Литниковая система для внутриформенного модифицирования чугуна

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к литниковым системам, и может быть испольвано при получении отливок из высокопрочного чугуна. Цель изобретения - повышение и выравнивание прочностных и пластических свойств чугуна в различных сечениях -отливок за счет стабилизации процесса модифицирования в течении всего периода заливки чугуна в литейную форму. В начальной стадии заливки чугун модифицируется в верхней части реакционной камеры, выполненной в виде перевернутой усеченной четырехгранной пирамиды с углом наклона боковых стенок к ее большему основанию, равным 70-80°, что обеспечивает равномерное насыщение чугуна сфероидизирующими элементами в первый период процесса разливки, равный 0,1-0,3 от общей продолжительности процесса литья. Дальнейшее насьш ение чугуна сфероидизирующими элементами происходит в нижней части реакционной камеры, выполненной в виде параллелепипеда , с боковыми стенками, вогнутыми по трактрисе, что позволяет изменять площадь контакта модификатора с жидким металлом обратно пропорционально скорости растворения модификатора во второй стадии процесса модифицирования , составляющей 0,1-0,9 общей продолжительности разливки. Соотношение высот верхней и нижней частей , реакционной камеры составляет

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1348055 А 1 (sg 4 В 22 С 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4045510/31-02 (22) 28,03.86 (46) 30.10.87. Бюл. - 40 (71) Институт проблем литья AH УССР (72) В.Г.Горенко, О.И.Шинский (SV), С.К.Балджиев, И.П.Августинов, Л.Н.Хаджикристев, Т.И.Иванов и Т.M.Òîäoðoâ (BG) (53) 621.74(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1060296, кл. В 22 С 9/08, 1982.

Авторское свидетельство СССР

NI 1057167, кл. В 22 С 9/08, 1982. ненной в виде перевернутой усеченной четырехгранной пирамиды с углом наклона боковых стенок к ее большему основанию, равным 70-80, что обеспечивает равномерное насьпцение чугуна сфероидизирующими элементами в первый период процесса разливки, равный

0,1-0,3 от общей продолжительности процесса литья. Дальнейшее насьпцение чугуна сфероидизирующими элементами происходит в нижней части реакционной камеры, выполненной в виде параллелепипеда, с боковыми стенками, вогнутыми по трактрисе, что позволяет изменять площадь контакта модификатора с жидким металлом обратно пропорционапьно скорости растворения модификатора во второй стадии процесса модифицирования, составляющей 0,1-0,9 общей продолжительности разливки. Соот- С, ношение высот верхней и нижней частей, реакционной камеры составляет (10,15-0,41):1, что обеспечивает оптимальный расход модификатора, повышает равномерность его распределения в отливке. Предлагаемая литниковая система стабилизирует процесс модифицирования и повьппает прочностные свойства чугуна.на 8-10Х. 3 ил., 1 табл. (54) ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВНУТРИФОРМЕННОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к литниковым системам, и может быть испольвано при получении отливок иэ высокопрочного чугуна. Цель изобретения повьппение и выравнивание прочностных и пластических свойств чугуна в различных сечениях -отливок эа счет стабилизации процесса модифицирования в течении всего периода заливки чугуна в литейную форму. В начальной стадии заливки чугун модифицируется в верхней части реакционной камеры, выполОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1348055

25

40

55

Изобретение относится к литейному производству, а именно к литниковым системам, может быть использовано

1 при получении отливок из высокопрочного чугуна.

Цель изобретения — повышение и выравнивание прочностных и пластических свойств чугуна в различных сечениях отливок за счет стабилизации процесса модифицирования в течение всего периода заливки чугуна в форму.

На фиг. 1 дана графическая зависимость растворения чугуна и насыщения его сфероидизирующими элементами в реакционной камере в течение заливки; на фиг. 2 — лптниковая система; на фиг. 3 — реакционная камера, вертикальное сечение.

Литниковая система содержит стояк

1, литниковый хоц 2, реакционную камеру 3, состоящi÷î из верхней части 4, выполненной в виде перевернутой усеченной четырехгранной пирамиды с углом наклона боковых стенок 5 к большему основанию 6 70 — 80 и нижней камеры 7 — в виде параллелепипеда с вогнутыми по трактрисе боковыми стенками 8 и питатель 9. При этом образующие боковой стенки 7 верхней части 4 реакционной камеры расположены по касательной к точкам сочленения боковых стенок верхней и нижней частей реакционной камеры. Соотношение высот и Н верхней и нижней ыстей реак1 2 ционной камеры составляет (0,15-0,4):

:1 соответственно.

Литниковая система работает следующим образом.

Жидкий .угун из ковша или заливочного устройства заливается через воронку и стояк 1 и поступает по литниковому ходу 2 в реакционную камеру 3, из которой через питатель 9 поступает в прибыль или в полость форta». В начальной стадии заливки чугун модифицируется в верхней части реакционной камеры 4, наклон боковых стенок которой обеспечивает равномерное насыщение чугу а сфероидизирующими элементами, так как площадь контакта модификатора с жидким чугуном уменьшаетсн по закону повышения скорости растворения чугуна в первой стадии заливки, составляющей 0,1-0,3 от общей продолжительности заливки.

1!осле растворения модификатора в верхней части реакционной камеры дальнейшее насыщение чугуна сфероидизирующими элементами происходит в нижней части реакционной камеры. Геометрическая форма этой части Камеры позволяет изменять площадь контакта модификатора с жидким чугуном обратно пропорционально скорости растворения модификатора во второй стадии процесса модифицирования.

Выбор угла наклона боковых стенок

5 верхней части и реакционной камеры к большему основанию в пределах 70О

80 основан на зависимости площади контакта жидкого чугуна с модификатором и скорости растворения чугуна на первой стадии разливки, которая возрастает по прямой с углом наклона

70-80

Увеличение угла наклона боковой стенки 5 верхней части 4 реакционной камеры выше 80 ведет к необоснованному увеличению расхода модификатора и жидкого чугуна на литниковую систему. Уменьшение угла наклона менее 70 ведет к снижению остаточного магния в чугуне и, как следствие, к снижению прочностных и пластических свойств материала в отливке °

Уменьшение соотношения высот ?

1 и Ь верхней и нижней частей реакционной камеры ниже 0,15:1 приводит к неравномерности растворения магния в чугуне, снижению прочностных и пластических свойств чугуна отливки.

Увеличение соотношения высот частей реакционной камеры более 0 4:1 ведет к повышению расхода модификатора выше оптимального в ковше в течение первого этапа модифицирования.

Выполнение нижней части 8 реакционной камеры в виде параллелепипеда с вогнутыми стенками по трактрисе обеспечивает выравнивание содержания магния в чугуне в течение второго периода модифицирования, составляющего

0,1-0,9 общей продолжительности разливки, поскольку изменение содержания магния в чугуне во второй стадии процесса изменяется по закону, который может быть описан уравнением трактрисы.

Сочленение нижней и верхней частей реакционной камеры по касательным к точкам пересечения их боковых поверхностей позволяет устранить завихрения жидкого чугуна в процессе движения металла в реакционной камере.

1348055 по

V+(V2 2 ) "л о,5

x=+(Vln — — — — - — — -+(V2+y ) ) у

Литниковая система для внутриформенного модифицирования чугуна, содержащая стояк, литниковые каналы, шлакоуловитель, питатели и реакционную камеру, образованную верхней и нижней смежными частями, о т л и— чающая с я тем, что, с целью повьппения и выравнивания прочностных и пластических свойств чугуна в различных сечениях отливок за счет стабилизации процесса модифицирования в течение всего периода заливки чугуна в литейную форму, нижняя часть реакционной камеры выполнена в виде параллелепипеда с боковыми стенками, вогну35 тыми по трактриссе, а верхняя часть— в виде перевернутой усеченной четырехгранной пирамиды с углом наклона боковых стенок к ее большему основанию, равным 70-80, причем образующие бо40 ковой стенки верхней части камеры расположены по касательной к точкам сочленения боковых стенок — верхней и нижней частей камеры, а соотношение их высот равно (10,15-0,41):1.

Показатель

Литниковая система

Угол между меньшим основанием и боковой стороной

1:0,3

В предлагаемой литниковой системе исходным расчетным сечением для реакционной камеры является меньшее основание верхней части реакционной камеры, общая высота камеры реакционной камеры и общая высота горения модификатора в течение всего периода остаточного магния. Трактриса строилась где V — отрезок касательной, которая определялась из условия, что наклон в точке пересечения боковых поверхностей верхней и нижней частей камеры соотвествует наклону боковой стенки верхней части камеры; у — текущая координата относительно низа нижней части реакционной камеры, которая задается путем деления ее высоты на 5-8 отрезков, В таблице приведены основные параметры известной и предлагаемой конструкций реакционных камер и результаты процесса внутриформенного модифицирования чугуна.

Исходный чугун имел следующий химический состав, мас.%: углерод 3,53,6; кремний 1,7-1,8; марганец 0,350,40; хром до 0,08; никель до 0,12; фосфор 0,06-0,07; сера 0,012-0,015.

Заливку чугуна в форму производили при 1420-10 С.

Для внутриформенного модифицирования использовали комплексный модификатор ЖКГ1-2 с содержанием 6,0 кремния, 6,4% магния с крупностью фракций 1,5-5 м. Расход модификатора составил 0,8Х, скорость прохождения металла через реакционную камеру

0,8 кг/с.

Отношение между площадью большего и меньшего основания пираПолученные отливки иСследовались на степень усвоения комплексного модификатора, распределение остаточного магния по высоте отливки, определяли механические свойства чугуна в различных сечениях отливок.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что предлагаемая конструкция литниковой системы по сравнению с известной позволяет выравнить содержание магния в чугуне по высоте отливки, а также выравнить и повысить предел прочности чугуна при растяжении и относительное удлинение.

Формула изобретения

3 4 5 6 7

1348055

Продолжение таблицы

Литниковая система

Показатели

Известная

1 2 миды реакционной камеры — прототипа

1 0 8 1:0 35

75

65

0,044 0,035 0,047 0,050 0,055 0,038 0,045

Доверительный интервал для содержания

Mg в чугуне отливки, % 0,004

537

+52

-40

Относительное удлинение, %

3,8

5,6

Твердость (НВ), кгс/мм2

242

240 245 237

232 240

243

Угол наклона боковых стенок верхней части реакционной камеры, град.

Отношение между высотами верхней и нижней частями реакционной камеры

Усредненное содержание магния в чугуне отлирки

Предел прочности при растяжении чугуна, MIIa

Доверительный интервал для предела прочности чугуна в отливке, МПа

Предлагаемая (5 6

3 4

7 т

0 15: 0 3: 0 4: 0 12: О 45:

:1,0:1,0:1,0:1,0:1,0

+0,004 +0,003 0,0027 0,0025 0,0035 0,0038

524 542 568 575 530 540

- 52 +35 30 28

3,2 5 6 8,3 8,7 3,9

1348055

0,09 о,Sj

o,î

0,0

0,0

0,02

0,0

Составитель Е.Гендлина

Редактор М.Товтин Техред M.11ипЫК Корректор M,Äåè÷èê

Заказ 5146/10 Тирам 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.уигород, ул.Проектная, 4