Установка центробежного литья жаропрочных труб

Предложена установка центробежного литья, включающая индукционную плавильную печь, станок центробежного литья и узел извлечения отливок, а также блок газовых горелок, обеспечивающий необходимый температурный градиент на поверхности кокиля, контролируемый с дистанционного блока управления. Достигаемый технический результат - отсутствие дефектов на внутренней поверхности отливок.

Предлагаемое техническое устройство относится к литейному производству и может быть использовано в металлургии и машиностроении для изготовления отливок типа втулок, полых прокатных валков, бандажей, опорных стоек, обечаек и реакционных жаропрочных труб для нефтегазоперерабатывающих установок с рабочими температурами в интервале 800-1200°С и давлением до 50 атм.

Известна [SU 1061920, кл. В22D 13/04] линия центробежного литья, включающая изложницу и соосно расположенный стержень с литниковыми каналами, заливочную воронку, устройство для вращения изложницы и привод вращения стержня. Последний выполнен в виде центрального вала, в котором имеются осевой и радиальный каналы для подачи инертного газа в полость между изложницей и стержнем.

К ее недостаткам относятся неудовлетворительное качество отливок, повышенная ликвация и высокая себестоимость.

Прототипом предлагаемой полезной модели является агрегатная установка [С.Б.Юдин и др. Центробежное литье. / Изд. Машиностроение, М. 1972. С.197] получения литьевых заготовок, включающая самоходные тележки с ковшами и весовыми устройствами для дозирования металла, изложницы, машины центробежного литья с заливочными воронками и системой охлаждения, желоба для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность изложниц, механизмы подъема и наклона изложниц и выталкиватель.

При реализации этого способа производства требуются повышенные частоты вращения формы, особенно при производстве толстостенных отливок, несоблюдение которых приводит к ликвации компонентов сплава и к возникновению трещин в отливе. Аналогичные дефекты могут проявляться и в результате быстрого охлаждения литьевых форм.

Задачей предлагаемой полезной модели является совершенствование конструкции установки центробежного литья с целью улучшения качества изготавливаемых трубных заготовок на основе аустенитных сплавов.

Поставленная задача достигается тем, что установка центробежного литья жаропрочных труб, включающая индукционную плавильную печь, платформу с тележкой и механизм ее перемещения, с размещенными на ней баком и соплом для подачи разделительной суспензии в полость кокиля, станок центробежного литья и узел извлечения отливок, содержит блок газовых горелок, обеспечивающий необходимый температурный градиент на поверхности кокиля, контролируемый с дистанционного блока управления, преобразующего показания функционально связанных с ним пирометрических датчиков температуры в электрические сигналы, поступающие к регулирующим клапанам подачи воздуха и топливного газа в зону горения.

Принципиальная схема установки центробежного литья, рассчитанная на использование хромоникелевых аустенитных сплавов определенного состава, приведена на фиг.1.

При ее сравнении с прототипом легко видеть принципиальное отличие, заключающееся в наличии в заявляемой полезной модели системы газовых горелок, создающих температурный градиент на поверхности кокиля, работа которых автоматически регулируется блоком управления, функционально связанным с пирометрическими датчиками и клапанами подачи топливного газа и воздуха в зону горения.

Пример 1.

В индукционную печь 1 MFT-St1000 производительностью 1050 кг/час последовательно загружают необходимые шихтовые компоненты с целью получения жаропрочного сплава состава, мас.%: углерод, 0,35-0,45, кремний 1,1995-1,59, марганец 1,0005-1.51, хром 24-27, никель 34-36, ниобий 1,3-1,7, ванадий - 0,0005-0.20, титан 0,0005-0,10, алюминий 0,0005-0.10, железо - остальное. При этом содержание серы, фосфора, свинца, олова, мышьяка, цинка, молибдена, кобальта и меди не превышало следующие значения, мас.% сера 0,03, фосфор 0,03. свинец 0,01, олово 0,01, мышьяк 0,01, цинк 0,01, молибден 0,5, кобальт 0,1 и медь 0,2.

Разделительное покрытие на основе водной суспензии TER-MODUR 1409/20 предварительно наносят на внутреннюю поверхность кокиля, имеющего длину 6 м, путем перемещения по платформе 2 тележки обмазки 3 с баком 4, соединенным с соплом 5. Поступление антиадгезива через сопло 5 достигается сжатым воздухом, подаваемым в бак. Разогрев трех зон кокиля до рабочих температур 330°С (головная часть), 340°С (центральная часть) и 350°С (хвостовая часть) осуществляется с помощью блока газовых горелок 6, содержащего 120 сопел. Указанные температуры поддерживаются блоком управления 7, преобразующего показания пирометров с инфракрасными датчиками 8 в электрические сигналы, поступающие к регулирующим клапанам подачи воздуха и топливного газа.

Разливочный ковш с температурой 600-700°С устанавливают на тензовесах и в него выливают необходимое количество сплава с температурой 1640°С. Ковш перемещают к машине центробежного литья 9, с помощью которой задается вращение кокиля со скоростью 1510 об. в мин. и расплавленный металл выливают в тигель в виде непрерывной струи.

Машину центробежного литья останавливают, а отливку из кокиля удаляют на блоке 10.

Полученный сплав характеризуется пределом прочности _В, при 20°С не менее 490 Н/мм² и пределом текучести ₀₂ не ниже 245 Н/мм².

Пример 2.

Условия получения жаропрочных труб по примеру 1.

Хромоникелевый сплав имел следующий состав, мас.%: углерод 0,30-0,40; хром 20-23; никель 30-33; ниобий 1,0-1,7; церий 0,07-0,11; кремний 0,45-0,95; марганец 0,8-1,45; ванадий 0,0005-0,15; титан 0,0005-0,15; алюминий 0,0005-0,10; вольфрам 0,05-0,5; железо - остальное.

Содержание серы, фосфора, свинца, мышьяка, цинка, молибдена, кобальта и меди не превышало следующие значения, мас.%: сера - 0,02; фосфор - 0,02; свинец - 0,01; олово - 0,01; мышьяк - 0,01; цинк - 0,01; молибден - 0,25; кобальт - 0,1; медь - 0,2.

Одновременно выполнялись следующие условия:

%Ni+32%С+0,6%Mn+%Cu=40,08-46,870%;

%Cr+3%Ti+%V+%Mo+1,6%Si+0,6%Nb=21,322-26,39%.

Жаропрочные трубы на его основе характеризовались пределом прочности и пределом текучести 590 и 300 Н/мм², соответственно.

Как и в случае примера 1 на отливках не обнаружены трещины и ликвационные проявления.

В этом преимущество использования предлагаемой полезной модели по сравнению с известными техническими решениями.

Установка центробежного литья жаропрочных труб, включающая индукционную плавильную печь, платформу с тележкой и механизм ее перемещения, с размещенными на ней баком и соплом для подачи разделительной суспензии в полость кокиля, станок центробежного литья и узел извлечения отливок, отличающаяся тем, что содержит блок газовых горелок, обеспечивающий необходимый температурный градиент на поверхности кокиля, контролируемый с дистанционного блока управления, преобразующего показания функционально связанных с ним пирометрических датчиков температуры в электрические сигналы, направляемые к регулирующим клапанам подачи воздуха и топливного газа в зону горения.