close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8247

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8247
(13) C1
(19)
(46) 2006.06.30
(12)
7
(51) C 21C 1/10,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО
ЧУГУНА
(21) Номер заявки: a 20030042
(22) 2003.01.22
(43) 2004.09.30
(71) Заявители: Государственное научное
учреждение "Физико-технический
институт Национальной академии
наук Беларуси"; Республиканское
унитарное предприятие "Бобруйский машиностроительный завод
имени В.И.Ленина" (BY)
(72) Авторы: Дудецкая Лариса Романовна; Рассудов Вадим Леонидович;
Герасимов Виктор Васильевич; Новиков Игорь Михайлович; Рафеев
Валерий Иванович; Романова Наталья Васильевна; Гарбуз Станислав
Викентьевич; Шапиро Григорий Матусович; Жук Александр Леонидович (BY)
BY 8247 C1 2006.06.30
B 22D 23/02
(73) Патентообладатели: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси"; Республиканское
унитарное предприятие "Бобруйский
машиностроительный завод имени
В.И.Ленина" (BY)
(56) Афонаскин А.В. и др. // Литейное производство. - 1998. - № 12. - С. 25-26.
Могилев В.К. и др. Справочник литейщика. - М.: Машиностроение, 1988. С. 46-48.
RU 2026146 C1, 1995.
RU 2074768 C1, 1997.
GB 2185096 A, 1987.
(57)
Способ получения отливок из высокопрочного чугуна, включающий выплавку чугуна с
низким содержанием серы, выпуск его в разливочный ковш при температуре 1500-1530 °С
и заливку металла в форму, в реакционной камере которой размещена магнийсодержащая
BY 8247 C1 2006.06.30
лигатура фракции 1-5 мм, отличающийся тем, что заливку проводят через стопорное
устройство и ее продолжительность τ определяют в зависимости от металлоемкости формы по графику, приведенному на фигуре.
Изобретение относится к металлургии, а именно к литейному производству. Изобретение может быть использовано, например, при изготовлении отливок соединительных
частей трубопроводов из высокопрочного чугуна (ЧШГ) в песчано-глинистых формах.
Известны различные способы получения отливок из высокопрочного чугуна, основное
различие которых заключается в способе введения в расплав модификатора, сфероидизирующего включения графита. Один из известных современных способов изготовления отливок из ЧШГ заключается в выплавке чугуна с низким содержанием серы в
индукционной или дуговой электропечи, доведении его до температуры 1500…1530 °С,
выпуске расплава в разливочный ковш, на дне которого размещено расчетное количество
магнийсодержащего модификатора, транспортировке ковша к месту разливки по формам,
вторичном модифицировании металла при переливе в раздаточные ковши и заливке металла в формы [1]. Данный способ получения отливок из высокопрочного чугуна имеет
ряд недостатков. Основной из них заключается в ограниченном сроке действия магнийсодержащего модификатора после ввода его в расплав, в результате чего по мере разливки
металла по формам их качество ухудшается. Другой недостаток заключается в относительно низком и не всегда стабильном усвоении магния, составляющем обычно 30-40 %, а
также значительном дымовыделении и свечении, сопровождающими обработку расплава
в ковше.
Все большее распространение при изготовлении отливок из ЧШГ получает внутриформенное модифицирование ("супермодифицирование"), при котором реакция модифицирования протекает практически без доступа кислорода в полости литейной формы
(реакционной камере), размещаемой по ходу литниковой системы. При использовании
данного способа снижается расход дорогостоящего модификатора, отсутствуют пироэффект и дымовыделение, уменьшаются размеры прибылей, обеспечивается стабильность
физико-механических свойств во всех сечениях отливок.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения отливок из ЧШГ, включающий выплавку чугуна с низким содержанием серы, выпуск
расплава в разливочный ковш при температуре 1500…1530 °С, транспортировка его к
месту разливки и заливка в формы, в реакционной камере которых размещена магнийсодержащая лигатура (фракция 1…5 мм), обеспечивающая скорость растворения ее в металле 0,2 см/с [2]. Данный способ был выбран в качестве прототипа при создании
изобретения.
Указанный способ имеет следующие недостатки.
Скорость усвоения жидким металлом магния из лигатуры зависит не только от размера ее частиц и скорости их растворения в металле, но и от скорости поступления металла в
форму. Если эта скорость не является оптимальной, возможно либо неполное растворение
расчетного количества модификатора, либо "вынос" продуктов реакции в полость отливки. И то, и другое может явиться причиной возникновения в отливках дефектов в виде неметаллических включений или ухудшения формы графита. Кроме того, рекомендуемую
скорость растворения модификатора в жидком металле трудно соблюдать, т.к. оно происходит внутри формы и не поддается визуальному контролю. Результатом является снижение механических свойств отливок, в первую очередь пластичности.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение расхода магнийсодержащей
лигатуры, обеспечение стабильности структуры и свойств отливок.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе получения отливок из ЧШГ с внутриформенным модифицированием, включающим выплавку чугуна с
2
BY 8247 C1 2006.06.30
низким содержанием серы, выпуск его в разливочный ковш при температуре
1500…1530 °С и заливку металла в форму, в реакционной камере которой размещена магнийсодержащая лигатура фракции 1…5 мм, заливку производят через стопорное устройство и ее продолжительность τ определяют в зависимости от металлоемкости формы по
графику, приведенному на фигуре. Предлагаемый способ получения отливок из ЧШГ
имеет следующие преимущества по сравнению с известным:
1. Применение заливки через стопорное устройство обеспечивает поступление в форму металла, свободного от шлаковых включений, которые обладают меньшей плотностью, чем металл, и всплывают на его поверхность. При этом уменьшается количество
литейных дефектов и отливках и повышается пластичность чугуна. Кроме того, заливка
через стопорное устройство обеспечивает гибкое регулирование скорости заливки формы,
что особенно важно при внутриформенном модифицировании.
2. Определение продолжительности заливки формы в зависимости от ее металлоемкости по экспериментально полученному графику обеспечивает полное растворение расчетного количества магнийсодержащей лигатуры, расположенной в реакционной камере, и
полное усвоение металлом расчетного количества магния. Результатом является уменьшение расхода лигатуры с 1,4…1,5 до 1,1…1,2 %. Кроме того, включения графита в отливках имеют наиболее благоприятную форму (степень сфероидизации включений не
менее 0,90), что приводит к повышению пластичности чугуна при сохранении высокой
прочности.
При способе получения отливок из ЧШГ, принятом за прототип, точно определить
время заливки формы не представляется возможным в силу указанных выше причин.
В качестве примера осуществлено получение отливок соединительных частей трубопроводов типа УРГ 300 (ГОСТ 5525-88) массой 120 кг из чугуна марки ВЧ50 по предлагаемому способу. Были изготовлены разовые формы с использованием облицовочной
смеси и поверхностной подсушки. В каждой форме располагалось по две отливки. Общая
металлоемкость формы составляла 370 кг. Для изготовления стержней использовали холоднотвердеющую смесь (XTC).
Чугун выплавляли в дуговой электропечи ДСП-1,5 с кислой футеровкой. В качестве
шихты использовали передельный чугун ПЛ1 ГОСТ 805-80 (50-55 %), лом стальной 1A,
2А ГОСТ 2787-85 (8-10 %), возврат высокопрочного чугуна (40-45 %), ферросилиций
ФС-45 ГОСТ 1415-78 (1,3 %), ферромарганец ФМн 75-3 ГОСТ 4755-80 (0,7 %), графит
измельченный ТУ 48-20-55-77 (1,2 %) Выпуск металла осуществляли в ковш со стопорным устройством при температуре 1500…1530 °С, при заливке металла в формы его температура составляла 1400…1450 °С. Для модифицирования расплава в реакционную
камеру при сборке формы помещали навеску модификатора ФСМг7 фракции 1-5 мм (ТУ
14-5-134-86) в количестве 1,1 % от массы заливаемого металла. Продолжительность заливки определяли экспериментально установленной зависимостью, приведенной на фигуре. Для условий опыта она составляла 100 с.
Химический состав чугуна соответствовал следующему: углерод 3,5; кремний 2,7;
марганец 0,72; сера 0,00177; хром 0,09; фосфор 0,0035; никель 0,027; титан 0,0104; алюминий 0,0378; магний остаточный 0,05 мас. %.
Были определены характеристики микроструктуры отливок и механические свойства
на образцах из отдельно отлитых клиновидных проб (ГОСТ 7293-85).
Для оценки микроструктуры отливок использовали металлографический комплекс
MГK-1, оснащенный программой обработки изображений "Autoscan Image Processor". Результаты испытаний приведены в таблице.
3
BY 8247 C1 2006.06.30
Результаты испытаний отливок, полученных по предлагаемому способу
Характеристика процесса
получения отливки
Свойства отливки
Предел
№ Расход Коэффициент
Время прочности Относительопыта модимассовой
заливки, при расное удлинефика- скорости затяжении,
с
ние, %
тора, %
ливки
σв, МПа
1
1,0
0,01
100
520
17
2
1,0
0,013
77
380
7
3
1,0
0,008
125
420
7
Характеристика
включений графита
% включеКоэффициний гра
ент прафита шавильности
ровидной
формы
формы
90
95
84
80
80
84
Примечания.
1. Опыт № 1 - расчетный, опыты 2 и 3, соответственно, ниже и выше расчетного.
2. Осуществить эффективный контроль условий заливки по способу-прототипу не
представляется возможным.
Как видно из приведенной таблицы, предлагаемый способ получения отливок из высокопрочного чугуна позволяет получить отливки с высокими прочностными и пластическими характеристиками и с высоким качеством структуры при минимальном расходе
модификатора.
При продолжительности заливки ниже расчетной не происходит полного усвоения
модификатора жидким металлом, в результате чего наряду с графитом шаровидной формы в структуре отливок присутствует вермикулярный графит, что приводит к ухудшению
всех характеристик чугуна.
При продолжительности заливки, превышающей расчетную, в отливках возникают литейные дефекты в результате попадания продуктов реакции металла и модификатора в
форму, образования пригара и ужимин. Теряя температуру, жидкий металл хуже усваивает
модификатор в реакционной камере, что также приводит к отрицательным последствиям.
Таким образом, предлагаемый способ получения отливок из высокопрочного чугуна
позволяет уменьшить расход магнийсодержащего модификатора, улучшить качество отливок и контролировать процесс заливки, обеспечивая получение гарантированной структуры и свойств отливок.
Изобретение предполагается внедрить на машиностроительных предприятиях, производящих отливки ответственного назначения из высокопрочного чугуна, в частности соединительные части трубопроводов.
Экономическая целесообразность изобретения заключается в удешевлении отливок и
обеспечении их гарантированного качества в соответствии с требованиями стандартов на
отливки из высокопрочного чугуна.
Источники информации:
1.Захарченко Э.В., Левченко Ю.Н., Горенко В.Г., Вареник П. А. Отливки из чугуна с
шаровидным и вермикулярным графитом. - Киев: Навукова думка, 1986.
2. Отливки из ЧШГ, полученного внутриформенным модифицированием / Афанаскин А.В., Бажова Т.Ю., Бегма В.А., Ивлиев B.C., Поль В.В. // Литейное производство. 1998. - № 12. - С. 25-26.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
99 Кб
Теги
патент, by8247
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа