поверхности вглубь тела изложницы до нуля, что обеспечивает прочное соединение слоя с металлом отливки,не вызывая значительных напряжений в переходной зоне из-за отсутствия резких концентрационных перепадов по составу. Занимая в массе слоя более 50Ъ объема,обладая э н ачительным раз мером (диаметр зерен О, 2-3, О мм) и необходимыми свойствами, включения огнеупорного наполнителя играют определяющую роль в процессе взаимодействия между слитком и изложницей: воспринимают воз-. действие струи жидкого металла, вводят свои коррективы в тепломассопередачу и теплоотвод, надежно защищая металл изложницы от приваривания к слитку и от абразивного износа. Выступающие с поверхности изложницы зерна огнеупорного наполнителя создают как бы буферный слой в промежутках между отдельными зернами. В процессе эксплуатации зерна огнеупорного материала выступают с поверхности изложницы, создавая буферный слой, э ащищают ее от непосредственного взаимодействия с массой заливаемого металла. При размерах зерен меньших 0,2мм включения. не дают заметного эффекта, а более 3 мм включения не выдерживают механических воздействий, выкрашиваются при ударах, В процессе эксплуатации контакт изложницы с заливаемым, кристаллизующимся и затвердевающим металлом (10o исходит главным образом через корундовые включения. Изливающаяся из раз.лив очной печи (ковша) струя жидкого металла встречает при падении на поверхность изложницы не чугун, покрытый непрочным слоем известковой. краски, а прочный в термическом отношении мощный легированный слой, усыпанный с поверхности выступающими крупными включениями корунда. Турбулентный характер течения жидкого металла у по45

Конструкция изложницы испытывалась при отливке никелевых анодов

Норильского горно-металлургического комбината им, А, П. Завенягина. В качестве легирующего элемента испольэовали никель, а огнеупорного наполнителя — корунд, Никель повышает вязкость легированного слоя, его жаростойкость и разгаропрочность. Он не взаимодействует с анодным никелем.

Корунд относится к одному иэ наиболее стойких химических соединений, обл-дает высокой огнеупорностью (220 0оС), твердостью (уступает тольКо алмазу), химически нейтрален к кислороду и большому числу различных химических соединений в .жидком виде (шлаку), не растворяется в анодном никеле и не взаимодействует с ним (другие, окислы растворяются) .

При изготовлении изложниц на поверхность литейной формы для ее отливкии наносили металлокерамическую пасту, состоящую из следующих компонентов, вес, Ъ; верхности изложницы нарушается, появляется демпфирующая прослойка жидкого металла, воспринимающая в дальнейшем на себя воздейСтвие перемещающегося металла. Выступающие зерна как бы захватывают часть жидкости и прикрываются. ей от остального потока. Падающая струя бьет уже по металлу изложницы, а по ламинарному слою и течет по нему. Резко изменяются теплопередача, процессы растворения и химического взаимодействия.

Этому в большой степени способствует значительный размер зерен корунда, (0,2-3,0 мм), так как процессы растворения и теплоизноса в ламинарном слое определяются законами теплопереноса и зависят от размерного фактора во второй степени, Теплопередача же от затвердевшего слитка осуществляется от его поверхности изложницы между корундовыми включениями луче испусканием, а по включениям теплопроводностью. При излучении теплопередача также зависит во второй степени от расстояния между излучающим

25 и поглощающим телом, т.е. от диаметра включения. Имея большое сопротив.ление теплоотводу корундовые включения способствуют равномерному прогреву.

Таким образом, чистые без каких либо других минеральных примесей эерна корунда, благодаря своей высокой огнеупорности и химической нейтральности к металлу обеспечивают, изложнице высокую прочность и стойкость против разрушения от гидродинамического воздействия металла, а высоколегированная основа слоя и его строение против термического и химического разрушения рабочей. поверхности изложницы

753526

Корунд 20-60

Никель 20-70

Флюс О, 1-2,0

Жидкое стекло 3-8

Затем форму подвергали сушке, после чего дополнительно обрабатывали флю- 5 сом, входящим в состав пасты и состоящим иэ следующих комопонентов, Ъ:

Натрий хлористый 35-40

Калий хлористый 35-40

Цезий хлористый 8-10 1О

Фторборат натрия 5-9

Цинк хлористый 8-10 .

Заливку чугуна проводили при температуре 1350-1470 С. Полученные в результате этого изложницы имели слой с 50 Ъ-ным содержанием корунда. Необходимая толщина упрочненного слоя и процентное содержание корунда достигается за счет слоя пасты контролируемой толщины, наносимого на литейную формуСоответствующее распределение легирующего элемента-никеля в упрочненном слое обеспечивается организацией фильтрационного механизма,его образованием Благодаря наличию флюса корундовая паста с никелем пропитывается жидким чугуном. Последовательно проникая. в глубь слоя пасты, чугун непрерывно обагащается никелем, достигая максимума у поверхности пасты, Испытания изготовленных таким образом изложниц показали в 2-3 раза большую стойкость по сравнению с серийными, Использование предложенных изложниц. только на з аводах Норильс кого горно-металлургического комбината им. A. П. Завенягина даст -годовой экономический эффект более 5 млн.руб.

Следует отметить, что изложницы для других сплавов будут иметь не 4Î меньшую стойкость, поскольку анодный никель по сравнению с другими сплавами обладает большим удельным весом, высокой растВоримостью кислорода (дс

2 Ъ), В частности, при изготовлении изложниц для отливки слитков иэ черных металлов и сплавов в качестве огнеупорного наполнителя, кроме корунда, могут использоваться более дешевые — хромит и магнезит, но мало уступающие корунду по другим своим показателям, а в качестве легирующего элемента — марганец, хром, повышающие в яз к ос тные и пр очи ос тные св ойс т в а металлической основы упрочненного слоя. указанной конструкции могут быть изготовлены любые отливки.

Формула изобретения

1. Изложница для отливки слитков, состоящая иэ наружного основного металлического и внутреннего слоев, отличающаяся тем, что, с целью увеличения ее жаростойкости и сопротивления размыву, внутренний слой выполнен из легированного вязкаго сплава.на основе железа с равномерно распределенными включениями огнеупорного наполнителя, причем толщина этого слоя составляет 0,05-0,2 тойщины изложницы .

2. Изложница по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что в качестве легированного вязкого сплава на основе железа использован чугун, легированный никелем.

3, Изложница по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что в качестве огнеупорного наполнителя использован корунд, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Черкасов A. М. и др. Отливка и эксплуатация изложниц с металлокерамическим рабочим слоем. Сб. Повышение стойкости изложниц, Р 2, Металлургия, M., 1974 (прототип).

753526 й„й Дернутому Уд

Составитель Т. Королева

Техред,Н,В.абурка, Корректор Г. Решетник Редактор С. Титова

Заказ 4806/7 Тираж- 889

ЦНИИПИ Государственного комитета, СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушакая наб., д. 4/5

Подписное Филиал ПНП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4