CS269391B1 - Způsob odléváni a chlazeni dutých předlitků - Google Patents

Abstract

Účelem řeSení je dosažení vysoké' chemické i strukturní homogenity dutých předlltků. Za tim účelem je předliteK v dutině v průběhu tuhnutí ochlazován tekutým dusíkem, který proudí přívodem, vytvořeným v jádře.

Description

Vynález se týká způsobu odlévání a chlazení dutých předlitků. Duté součásti se vyrábějí obvykle jako odlitky nebo jako výkovky. Při prvém, slévárenském způsobu výroby se na kvalitě odlitku negativně projevuje chemická nehomogenita, vznikající zákonitě v důsledku selektivního charakteru tuhnutí a uplatňující se u všech technických slitin s intervalem tuhnutí. Selektivita tuhnutí je u tohoto způsobu výroby podporována pomalým odvodem tepla, podmíněným nepříznivými tepelně fyzikálními charakteristikami formovacích materiálů. Chemická nehomogenita má potom za následek nestejnorodost mechanických vlastností, jejichž úroveň značně klesá v partiích odlitků obohacených segregacemi. Tím se snižují užitné vlastnosti finálního výrobku. Další způsob výroby dutých součástí, kovárenský, spočívá v tom, že se ingot spěchuje a jeho středová část, obohacená seregaeemi, se odstraní vyděrováním a zbývající část se potom tváří na definitivní tvar, Je třeba podotknout, že i v této části se vyskytují segregace, zejména typu A a jsou příčinou výše uvedených nedostatků i u tohoto způsobu. Nevýhodou obou výrobních postupů je nízké využití tekutého kovu. Poměrně nejdokonalejším výrobním postupem dutých součástí je výroba z ingotů s částečně nebo úplně předlitou dutinou v podélné ose. Dutina je vytvořena bud jádrem z formovacího materiálu, nebo plným kovovým jádrem nebo dutým jádrem ochlazovaným proudícím vzduchem. Účinnost při ovlivňování procesu tuhnutí dutého předlitků je u všech tří druhů jader rozdílná. Nejméně působí na urychlení odvodu tepla z tuhnoucího předlitků jádro z formovacího materiálu, jehož ochlazovací funkce pomine po nasycení teplem. Předlitky, vyrobené za použití jádra z formovacích materiálů, mají poměrně markantní stvolové vycezeniny. Účinnější vliv na potlačení segregací má kovové jádro, avšak jen tehdy, je-li dodrženo určité rozmezí relace mezi hmotnostmi předlitků a jádra. Kromě toho u větších průměrů předlévané dutiny.vzniká nebezpečí výskytu trhlin v důsledku brzděného smršťování odlitku. Přitom lineární smrštění dosahuje takových absolutních hodnot, že ani námazek, nanesený na povrch kovového jádra, nemůže vznikající pnutí eliminovat. Relativně nejúčinnější z hlediska odvodu tepla a také nejuniverzálnější je způsob vytvoření dutiny jádrem z trubky, která je na vnitřním povrchu ochlazována vzduchem a na vnějším povrchu pokrytá námazkem. Přesto však se v tepelné ose předlitků nacházejí segregace, přičemž jejich výraznost je v důsledku rozptýlení na větší objem méně výrazná.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby dutých předlitků podle vynálezu, jehož podstatou je, že během tuhnutí se předlitek v dutině ochlazuje tekutým dusíkem.

Výhodou způsobu výroby dutých předlitků podle vynálezu je zaručení jejich vysoké chemické i strukturní homogenity jak v horizontálním, tak ve vertikálním směru, potlačení výraznosti segregací a vysoké využití kovu. V důsledku použití tekutého dusíku se dosáhne řádově stejného odvodu tepla z tuhnoucího předlitků z vnějšího a z vnitřního povrchu. Doba tuhnutí celého předlitků se tím minimalizuje a tepelný střed je při tuhnutí totožný s geometrickou osou řezu předlitků. Výsledkem je nejnižší stupen výskytu segregací a nejvyšší dosažitelná rovnoměrnost chemického složení po průřezu předlitku. Vysoká kvalita dutých ingotů umožňuje jejich použití pro velmi náročné výkovky, jako například součásti zařízení jaderné energetiky, tlakové nádoby a podobně. Dále je výhodou to, že v důsledku snížení počtu kovárenských operací a s tím spojených potřebných ohřevů předkovkú, dochází k podstatnému snížení spotřeby energie a ke zkrácení doby výrobního cyklu.

Na připojeném výkresu je znázorněno příkladné provedení licí soupravy v řezu při odlévání způsobu podle vynálezu.

Jako příklad k bližšímu objasnění způsobu podle vynálezu lze uvést odlévání dutého ingotu o hmotnosti 47 t,o rozměrech - průměr 1 643 mm a délce 2 810 mm. Licí soupravu tvořila horní £ a spodní podložka 2, v nichž byla zabudována vtoková soustava 3. Na podložkách £, 2 byla postavena kokila 4 běžného typu polygonálního průřezu s kladným úkosem, v jejíž horní části byly vsazeny tepelně izolační elementy 5, Jádro 6, o vnějším průměru 550 mm, bylo spodní částí vsazeno do licí horní podložky £ a jeho poloha byla nahoře vystředěna rozpěrným křížem 7. Horní část jádra 6 byla také opatřena tepelně izo2

CS 269391 Bl lačním prstencem 8. Ocel, které byla vakuově zpracována, se nalévala z licí pánve do nálevky 9, protékala vtokovou soustavou 3 a postupně plnila kokilu 4 na stanovenou výšku. Oiž od začátku odléváni se středové jádro 6 ochlazovalo tekutým dusíkem, který se přiváděl trubkou 10 do dolní části jádra 6. Ochlazování jádra 6 pak pokračovalo i po podstatnou část doby tuhnutí. Po úplném ztuhnutí ingotu se vyjmula středové část jádra 6 a ingot se stripoval z kokily 4.

Kontrolní chemický rozbor dutého ingotu, provedený ve dvou třetinách výěky, prokázal velmi dobrou homogenitu. Vzorky na rozbor byly přitom odebrány ve vzdálenosti 30 mm od vnějěiho a vnitřního povrchu ingotu a ze středu jeho tloušťky.

Tabulka uvádí výsledky chemických rozborů nejdůležitějších prvků. Tab.

Chemické složení v % hmot.

Místo odběru	C	Mn	Si	P	s
tavební analysa	0,18	0,66	0,26	0,016	0,014
vnější povrch	0,16	0,63	o;25	0,017	0,012
střed tloušťky	0,19	0,67	0,27	0,014	0,015
vnitřní povrch	0,17	0,64	0,24	0,015	0,011

Rozbor makrostruktury a Baumanovy otisky, odebrané z podélného řezu dutého ingotu potvrdily, že segregace jsou velmi nevýrazné a rozptýlené ve středu tloušťky. Alternativně je možno doplnit technologii odlévání i chlazení kokily 4 kanálky s přívodem kapalného plynu spodem pro zvýšení teplotního gradientu.

Způsob výroby dutých předlitků podle vynálezu může být využit i pro odlévání specielních odlitků ze slitin mědi, na které jsou kladeny vysoké požadavky z hlediska homogenity, jako například pro stavěči matice válcovacích stolic.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob odlévání a chlazení dutých předlitků, vyznačující se tím, že během tuhnutí se předlitek v dutině ochlazuje tekutým dusíkem.