CS270454B1 - Slévárenská forma pro odléváni kovů, zejména oceli - Google Patents

Abstract

Řešeni ee týká slévárenské formy pro odlévání kovů, zejména oceli, s intenzivním řízením tuhnuti a chladnutí odlitku. Intenzifikační systém je představován jednou nebo několika tepelnými trubicemi, zavedenými výparnými konci do kovových chladítek. Řízeni tepelného toku se provádí změnou chladícího výkonu chladiče, umístěného na kondenzačním konci tepelné trubice.

Description

CS 2?o434 BX 1

Vynález ee týká slévárenská formy s řízením tepelného procesu tuhnutí a chladnutí kovů,zejména ocelových odlitků v pískové formé. Ukazuje možnost ovlivňování tepelného procesu v te-pelné exponovaných uzlech odlitků pomocí různé uspořádaného intenzifikačního chladícího systé-mu.

Dosud nejrozéířenéjéím způsobem ovlivňování tepelného procesu ocelových odlitků Jsou kla-sická kovová chladítka. Ta svojí tepelnou kapacitou ovlivňují přenos tepla v určitém místé systé-mu odlltek-forma tak, aby se v ném ovlivnil teplotní gradient a tepelná napétí odlitku a zabránilose tak poručení Jeho celistvosti. Množství odvedeného tepla Je véak limitováno dimenzovánímchladítka. Klasické kovové chladítko představuje určitou Jednorázovou a omezenou tepelnou kapa-citu. Nevýhodou tohoto způsobu Je pasivní působení chladítka a Jeho malá a omezená ochlazo-vací účinnost.

Ve slévárenské technologii se sice k chlazení a hlavné k vyrovnání teplotních polí v ko-vových formách pro tlakové 11tí používají tepelné trubice, nejedná se tu véak o vytvoření dyna-mického chladítka s řízeným ochlazováním, Kromé toho jde o teploty podstatné nlžéí než Jsouteploty u ocelových odlitků litých do pískových forem.

Uvedené nevýhody odstraňuje slévárenská forma pro odlévání kovů, zejména ocelí, chara-kterizovaná intenzivním řízením tepelného procesu při tuhnutí a chladnutí odlitků, obsahující Jed-nu tepelnou trubici s vloženou výpamou částí a opatřenou na vnéjéím kondenzačním konci chla-dičem s proménným chladícím výkonem, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nejmé-né Jedna tepelná trubice Je umísténa v nejméné v jednom chladltku. Výhodou slévárenské formy s intenzivním řízením tepelného procesu tuhnutí a chladnutíkovů podle vynálezu je to, že lze řízením a usmérň ováním procesu tuhnutí a chladnutí odlitkuaktivní ovlivňovat strukturu materiálu, případné tepelný a tepelné napjatostni proces v expono-vaných místech odlitku. Oproti klasickému statickému chladítku se dosahuje až o loo% 1 vlčezvýéení chladícího účinku, dále snížení hmotnosti kovového chladítka 1 velikosti formy. Příkladné provedení slévárenské formy podle vynálezu je znázoméno na přiložených ná-črtcích, kde na obr. la Je podélný a na obr. lb příčný řez klasickým chladítkem se zavedenoudo néj tepelnou trubicí. Na obr. 2a a obr. 2b je obdobné řez žebrovými chladítky a ochrannou,tepelné izolační vrstvou písku. N'a obr. 3a je podélný a obr, 3b příčný řez chladítkem, předsta-vovaným soustavou vysokoteplotních a nízkoteplotních tepelných trubic, zavedených do žebrovýchchladítek. Na dvou obr. z obr. 4 a obr. 5 jsou vyneseny experimentální zjléténé časové závi-slosti hustoty tepelného toku pro různá uspořádání chladítka a tepelné trubice. Bližéí popis jezřejmý z následujících příkladů. Příklady Základní princip uspořádání klasického chladítka a tepelnou trubicí Je uveden na obr. 1 apředstavuje do pískové formy 4 vložené chladítko 2 v tésné blízkosti povrchové plochy ocelové-ho odlitku 3 s výpamou částí 8 tepelné trubice Jejíž kondenzační konec 6, je opatřen chladi-čem ? s proménným chladícím výkonem, např, X kW, Chladič £ může být v nékterých případechnahražen chlazením přirozenou konvekcí a tepelným zářením do okolí žebrované plochy konden-zační části 6 tepelné trubice X nebo zapojen ná vynucené vzduchové chlazení s řízenou inten-zitou pomocí ventilátoru. Při tomto uspořádání lze přlméřené ovlivňovat nebo řídit béhem tepelné-ho procesu rychlost tuhnutí ocelového odlitku 3. Příklad uspořádání žebrového chladítka uvedený na obr, 2a a 2b se liél tím, že chladítko2 Je představováno žebry 8, uraísténýml soubéžné s povrchem odlitku 3 na výpamé části 5 te-pelné trubice X, přičemž mezi žebry 8 a sténou odlitku 3 Je tepelné izolační vrstva £, např.písku, jejíž tloužtka a tepelné fyzikální vlastnosti jsou určeny maximální přípustnou teplotou te-pelné trubice X, a její pracovní termodynamickou charakteristikou.

Pro odlitky vétéí a velké hmotnosti Je na obr. 3a a 3b uvedeno zařízení spočívající v tom, že do pískové formy 4 se umístí soustava vysokoteplotních Xo a nízkoteplotních tepelných tru-

Claims (1)

1. 2 CS 27o454 B1 bic 11 v určitých odlehlostech od stěn odlitku 3 tak, že vzdálenější nízkoteplotní tepelné trubice11, např, s vodní náplni, vytvářejí ochranu proti přetíženi vysokoteplotních tepelných trubic lo,např. se sodíkovou náplni, a současné rozšiřují pracovní teplotní pásmo intenzifikačního systé-mu, Účinek na tuhnuti a chladnuti odlitku 3 lze pro konkrétní případy přizpůsobit počtem tepel-ných trubic, jejich odlehlosti od povrchu odlitku 3, velikostí chladítka 2 nebo velikosti chladltkove tvaru žeber & u výparné části tepelných trubte lo a 11, Zařízeni naznačená na obr. 1 ažobr. 3 a Jejich aktivní část lze podle požadovaného účinku vzájemné kombinovat a přizpůsobo-vat je různému tvaru odlitku nebo jeho příslušné části, vyžadujíc! po určitou dobu intenzifikacitepelného procesu, K ověřeni funkce slévárenské formy s Intenzivním řízením tepelného procesu tuhnuti a chladnutf odlitku bylo provedeno nékolik experimentů, při nichž se méřily teploty v odlitku o v pís-kové formé, při různém uspořádáni intenzifikačního chladicího systému. Z naměřených teplot seřešením nepřímé úlohy určovaly hustoty tepelného toku a mérné tepelné přestupnosti mezi od-litkem a pískovou formou, Z pozorováni hustot tepelného toku při různém uspořádáni intenzifi-kačního chladicího systému Jo možno posoudit Jeho účinnost. Byl proveden experiment sledujíc! porovnání různých způsobů chladnuti odlitku ocelové desky v pískové formé. Uspořádáni tři různých způsobů Je na obr. 4a. První způsob představuje odlitek 3 desky bez chladítka, druhý případ odlitek 3 desky s klasickým chladltkem 2 a třetí od-litek 3 desky s chladltkem 2 a vestavěnou vysokoteplotní sodíkovou tepelnou trubici 1, Na obr.4b jsou vyneseny v bezrozmérovém tvaru, kde Ki Je Klrplčevovo číslo a Po je Fourlerovo čís-lo, časové závislosti hustoty tepelného toku v naznačených řezech A, B, K odlitku 3 desky apískové formy 4. Z porovnáni je vidét odlišnost působeni jednotlivých způsobů ochlazování od-litků. V přlpadé chlazeni a tepelnou trubici JL šlo o sodíkovou trubici o tepelném výkonu přibli-žné 1 kW, při použiti výkonější tepelné trubice se dosáhlo nékolikanásobného ochlazovaclhoúčinku. Další experiment sledoval použiti vzduchem chlazené tepelné trubice 1^ s ochrannou vrst-vou lo mm tlustého písku v tenkém pouzdře 12 představující chladltko 2. V obr. 5 je vlevo pří-pad se sodíkovou tepelnou trubicí 1, vpravo je místo tepelné trubice vložena pouze trubka 1¾odpovídající rozmérům sodíkové tepelné trubice 1. Na obr. 5a Jsou vyznačena a očíslována mě-řicí místa ve formě a odlitku pro Pt-PtRh termočlánky. Při pokusu dosáhla teplota spodního kon-ce trubky 13 asi po lo minutách 1 33o °C, kdežto u tepelné trubice _1 měla spodní část tepelnétrubice maximální teplotu 83o °C, která se po poklesu udržovala až do konce měřeni v rozmezí6oo aŽ 7oo °C. Tepelnou trubici charakterizuji rychlý start a dlouhodobější působeni. Bližší ob-jasnění je zřejmé z časového průběhu hustoty tepelného toku mezi tepelnou trubicí a odlitkem3, uvedeného na obr. Projevuje se kromě jiného několikanásobně vyšším odvodem tepla tepelnoutrubicí JL. Sodíková tepelná trubice JL měla průměr 35 mm a délku 1 m, plocha výparné části2oo em^, optimální pracovní teplota 8oo °C, hmotnost odlitku 6o kg, chlazeni vzduchem, maximál-ní teplo odváděné chladičem 7 bylo 2,8 kW. PŘEDMĚT VYNÁLEZU Slévárenská forma pro odléváni kovů, zejména oceli, charakterizovaná intenzívním řízenýmtuhnutím a chladnutím odlitku, obsahujíc! tepelnou trubici s vloženou výparnou části a opatřenouna kondenzačním konci chladičem s proměnným chladicím výkonem, vyznačená tím, že nejménějedna tepelná trubice (1, lo, ll) je umístěna v nejméně jednom chladttku (2, 8). 4 výkresy