Способ прокалки керамических изделий и установка для его осуществления

 

И. В. Тихонов, Е. H. Прозоров, В. И. Крестьян

В. Н. Тарасов, В. Ф. Паокин н В. П. Бирижов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОКАЛКИ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕРО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к термообработке различных изделий в псевдоожиженном слое и может быть использовано в производстве деталей методом литья по выплавляемым моделям.

Известен способ прокалки керамических 3 форм, получаемых по выплавляемым моделям, путем их погружения в псевдоожи. женный слой дисперсного теплоносителя..

По этому способу прокалку осуществляют погружением формы в псевдоожиженный слой кварцевого песка, имеющего температуру 900-950 С )if.

Однако указанный способ не позволя- ет осуществлять удаление модельного состава из наиболее распространенных оболочковых форм на основе кварцевого песка в виду их незначительной прочности.

Оболочковые . формы на основе кварцевого песка не выдерживают термоудара при погружении их в кипящий слой .с темпера30 турой 900-95СР С.

Известен также способ прокалки керамических форм, осуществляемый путем .

М погружения керамических оболочек в псевдоожиженный слой дисперсного сыпучего материала при температуре слоя 576 С и последующим нагревом оболочек вместе со слоем до 1100 C. Этот метод позволяет прокаливать керамические оболочки на основе .кварцевого песка и сократить время их прокалки по сравнению с обжигом в опоках, значительно снизить выход бракованной продукции в результате равномерного по поверхности нагрева керамических оболочек в псевдоожиженном слое (2).

Осуществление;низко- и высокотемпе-, ратурного процесса удаления остатков модели согласно такому способу в одном аппарате .приводит к значительному увеличению времени процесса за счет разогрева псевдоожюкенного слоя от 575 до

1100 С.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ обжига керамических полуфабрикатов, например электроизоляторов, получаемых мегоцом горячего литья, включаюший многозонный нагрев о и охлажцение до 20 С керамических изделий в псевдоожиженном слое дисперсного сыпучего материала, имеющего температуру в зонах 200, 400, 600 и 900 С.

Способ осуществляются устройством, которое содержит, по меньшей мере, два аппарата для создания псевдоожиженного слоя дисперсного сыпучего материала .

Аппарат состоит из цилиндрической обечайки с нагревателями, сепарационной ка-. меры и газораспределительного устройства, которые установлены соответственно в верхней и нижней части обечайки. Уст- . ройство содержит сменные кассеты для крепления полуфабрикатов, которые перемешаются с помощью транспортных средств иэ одного аппарата в другой, смежный с ним, после выравнивания в них температуры за счет слияния горячего и холодного дисперсного сыпучего наполнителя $3).

Указанный способ позволяет удалять органическую связку, но, учитывая что полуфабрикаты имеют большую протяженность, для удаления связки (16-17%) требуется значительное время, которое включает время для плавного нагрева полуфабрикатов до 900 С и последующее их а охлаждение до комнатной температуры

20 С и составляет 3-5 ч.

Цепь изобретения — увеличение производительности . труда и повышение к ачества форм.

Поставленная цель достигается тем, ато согласно способу упаковки керамических форм на основе кварцевого песка, иэ которых предварительно удалены модели, путем их последовательного погружения

s асевдоожиженный слой нагретого диснерсного сыпучего материала с разной температурой йагрева, предварительно керамическую оболочку выдерживают в асендоожиженном слое с температурой

500 550 С в течение 5-10 мин с последующим погружением ее в псевдоожио женный слой с температурой 750-980 С, причем при перемещении керамических оболочек из псевдоожиженного слоя с упомянутой низкой температурой их обдувают горячими газами, поддерживая постоянную температуру оболочек, равную 500550 С.

Установка для осуществления предлагаемого спосбба снабжена коллектором, при помощи которого сообщены сепарационные камеры и внутри которого, по боковым

его стенкам размещены перфорированные

5491

4 трубы, соединенные источником горячих газов.

При этом .дно выполнено в виде бун- кера с разгрузочным отверстием, у кото5 рого боковые стенки образуют с осью его симметрии угол меньший угла естественного откоса дисперсного сыпучего материала, причем к разгрузочному отверстию бункера прикреплен патрубок, соединенный с системой пневмотранспорта.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа, разрез; на фиг, 2графики зависимости начального и текущего процентного содержания остатков модельного состава от времени проколки.

Установка содержит два аппарата 1 для создания псевдоожиженного слоя аиспе сного :сыпучего материала. Каждый аппарат имеет цилиндрические обечайки 2 с электронагревателями 3 В верхней части обечайки 2 установлена сепарационная камера 4, а в нижней — газораспределите0 льное устройство 5. Сецарационные камеры 4 аппарата 1 и аппарата 2 соединены общим коллектором 6, внутри которого по боковым. стенкам размещены перфорированные трубы 7. Дно коллектора выполнено в виде бункера 8 с загрузочным отверстием 9, к которому прикреплен патрубок 10, соединенный с системой пневмотранспор- .. та (не показано) . Боковые стенки бункера 8 установлены наклонно так, что об. разуют с осью симметрии бункера 8 угол, меньший угла естественного откоса дис-

35 персного сыпучего материала. На патрубке 10 установлен затвор 11, Установка снабжена сменными кассетами 12, на которые установлены,оболочко, вые керамические формы 13» которые пе-.

40 ремещаются иэ одного аппарата в другой при помощи транспортного устройства 14.

Способ прокалки керамических оболочковых форм осуществляется следующим образом.

Под газораспределительное устройство

5 аппаратов 1 подается воздух, приводящий слой дисперсного материала в псевдоожиженное состояние. Включают электрические нагреватели 2 и устанавливают в первом аппарате 500-55CPC„a во втором50 750 9800С

Удаление основного содержания модельного состава происходит иэ керамических форм на основе кварца при температуре ниже фазовых превращений в .кварцевой основе оболочки (5788С). Пони"о жать температуру прокалки менее 800 С в первом аппарате. невыгодно, так как уменьшается интенсивность удаления мо8654

t0 дельной массы, а поддерживать ее макси. мально близкой к температуре фазовых о превращений кварца (575 С) опасно при автоматическом регулировании температуры псевдоожиженного слоя ввьду большой погрешности средств измерения и регули-. рования температуры. Поэтому верхний предел температуры слоя в первом аппарате составляет 550ОС. Кроме того, извлекать оболочки из псевдоожиженного слоя без трешинообразования можно лишь при температуре ниже фазовых превращений в кварце (575 С). Достаточная проG каленность форм происходит уже при

550 С (остаточное содержание углерода

0,04-0,05%) за 5-10 мин в зависимости от числа двойных слоев в оболочках (фиг.,2), где И вЂ” число-двойных слоев, 6 — время прокалки, О. I 0H — отношение, соответственно, текущего и начального процентного содержания остатков модельного состава и др. газотворных веществ в оболочке, которое определялось до и

1 после обжига весовым методом.

Кассету 12 с керамической оболочкой

13, из которой предварительно удалены модели,. транспортным устройством 14 перемешают в первый аппарат и выдерживают там в течение 5-10.мин для удаления основного количества остатков модельного состава. Затем кассету 12 извлекают из аппарата и внутри коллектора 6 перемешают, транспортным: устройством

14 во второй аппарат, в котором поддерживают температуру псевдоожиженного слоя дисперсного сыпучего материала

750-950 С для дальнейшей ее прокалки. При движении керамической оболочки 13 по коллектору 6 из перфорированной трубы 7 через .перфорацию выходят горячие газы, которые не дают оболочке охладиться, поддерживая при этом ее темпе. ратуру, равную температуре - псевдоожиженного слоя, т.е. 500-550 С. Ссылающийся с оболочковой формы во время ее

;.обдувания горячим воздухом дисперсный: материал попадает на коническое дно 8 коллектора 6 и по мере накопления возврашается в аппарат через патрубок 10.

Во втором аппарате происходит окончательное удаление остатков органических веществ из керамической оболочки 13 и нагрев оболочки 13 под заливку, так как для отливок из стали высокой группы сложности с толшиной стенок 1,5-2,мм для полного заполнения формы металлом необ.ходимо, чтобы оболочка имела температуру в указанном диапазоне (750-950 С).

91, 6

После выдержки в высокотемпературном аппарате подачу воздуха под его газораспределительное устройство 5 прекрашают и производят заливку металлом.

К этому времени в первый аппарат помешают новую керамическую оболочку.

Предлагаемый способ и установка для прокалки позволяют увеличить производительност ь труда, производи ть интенсивно процесс обжига малопрочных оболочковых форм на основе кварцевого песка в acesдоожиженном слое, снизить энергетические затраты за счет уменьшения времени цикла .прокалка-заливка . и улучшить, качество готовой продукции.

Формула изобретения

1. Способ прокалки керамических изделий преимущественно оболочковых форм

-, на основе кварцевого. песка, получаемых по выплавляемым моделям, путем после,довательного погружения керамической оболочки, из которой предварительно удалены модели, в исевдоожиженные слои нагретого до разных температур дисперсного сыпучего материала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения произ- :.

30 водительности труда и повышения качества форм, предварительно керамическую оболочку выдерживают в псевдоожиженном слое с температурой 500-550ОС в тече-: ние 5-10 мин с последующим ее погружен нием в цсевдоожиженный слой с темпера, турой 750-950 С, причем при перемещении керамических оболочек из псевдо ожиженного. слоя с упомянутой низкой температурой. их обдувают горячими га4о зами, поддерживая постоянную температуру оболочек, равную 500-550 С.

2. Установка для осуществления спосо-ба по и. 1, содержащая, по меньшей мере, два аппарата для создания псевдоожи45 женного слоя дисперсного сыпучего материала, каждый из которых состоит из цилйвщричеекой обечайки с нагревателями, сенарационной камеры и газораспределительного устройства, установленных соот . ветственно в верхней и нижней части цилиндрической обечайки, сменные кассеты для крепления форм и устройство для их перемещения из аппарата в аппарат, о т- л и ч а ю щ а я с я тем, что установка снабжена коллектором, при помощи которого сообщены сепарационные камеры и внутри которого по боковым его стенкам размещены перфорированные трубы, соеди; ненные с источником горячих газов.

865491

Горючие

10 фиг. 1 ю tf t,c

ФЬе 8

3. Установка по и. 2, о т л и ч а юill.а я с я тем, что, с целью многократного использования дисперсного материала, дно коллектора выполнено в виде бункера с разгрузочным отверстием, у которого боковые стенки образуют с осью его симметрии угол, меньше угла естествбнного откоса дисперсного сыпучего материала, причем к загрузочному отверстию бункера прикреплен патрубок, соединенный с системой пневмотранспорта.

ВНИИПИ Заказ 7939/18

Тираж 872 Подписное

Филиал ППП "Патент, Х Ужногод, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Llynopoe. Н. С., Баскаков А. П. и

Исламов С. P. Прокаливание и заливка форм в установке псевдокипяшего слоя.

"Литейное производство, 1975, № 4, с. 32.

2. Патент США № 3222738, кл. 164-34, 1965.

3. Авторское свидетельство СССР

t . .450070, кл. Р 27 В 15/00. 1972