CS257550B1 - Grafitová tryska s výstelkou a způsob její výroby - Google Patents

Abstract

Grafitová tryska s výstelkou je jednolitá a výstelka je tvořena nitridem boritým. Způsob její výroby spočívá v tom, že se žárově lisuje turbostratický nitrid boritý, charakterizovaný indexem hexagonality Ijj > 30, v grafitovém lisovacím nástroji, který se zároveň stává součásti těla trysky, při teplotě 1 800 až 1 900 °C a tlaku 20 až 400 MPa a po vychlazení se mechanickým opracováním vytvoří otvor trysky. Tryska je použitelná pro výrobu kokil pro plynulé odlévání kovů s vysokým obsahem prvků Fe, Co, Ni a je vysoce odolná vůči erozi rozžhavenými plyny.

Description

Vynález se týká grafitových trysek s výstelkou, vhodných pro výrobu kokil pro plynulé a/nebo poloplynulé odlévání kovů s vysokým obsahem prvků kobaltu, niklu a železa.

V náročných pracovních podmínkách jsou používány trysky z grafitu, který má řadu výhodných vlastností, jako například schopnost odolávat vysokým teplotám a teplotním šokům, vysokou teplotní vodivost, dobrou obrobitelnost, odolnost proti otěru a erozi, stálost rozměrů i za vysokých teplot, nízký koeficient délkové roztažností a nesmáčivosti kapalnými kovy atd. Nevýhodou však je, že při teplotách nad 1 300 °C grafit rychle oxiduje a rovněž reaguje s karbidotvornými prvky, jako např. s Ni, Ti, Fe, Co atd.

Příkladem mezních podmínek je použití grafitových kokil pro plynulé lití slitin obsahujících výše uvedené prvky ve vyšší koncentraci. V poslední době jsou ve světě uváděna do provozu zařízení pro odlévání legovaných oceli, niklu, kobaltu a jejich slitin. Tato zařízení mají trysky krystalizátorů složené z několika částí z rozdílných materiálů, nejčastěji z oxidu zirkoničitého, hexagonálního nitridu boritého, beryliové bronzi a grafitu. Všechny tyto části jsou různými způsoby mechanicky pospojovány, např. sroubením, klíny, lepením apod. a ochlazovány vodou.

Nevýhodou takové konstrukce jsou vysoké nároky na přesnost a souosost sestavy, snadná zranitelnost, obtížné spojování materiálů se značně rozdílnou dilatací, vysoká cena a nízká účinnost odvodu tepla z odlévaného kovu do ochlazujícího média, což je způsobeno hlavně vzduchovými mezerami mezi jednotlivými díly trysky - krystalizátorů. Rovněž je nebezpečí natavení nebo dokonce protavení bronzové části trysky a tím havárie celého zařízení. Nejobtížnějí vyrobitelný díl, tj. výstelku, je nutno vyrobit s rozměrovým přebytkem, čímž vzniká nebezpečí nehomogenity, trhlin a vzrůstá cena zařízení.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje grafitová tryska s výstelkou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je jednolitá a výstelka je tvořena nitridem boritým. Způsob výroby této grafitové trysky podle vynálezu spočívá v tom, že se turbostratický nitrid boritý, charakterizovaný indexem hexagonality I > 30, šířkou vibračního pásu v IČ oblasti 1 375 cm

-1 ^H a antipásu mezi 810 az 830 cm , žárově zalisuje v grafitovém lisovacím nástroji, který se zároveň stává součástí těla trysky, při teplotě 1 800 až 1 900 °C a tlaku 20 až 400 MPa po vychlazení se mechanickým opracováním vytvoří otvor trysky.

Mechanické vlastnosti nitridu boritého, tj. tvrdost, schopnost odolávat teplotním šokům, dilatace, umožňují snadné mechanické opracování společně s grafitovou částí. Žárovým zalisováním turbostratického nitridu boritého do grafitové trubice vznikl polotovar, jehož mechanickým opracováním jsou vyrobeny kompaktní, nerozebíratelně grafitové trysky s homogenní výstelkou z dokonale hexagonálního nitridu boritého.

Od těsného spojení výstelky z nitridu boritého s vlastní grafitovou tryskou je totiž odvislá schopnost trysky odvádět teplo z vnitřního prostoru trysky na její ochlazovaný povrch, čímž je určen i stupeň použitelnosti trysky.

Postup výroby je jednoduchý, levný a vyrobené trysky odolávají vyšším pracovním teplotám, schopnost odvodu tepla není snižována vzduchovými mezerami. Výstelka z nitridu boritého není zbytečně rozměrná, s grafitem je velmi pevně spojena (je možný i difúzní spoj s mezivrstvou karbidu bóru) a kombinovanou trysku lze vyrobit s ideální souososti. Tryska je vysoce odolná proti rozpouštění v karbidotvorném prostředí. Je použitelná například pro výrobu trysek kokil pro plynulé odlévání kovů s vysokým obsahem prvků Fe, Co, Ni a jako tryska je vysoce odolná vůči erozi rozžhavenými plyny.

Příkladné provedení grafitové trysky je na obr. 1 a obr. 2 výkresu.

Příklad

Do grafitového lisovacího nástroje 2' podle obr. 1, s vyvrtaným otvorem 2_, zhotoveného z grafitu, byly vloženy za studená předlisované tablety z turbostratického nitridu .boritého. Vlastní žárové lisování proběhlo při teplotě 1 900 °C a tlaku na píst 40 MPa po dobu 120 minut, přičemž grafitový lisovací nástroj 2 byl elektricky odporově vyhříván průchodem proudu a tlak na píst působil po celou dobu ohřevu. Z takto vzniklého polotovaru byla vyrobena mechanickým opracováním tryska - kokila pro plynulé lití kovů směrem vzhůru tvarů podle obr. 2. Kokila se závitem 2 sestává z grafitového těla a výstelky z nitridu boritého v otvoru 2. Tato kokila byla použita pro plynulé odlévání slitiny Cu70Ni30; životnost této kokily byla 15 h provozu.

Claims (2)

1. Grafitová tryska s výstelkou, vyznačující se tím, že je jednolitá a výstelka je tvořena nitridem boritým.

2. Způsob výroby grafitové trysky podle bodu 1, vyznačující se tím, že se žárově zalisuje turbostratický nitrid boritý, charakterizovaný indexem hexagonality I_R > 30, v grafitovém lisovacím nástroji, který se stává součástí těla trysky, při teplotě 1 800 až 1 900 C a tlaku 20 až 400 MPa a po vychlazení se mechanickým opracováním vytvoří otvor trysky.