CZ886A3 - Continuous manufacture of spheroidal graphite cast iron tubes and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Oblast techniky

6 . X 7 o CIJOO

Ζϊϊ,Ζ L

Vynález se týká výroby trubek z litiny se sféroidickým grafitem plynulým odléváním a následujícího tepelného zpracování po tomto plynulém odlití za tím účelem, aby se trub- kám dodala struktura vhodná pro užití, například bainitická struktura. Vynález se rovněž týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Γ'3

Dosavadní stav techniky

Z francouzského patentového spisu č. 3 400 382 je známa výroba kovové litinové trubky plynulým odléváním při plnění spodem, a to bez použití jádra.

Z francouzského patentového spisu Č. 2 415 601 je známa výroba litinové trubky sestupným plynulým odléváním s použitím jádra pro vytvoření dutiny dříku trubky.

Konečně je z francouzského patentového spisu č. 2 522 291 známa výroba odstředné trubky z litiny se sféroidickým grafitem a s bainitickou strukturou získanou tepelným zpracováním, které následuje za odstředivým odléváním.

Podle tohoto patentového spisu se jednak tepelné zpracování provádí velmi výhodným způsobem tím, že se fáze kale- . ní započne přímo v odstředovací kokile, což'umožní získat důležité časové období a uspořit zahřívací energii pro tepelné zpracování, a jedna se obdrží bainitická struktura, ¹ která je výhodnější než obvyklá ferritická struktura litinových trubek. Bainitická struktura trubky z litiny se sféroidickým grafitem umožňuje značně zlepšit mez průtažnosti pro jednu a tutéž hodnotu prodloužení a mají-li být provedeny litinové trubky s mechanickými vlastnostmi obvykle vyžadovanými,· dosáhne se značného vylehčení snížením tlouštky litinových trubek s bainitickou strukturou ve srovnání se známými trubkami se sferritickou strukturou.

Známý způsob výroby litinových trubek odstředivý, odléváním je přetržitý způsob výroby.' Má tu výhodu, že umožňuje austenitické kalení in sítu, to znamená uvnitř odstřeďovací kokily, jak je to popsáno ve francouzském patentovém spisu č. 2 522 291.

Vynález vychází z problému získat trubku z litiny se sféroidickým grafitem, mající určenou strukturu, například, avšak ne výlučně, bainitickou, výrobou plynulým odléváním, a zejména strukturu homogenní po celé stěně trubky, a to způsobem průmyslově řepredukovatelným přes to, že litina se sféroidickým grafitem se málo hodí ke kalení.

Podstata vynálezu

Podstatu vynálezu tvoří -způsob plynulé výroby trubek z litiny se sféroidickým grafitem, s homogenní a řízenou strukturou zvolenou mezi strukturami obsahujícími bainit, bainit a ferrit, nebo ferrit a perlit, toho typu, při kterém se trubka vytváří způsobem plynulého odlévání uvnitř chlazeného trubkového průvlaku z litiny, mající následující hmotnostní složení: 2,5 až 4,0 % uhlíku, 2 až 4 % křemíku, 0,1 až 0,6 % manganu, stopy až 0,5 % molybdenu, stopy až 3,5 % niklu, stopy až 11 % mědi, stopy až 0,5 % hořčíku, maximálně

0,1 % síry, maximálně 0,06 % fosforu, zbytek železo, přičemž trubka, zchlazená v trubkovém průvlaku, tvořeném grafitovým pláštěm a chladicí objímkou, která má teplotu řádově 1100 °C a austenitickou strukturu ochlazuje až na teplotu kolem 850 Ch se v první fázi/y načež se tpubka rychle a rovnoměrně ochladí po celé její délce průchodem fluidizovanou lázní pevných žáruvzdorných částic na bainitizační teplotu kolem 500 °C (bainitizační kaleníj^^ři^osa^ení bainitické struktury, dále se v mezilehlé fáziV^orňalého chlazení ochlazuje z teploty 500 °C na teplotu v rozmezí.250 až.450 Ca trubka se ořiřízne na určenou délku, ve druhé iazíyaťrzbvani bamitisace se odříznutá trubka zavede do tunelové pece, kde je vytvořená trubka udržována na konstantní isotermní teplotě v rozmezí 450 °C a 250 °C pro dosaženi homogenní bainitické ^abp^au^st^nitick^bainitické struktury a konečně v poslední. fáz2^%e ťráwk^necKa^ochladit na volném vzduchu.

Podstatu vynálezu tvoří rovněž zařízení k provádění způsobu, tvořené ústrojím pro přívod kapalné litiny a ústrojím s chlazeným trubkovým průvlakem pro vytvoření_?trubky _r způsobem plynulého odlévání, přičemž za chlazený^j^uvlaícetr^ pro plynulé odlévání je v osovém směru upravena fluidizační nádrž s fluidizační lázní z pevných žáruvzdorných Částic, která je opatřena trubkovými závity s oběhem vody, ponořenými do fluidizační lázně a je opatřena nejméně jedním okrouhlým otvorem pro trubku, která má procházet fluidizační lázní uvedených Částic ve fluidizační nádrži.

Díky tomuto způsobu a tomuto zařízení je tepelné chladicí zpracování, kterému je trubka z litiny se sféroidickým grafitem plynule vystavena na výstupu ze spojitého průvlaku, dokonale rovnoměrné a reprodukovatelné, .což umožňuje získat značně přesnou a homogenní strukturu trubky. Zejména okol- nost, že odlévání litinové trubky je ihned následováno tepelným zpracováním ve fluidizované lázni žáruvzdorných čás* tic, umožňuje dosáhnout kalitelnosti litiny, jež je značně vyšší než kalitelnost, kterou by bylo možno získat, kdyby se odlitá trubka nechala vychladnout a opět zahřát pro její následující zakalení. Vynález skutečně dovoluje vycházet přímo ze struktury ještě nezpracované, to znamená, nedotknuté struktury litinové trubky vycházející z odlévacího průvlaku^

Další znaky a výhody vynálezu vyplynou z příkladů provedení v souvislosti s výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 je schematický pohled v řezu na zařízení podle ϊ vynálezu pro plynulé odlévání hrdlové trubky, přičemž toto odlévání je vzestupné.

Obr. 2 je schematický pohled v řezu doplňující obr. 1 pro znázornění zařízení k tepelnému zpracování podle vynálezu.

Obr. 3 je schematický nárys mechanické podrobnosti zařízení pro tepelné zpracování podle vynálezu.

0'or. 4 je schematický pohled v řezu podle čáry 4-4 z obr. 2 na část zařízení pro tepelné zpracování.

Obr. 5 je diagram tepelného zpracování znázorňující křivku vyvíjení teploty litinové trubky v době tepelného zpracování pro získání bainitick.é struktury.

Obr. 6 je částečný schematický pohled v řezu na jiné provedení zařízení podle vynálezu při sestupném odlévání litinové trubky bez hrdla.

I

Obr. 7 je diagram analogický diagramu podle obr. 5 pro obměnu tepelného zpracování k získání ferrito-perlitické struktury.

Příklady provedení vynálezu

Na příkladu provedení znázorněném na obr. 1 je vynálezu užito pro vzestupné plynulé odlévání litinové trubky T.

Zařízení podle vynálezu obsahuje:

1. Zásobování kapalnou litinou sifonovým blokem:

sifonový blok 1_ ze žáruvzdorného materiálu, například typu z

kremicito-hlínitého, obsahuje v zásadě odlévací vedení tvaru L s licí nálevkou 2 na jeho horní části, což tvoří, zásobování spádem a na jeho dolní části licí otvor 3 plněný spodem na základě průvlaku pro vytváření trubky T.

2. kelímek chlazený zvenčí čili průvlak:

V ose XX licího otvoru plněného spodem a označeného vztahovou značkou 3, je upraven trubkový průvlak čili chlazený kelímek obsahující grafitový plášt 4 o ose XX, jehož .vnitřní průměr odpovídá vnějšímu průměru vyráběné trubky T_, a dále chladicí objímku 5, například z mědi, ve které obíhá chladicí voda, která vstupuje přívodním potrubím 6 a vystupuje odvodním potrubím 7. Grafitový plášt 4 spočívá přímo na sifonovém bloku chladicí objímka 5_ je upravena kolem grafitového pláště 4 a ve styku sním téměř po celé jeho výšce, není přímo ve styku se sifonovým blokem 1., nýbrž je od něho oddělena žáruvzdorným distančním prstencovým podstavcem 8. Horní část chladicí objímky Í5 je umístěna nad horním okrajem grafitového pláště

4. Právě celek grafitového pláště 4 a chladicí objímky 5 tvoří chlazený kelímek Čili průvlak.

3. Zařízení pro tepelné zpracování ve třech částech:

A) Fluidizační nádržka pro ponoření trubky Th do fluidizovaného prostředí o řízené teplotě. 3) tepelně izolující objímka trubky_T_pro zpomalení jejího ochlazování. C) A jak je o sobě známo, tunelová pec pro udržování trubky T_ na dané teplotě.

a) Podle vynálezu je fluidizační nádrž 9 umístěna v ose XX průvlaku, tvořeného grafitovým pláštěm £ a chladicí objímkou 5 a litinové vyráběné trubky T. nad tímto pruvlakem, avšak před ním. Obsahuje-li fluidizační nádrž otevřenou pro volný vzduch na její horní části a spočívající napříkiac na horním okraji chladicí objímky 5_ nebo na neznázorněném rámu. Fluidizační nádrž 9 má prstencové dno o ose XX mající.

— Ψ okrouhlý otvor 10, odpovídající vnějšímu průměru litinové trubky JT, která jím volně prochází. Nad prstencovým dnem s okrouhlým otvorem 10 a rovnoběžně s ním je upevněna průlinčítá deska 11, která je od tohoto dna oddálena tak, že vytváří vstupní komoru 12 pro vzduch mající daný tlak, například mezi 0,2 a 0,8 MPa. Tlakový vzduch se vpouští do vstupní komory 12 potrubím 13 řízeným ústrojím 14, které obsahuje například neznázorněný dekompresní ventil a manometr. Nad průlinčitou deskou 11 je umístěna fluidizační komora £5 otevřená do volného vzduchu, která obsahuje určité množství pevných, s výhodou Žáruvzdorných částic určených pro fluidizáci, například písek, nebo oxid křemičitý nebo oxid hlinitý. V této fluidizační komoře 15 je umístěn určitý počet závitů. 16 vinutých do sroubovice o průměru ležícím mezi vnějším průměrem okrouhlého otvoru 10. Závity 16 prochází chladicí voda, která vstupuje vstupním potrubím 17 a vystupuje výstupním potrubím 18.

Nad fluidizační nádrží 9 a ve stejné oxe XX je podle vynálezu umístěn kanál 33, jehož vnitřní průměr je větší než vnější průměr vytvářené trubky T. Kanál 33 obj'ímá tepelně izolující pouzdro 34, například tvořené plstencem z minerálních vláken. Jde o kanál 33 pro zpomalení přirozeného ochlazování trubky T. Ochlazování trubky _T_ je tím pomalejší, čím je silnější tepelně izolující pouzdro 34. Výška kanálu 33 je přinejmenším stejná jako délka trubky _T_, která má být odříznuta.

Podle vynálezu obsahuje kanál 33 zvenčí kladky 35 pro vedení a podepření trubky T. Kladky 35 vyčnívající dovnitř vůči tepelně izolujícímu pouzdru 34 jsou seřazeny rovnoběžně s vytvořujícími přímkami válcového kanálu 33 o ose X-X a trubky T. Alespoň část kladek 35 je motoricky poháněna pro vyvolání postupu trubky T. Podle vynálezu jsou kromě toho kanál 33 a tepelně izolující pouzdro 34, které kanál obsahuje, uloženy jako vyklápěcí. Kanál 33 se může vyklápět o úhel 90°, přičemž na dolní části na straně sklápěcího pohybu nese kloubové oko 3c (obr. 2, 3). Na oku 36 je upevněn vodorovný čep 37 o osy Y-Y kolmé k ose X-X. Vzhledem ke svému vyklápěcímu pohybu nese kanál 33 nad okem 36 vyklápěcí oko 38, na kterém je naklouben konec tyče 39 vyklápěcího zdviháku 40, jehož těleso je -jak známo - nakloubeno na rámu 41 na konci odvráceném od pístnice 39 (obr.. 3). Zdvihák 40 je například hydraulického dvoučinnéno typu. Na tomto příkladu (obr. 3) je ve vytažené poloze pístnice 39 (vyznačeno plnou Čarou) kanál 33 svislý (osa X-X) a v poloze zatažení pístnice 39 (čerchovaná čára) je kanál 33 ve vodorovné poloze (osa Xl-Xl) v prodloužení vstupu tunelové pece 44 popsané níže. Zdvihák 40 vyklápí- kanál 33 podle šipky AR.

c) Jak je známo, je tunelová pec 44 (obr. 2 a 4) pro udržování teploty trubky T umístěna v prodloužení pouzdra 34 a kanálu 33, když tento kanál je uložen podle osy Xl-Xl, avšak probíhá podle směru AR2, který je vodorovný k ose Xl-Xl nebo podle směru AR1 rovnoběžného s osou Xl-Xl. Tunelová pec

44, otevřená na obou svých koncích, obsahuje vstupní otvor 42 bočně upravený s osou Xl-Xl a výstup 42 o vodorovné ose, rovnoběžný se směrem AR2. Za účelem průchodu každé trubky T se změnou směru o 90° mezi osou Xl-Xl (nebo směru AR1) a se směrem AR2 obsahuje tunelová pec 44 následující ústrojí pro podpírání a postup za sebou jdoucích trubek T.

Obsahuje zatahovací válečky 45 pro podporu a postup trubky T podél šioek AR1 rovnoběžných s osou Xl-Xl. Za úče I lil· ' — P lem tohoto postupu je,alespoň část kladek 25 pouzdra 34 a válečků 45 tunelové .pece 44 ovládána neznázorněným způsobem pomocí motoru. Válečky 45 jsou neseny zvedáky &7 určenými pro jejich zasunutí pod odvalovací dráhy 4g o směru AR2. Odvalovací dráhy 48, které nesou trubky , jsou kolmé k vytvořujícím přímkám každé trubky T vstupující do tunelové pece·

44. Pro postup za sebou jdoucích trubek JT_ do tunelové pece’ 44 podle směru AR2 jsou upraveny dva sdružené nekonečné řetězy 49 nesené koly 50 motoricky ovládanými neznázorněným zousooem,

Konečně obsahuje tunelová pec 44-^;-rčitý počet hořáků 46 (například plynových), které uvnitř vytvářejí zahřívací atmosféru pro udržení.teploty trubky T.

4. Extraktor trubky:

Je upraven těsně u výstupu nádrže 9, avšak za odřezávacím ústrojím X. Je tvořen například úsekem kanálu 33a s tepelně izolujícím pouzdrem 34a (analogickým kanálu 33 a pouzdru 34) a sestává v zásadě z motoricky poháněných kladek 35 pro unášení trubky T směrem vzhůru.

5. Ústrojí pro odřezávání trubky:

Za fluidizačním zařízením s fluidizační nádrží £ a extraktorem 33a je umístěno o sobě známé odrezávací zařízení K, které je symbolicky znázorněno jako dva protilehlé nože. Odřezávací zařízení K je například vloženo mezi extraktor 33a a kanál 33.

Působení zařízení podlé vynálezu a provádění tepelného zpracování (obr. 1, 2 a 4):

Dříve než se do zařízení zavede kapalná litina se pro zahájení výroby trubky_T vloží napodobenina nebo nepravá trubka (neznázorněno) tvořená trubkovou manžetou z oceli o stejném vnějším průměru a o stejné tloustce jako vyráběná trubka T, hořejškem průvlaku. tvořeného grafitovým pláštěm 4 a chladicí objímkou 5 skrze fluidizační nádrž 9. pro tepelné zpracování, a to až k dolní úrovni nižší než' je. horní konec grafitového pláště 4. Potom se do licí nálevky 2. pro odlévání zavede kapalná litina podle šipky f až k úrovni M, umístěné nepatrně pod horní častí grafitového pláště 4 průvlaku. Tato kapalná litina má následující hmotnostní složení: 2,5 až 4,0 % uhlíku, 2,0 až 4,0 % křemíku, 0,1 až 0,6 % manganu, 0, popřípadě stopy až 0,5 % molybdenu, stopy až 3,5 % niklu, stopy až 11 % mědi, stopy až 0,5 % hořčíku, maximálně 0,1 % síry, maximální 0,06 % fosforu, zbytek železo. Fluidizační nádrž 9, ve které zpočátku není písek, se před zavedením napodobeniny naplní pískem za vzniku fluidizační lázně 15, a to po ponoření napodobeniny pod úroveň N. Ve skutečnosti tvoří napodobenina dosud scházející vnitřní trubkovou stěnu pro držení hmoty pístu, která se potom může zavést. Chladicí voda se připouští přívodním potrubím 6 pro Objímku 5 a vstupním potrubím 17 pro závity 16.

Jak je známo, ochlazuje se litina ve styku s,grafitovým pláštěm 4 podle tuhnoucího čela S o tvaru přibližně komole kuželovitém a váže se na napodobeninu, která se táhne směrem vzhůru motoricky poháněnými kladkami 35 kanálu 33a, potom kanálem 33 a unáší postupně část ztuhlé litiny v podobě začátku trubky T. ·

Nejpozději tehdy, když napodobenina ještě prochází fluidizační nádrží 9 ve směru šipky f1, připouští se vzduch nebo dusík pod tlakem potrubím 13 do vstupní komory 12 pro vstup fluidizačního plynu. Hmota písku je potom fluidisována kolem závitů 15, které jsou ponořeny do fluidizační lázně 15 až do úrovně sousedící s horní úrovní fluidizační nádrže 9_, avšak značně nad úrovní hmoty písku před fluidizací, když tato hmota je inertní. Když začátek trubky T nahradí napodobeninu uvnitř fluidizační nádrže 9 a stoupá podle šipky f 1, započne tepelné zpracování trubky X a plynule postupuje tou měrou, jak trubka stoupá ve směru šipky f1.

Bainitizační tepelné zpracování trubky 1_ se provádí za podmínek rozvíjení teploty znázorněných na obr. 5 a popsaných ve francouzském patentovém spisu č. 2 522 291.

/]t První fáze bainitizačního kalení.

Na křivce znázorněné na obr. 5 jsou teploty (T °C) naneseny na pořadnici, zatímco doby t jsou naneseny na úsečce. Křivka a ... h podle obr. 5 znázorňuje průběh teploty trubky z litiny se sferoidickým grafitem v době, když je vystavena tepelnému zpracování podle vynálezu.

Právě ve fluidizační nádrži 9, kde je lázeň fluidizovaného písku je na teplotě naregulované na hodnotu potřebnou pro obdržení žádané struktury (například mezi 100 a 200 °C pro bainitickou strukturu) nastává první fáze tepelného zpracování, což je bainitizační kalení bez zahřívání za využití tepla trubky vystupující z průvlaku, tvořeného grafitovým pláštěm 4 a chladicí objímkou 5_. Tato teplota fluidizační lázně 15 písku, obsažená mezi 100 a 200 °C, se udržuje konstantní v důsledku oběhu vody o teplotě řádově 20 °C ve vstupním potrubí 17 a výstupním potrubí 18. Na dodávce fluiďizačního vzduchu vstupujícího potrubím 13 a na rychlosti oběhu vody závisí intensita chlazení písku. Dodávka fluidizačního

I vzduchu a rychlosti oběhu vody jsou regulovatelné. Vychází se od trubky _T_, která byla právě utvořena a ztuhla a je ještě na teplotě 1100 °C v místě a (výstup průvlaku 4). Mezi body _a a b (v úrovni průlinSité desky 11) klesá teplota trubky R rychle s teploty 1100 °C přibližně na teplotu 850 °C nebo na teplotu poněkud vyšší. V bcdech a a b je struktura trubky T austenitická.

Od bodu b (vstup do fluidizační lázně 15) k bodu (z fluidizační lázně 15) je pokles teploty trubky T_ náhlý (z 85 na přibližně 500 °C) a probíhá ve velmi krátké době pří průchodu fluidizační nádrží 9, kte trubka T_ je po celém svém povrchu pod vlivem lázně fluidizační lázně 15, udržovaného závity 15 na teplotě řádově 100.. až. 200 °C. Je to bainitizační kalení. Fluidizační.lázeň 15 provádí skutečné intensivní odvádění tepla od vytvořené trubky Jj, a to. rovnoměrným způsobem na celé stěně trubky T_ ponořené do fl.uidi:zační lázně 15 písku, takže každý bod trubky T_ je vystaven stejnému tepelnému zpracování.

/7 _χ f i -v

Mezilehlá fáze) ďj/ýstnpu z fluidizační nádrže a průchodu extraktorem 33a a kanálem 33.

Sotva trubka Tj vystoupila z fluidizační nádrže 9, vstoupí do úseku kanálu 33a, který ji chrání proti ochlazení a unáší ji svými motorizovanými kladkami 35 ke kanálu 33 s přirozeným a pomalým ochlazováním, přičemž kanál 33 je v poloze svislé osy napříč řezacího ústrojí K. Na teplotní křivce podle obr. 5 odpovídá vstup do kanálu 33 bodu d. Avšak interval průchodu úseku kanálu 33a mezi fluidizační nádrží 9 a kanálem 33, kde je zařízení pro řezání nebo přeřezávání K, odpovídá úseku křivky cd s nepatrným poklesem teploty vnější stěny trubky T, bodaje na teplotě blízké 480 °C. Ochlazení trubky T v tomto kanálů 33 je' pomalé v důsledku tepelně izolujícího pouzdra 34 kanálu 33. Na výstupu z kanálu 33 v bodu e je trubka _T_ na teplotě kolem 350 °C.

Přeříznutí trubky _T_ se provede pomocí řezacího ústrojí K, když je uvnitř kanálu 33 žádaná délka trubky T_.

o —.

Druhá fázeZÍepelného zpracování - udržení na teplotě (pásmo ocs&Žens mezi úseky elfl a ^2f2 křivky podle obr. 5).

Pro konsolidování nebo ustálení před tím obdržené bainitické struktury převede se trubka _T, která byla odříznuta, do vnitřku trubkové pece 44 posunutím podle směru API rovnoběžného s vodorovnou osou Xl-Xl sklopeného kanálu 33. Aby se toho dosáhlo (obr. 2 a 3), uvede se po odříznutí trubky T v žádané délce řezacím ústrojím A v činnost zdvihák 40 tak, že sklopí kanál 33 a trubka T, kterou obsahuje a nese, o úhel 90° ve smyslu šípky AR kolem osy Y-Y čepu 37. Kanál 33 se sklopí až na konec zdvihu pístnice 39 zdviháku 40 (úsek naznačený Čerchcvaně na obr. 3). Kanál 33 přejde takto z polohy se svislou osou X-X do polohy s vodorovnou osou Xl-Xl v prodloužení a sousedství vstupního otvoru 42 tunelové pece 44.

Trubka T podpíraná kladkami 35 v průběhu tohoto sklápění, jakož i v nové poloze Xl-Xl je takto připravena pro vstup do tunelové pece 44. Motoricky ovládané kladky 35 a motoricky ovládané válečky 45, uváděné v otáčení, vyvolají vstup trubky JT do tunelové pece 44. Uvnitř tunelové pece 44 nastane u trubky JT při jejím pokračování ve vodorovném- směru změna směru o 90° k novému směru AR2, který ji vede až k výstupu 43 tunelové pece 44. Změna směru se provede následujícím způsobem; zvedáky 47 zasunou válečky 45 od spodní Části odvalovacích drah 48 tak, že trubka T je uložena na drahách 48 a nekonečné hnací řetězy 49 ji unášejí v novém směru AR2 až k výstupu 43 z pece! Tunelová pec 44 je zahřívána plynovými hořáky £6 na takovou teplotu, že trubka χ postupující podél· tunelové pece 44 regulovatelnou rychlostí (regulací unášecí rychlosti nekonečných řetězů 49) je udržována na konstantní isotermní teplotě obsazené mezi dvěma hranicemi (2 isotermy), jednak mezi horní hranicí (úsek elfl, čili isoterma 450° z obr. 5} a jednak dolní hranicí (úsek e2f2 čili isctsrma 250 °C).

Mezi hranicemi elfl a e2f 2 se udržování teploty trubky _T provádí pcdle mezilehlého úseku isotermy ef, obsažené c

mezi 260 a 450 C (obr. 5), což znamená, že v kanálu 33 trubka T přechází od teploty d (vstup kanálu 33) k teplotě e (výstup z kanálu 33 a vstup do tunelové pece 44) obsažené mezi teplotami el a el, totiž 450 °C, popřípadě 250 °C. Tato fáze zepelného zpracování v tunelové peci 44 zaručuje stabilitu bainitu a případně austenitu zbývajícího v matrici struktury. Právě udržení bainitizace zaručuje homogenní bainitickou strukturu nebo austeniticko-bainitickou strukturu.

Za body fl nebe f2 se trubka T ochlazuje, jak bude popsáno níže v bodě 4.

Trubka T výstupuje z tunelové pece 44 na teplotě obsažené mezi 450 °C a 250 °C mezi body f2 aby byla obsažena ve třetí a v poslední fázi, jak je popsáno v odstavci 4. Uvnitř vyšrafováného pásma na obr. 5, obsaženého mezi úseky elfl a e2f2 (úsek e, f v přerušované čáře), právě existuje udržování trubky T na konstantní teplotě. Bainitická struktura nebo případně bainiticko-austenitická struktura je homogenní a dává optimální mechanické vlastnosti, jak jsou popsány ve francouzském patentovém spisu Č. 2 522 591.

- k

Třetí a poslední fazyOcniazovám ma volném vzduchu '^HSF?F=éi==sh==ne3^==Ě5-=gí^;9-:

Na výstupu z tunelové pece 44 se trubka T ochlazuje na volném vzduchu až na normální teplotu, například mezi 5 a 25 °C, podle úseku fig krátkou dobu a uchová si konečně tuto teplotu, která je teplotou vnějšího vzduchu (úsek gh). Trubka T z litiny se sféroidickým grafitem má potom bainitickou strukturu nebo smíšenou strukturu bainiticko-austenitickou.

Takto lze utvářet a tepelně zpracovat litinové trubky, s výhodou trucky pro přivádění vody s nominálními průměry 500 až 2500 mm a zejména 1000 až 1600 mm o tlouštkách mezi 5 a 20 mm. Způsob a zařízení podle vynálezu jsou tedy zvláště výhodné pro výrobu litinových trubek T o velkých průměrech a o poměrně malých tlouštkách.

Výhody

První fáze kalení začíná v bodě b křivky podle obr.

za využití tepla vytvořené trubky _T. bez dalšího přívodu tepla, aby se trubka uvedla na teplotu přibližně 800 až 850 °C.

Díky kombinaci průvlaku tvořeného grafitovým pláštěm 4 a chladicí objímkou 5 a fluidizační nádrže 9 se udrží schop nost trubky T z litiny se sféroidickým grafitem pro kalení daleko vyšší než je schopnost takového kalení u trubky z litiny se sféroidickým grafitem, která by byla ponechána chladnout, a která by se pak byla opět ohřála až na teplotu 800 až 850 °C pro dosažení bainistického kalení.

Použití fluidizační nádrže 9 a fluidizační lázně 15 s obsahem písku zajištuje rovnoměrnost' teploty trubky T na celé její délce a na celé její válcové stěně a zajištuje správnost a reprodukovatelnost tepelného zpracování.

Kromě toho použití fluidizační lázně 15 5 obsahem písku nebo jiných vhodných částic pevného materiálu jako prostředku pro odstranění nebo odvedení tepla trubky _T_ směrem ven místo chladicí vody, je zabezpečeno v důsledku blízkosti litinové lázně F.

Jak to bylo uvedeno shora, je možno v důsledku přímé posloupnosti nebo spojení průvlaku, tvořeného grafitovým pláštěm 4 a chladicí objímkou 5. a fluidizační nádrže S, to znamená v důsledku kombinace tohoto průvlaku a fluidizační lázně 15, umožňující bainitizační kalení (úsek b, c na o'or. 5), bezprostředně po vzniku trubky χ, to znamená na výstupu z průvlaku obdržet mnohem vyšší schopnost kalení než je schopnost kalení u trubky, která by se byla nechala zchladnout až na teplotu nižší než je -teplota eutek.toidu (700 až 750 °C) a která by pak byla opět ohřátá na teplotu 850 °C, aby potom bylo provedeno bainitické kalení. Vynález tedy umožňuje obdržet s jistotou žádanou bainitickou strukJak to bude uvedeno níže, vynález umožňuje rovněž dosáhnout bezpečně jiných struktur závisejících na teplotě fluidizační lázně 15 s obsahem písku. V důsledku snadnosti regulace teploty fluidizační lázně 15 (regulací teploty a přívodu vody obíhající v závitech 16) a v důsledku stejnosměrnosti teploty trubky T zpracované fluidizační lázní 15 s obsahem písku 15 po celé délce trubky T je toto tepelné zpracování dokonale spolehlivé a průmyslově reprodukovatelné

Různá provedení

Podle příkladu provedení znázorněného na obr. 6 je způsobu a zařízení pro tepelné zpracování podle vynálezu užito při svislém plynulém odlévání sestupného typu litinové trubky T.

Takové zařízení typu popsaného ve francouzském patentovém spisu č. 2 415 SOI je provedeno kolem osy X-X pro plynulé odlévání.

Obsahuje:

- přívod kapalné litiny,

- prostředky k vytváření trubky z litiny,

- zařízení pro tepelné zpracování litinové trubky.

'li Přívod kapalné litiny (znázorněno částečně): licí nádržka 19 na horní části zařízení náleží k licí pánvi boč nízkvm tlakem, která není znázorněna, nebo případně “ ^u A · elektrické odrazné peci, jejíž obsah je vystaven tlaku neutrálního plynu jako dusíku nebo argonu. Licí nádržka 19 obsahuje na dolní části licí otvor 20 o- ose X-X.

Zařízení pro vytváření litinové trucky: licím otvorem 20 prochází osově grafitové jádro 21, které uvádí vnitřní tvar vyráběné trubky _T_, a hlava 22 průvlaku 23, rovněž z grafitu, která dává vnější tvar vyráběné trubky

T. Grafitové jádro 21 je dutý válec, obsahující uvnitř zahří vací zařízení, například induktor 24 v podobě hadu ochlazovaného vodou. Průvlak 23 tvoří s grafitovým jádrem 21 prstencovou mezeru 25odpovídající vnitřním a vnějším rozměrům vyráběné trubky T_, uvnitř tohoto prostoru má litina F postup ně tuhnout podle čela tuhnutí počínaje stěnou průvlaku 23. Hlava 22 průvlaku 23 vytváří s licím otvorem 20 prstencový prostor, který zaujímá žáruvzdorná objímka 26.

Žáruvzdorná objímka 26 je určena, tomu, aby čelila obvyklým chladicím tokům kapalné litiny vycházející z licí nádržky 19 . Trubkový průvlak 23, jehož dolní část je umístěna na stejné výšce jako dolní část grafitového jádra 21, je s prstencovou vůlí obklopen trubkovým pláštěm 27 z kovu nebo z kovové slitiny dobře vodivé pro teplo, jako je měď, který vychází do nádržky 28 na herní části a slouží jako uložení obálky 29 z kapalného kovu o nízké teplotě tání (olovo nebo cín) , který je v těsném styku s průvlakem 23 na jeho celé výšce s výjimkou hlavy 22. Obálka 29' z kapalného kovu o nízké teplotě tání je zásobována buď shora vedením 30 nebo shora druhým vedením 31, které slouží rovněž k odvádění kapalné obálky 29 chladicího kovu, když to je nutné. Trubkový plášt 27. je sám česně obklopen dutou objímkou 32 pro chlazení s oběhem vody, jejíž vnitřní·stěna je ve styku s vnější stěnou trubkového pláště 27.

Jak je známo, právě na výstupu z prstencové mezery 25 mezi grafitovým jádrem 21 a průvlakem 23 je vytvářena trubka T, úplně ztuhlá.

Zařízení pro tepelné zpracování v

Pod průvlakem 23 v jeho ose X-X a ve' vhodné vzdálenosti od dolní části průvlaku 23 je umístěna fluidizační nádrž 9 s prstencovým dnem, majícím okrouhlý otvor 10 pro průchod trubky T a prstencovou přůlinčitou desku 11, jež má rovněž otvor pro průchod trubky T. Fluidizační nádrž 9 obsahuje nad přůlinčitou deskou 11 fluidizační lázeň 15 s obsahem písku chlazeného trubkovým prstencovým hadem se závity 16 chlazenými vodou. Fluidizační nádrž 2 přijímá tepelně zpracovanou trubku _T_ svou horní částí místo aby jí přijímala svým okrouhlým otvorem 10 jako v předcházejícím příkladu. Avšak vyvíjení teploty trubky JT_ nastává před průchodem a při průchodu fluidizační nádrží 9 podle stejné křivky procházející body a, b., c na obr. 5 (zpracování bainitísačním kalením).

Extraktor 33b s tepelně izolujícím pouzdrem 34b a s motoricky ovládanými kladkami 35, dále plást 33 s tepelně izolujícím pouzdrem 34 následují za fluidizaČr.í nádrží 9 a jsou umístěny před tunelovou pecí 44 obsahující neznázarněné plynové hořáky, přčiemž tato pec je stejná jako tunelová pec 44 na obr. 2 a 4. Mezi extraktorem 33b a kanálem 33 je vloženo přeřezávání zařízení K pro trubku T. Jako na obr. 1 až 3 obsahuje kanál na své dolní části oko 36 a čep 37 s osou Y-Y pro překlápění, jakož i vyklápěcí oko 38 a zařízení pro překlápění o úhel 90°, což není znázorněno.

Úplné tepelné zpracování podle vynálezu nastává za stejných podmínek jako u příkladu podle obr. 1, 2,3,4a 5 podle tří fází znázorněných na obr. 5, to znamená fáze austeniticko-bainitického kalení podle úseku a b mezi prů- ’ vlakem 23 a fluidizační nádrží 9, potom podle úseku b c s prudkým poklesem teploty pro bainitisaci napříč fluidizač^ní nádrží 9. a konečně po odříznutí trubky T podle vodorovného úseku e nebo isotermie ef, umístěného v čárkovaném pásmumezi horní isotermou elf! (450 °C) a dolní isczermou e2f2 (250 °C), kde nászává stabilizace teploty uvnitř udržovací tunelové pece 44. Tepelné zpracování konaní koncovou, fází f 1 nebo f2 gh pro ochlazení trubky _T vystoupivší z tunelové pece 44 pro udržování bainitizace, při této fázi je trubka T chlazena na volném vzduchu.

Výhody jsou stejné jako předtím, pokud jde o tepelné zpracování. Jediný rozdíl oproti předcházejícímu příkladu spočívá ve způsobu výroby trubek T za použití grafitového jádra 21 a v tom, že se vyvolává postup trubky T směrem dolů podle šipky f2.

Získání jiné struktury než bainistické

Ma-li byt ziskana jiná struktura nez bainistická, na„ - V** přiklad struktura bainit + perlit nebo feegit + perlit s přesně nastaveným procentovým podílem perlizu, zatímco dřívější tepelná zpracování nedovolila reprodukovat procentový podíl perlitu od jednoho zpracování ke druhému a dokonce ani od jednoho konce trubky ke druhému, umcžňuje to zpracování ooóle vynálezu zDŮsobem průmvslově reprodukovatelným. V pnoade szrukturv fer-rit + Derlit je kanál· 33 vynechán.

Zoraccvání codle vynálezu umožňuje rovněž recrodukovat

Γ strukturu bainit + ferrit.

r

Pro szrukturu bainit + fejwdt má být teplota fluidizačr ní lázně 15 v rozmezí mezi 100 a 200 °C jako pro samotný bainit. <

íPro strukturu fefeJřit + perlit s určenými procentovými , _z S'*’” podíly každé z fází ferritu a perlitu má být teplota fluidizační lázně 15 taková, aby rychlost ochlazování trubky T, procházející touto fluidizační Lázní 15, byla konstantní. Jinými slovy umožňuje konstantní rychlost ochlazování trubky T napříč trojfázového pásma alfa + gamma + G znázorněného vyčárkovaně na tepelném diagramu podle cbr. 7, (pás alfa + gamma + G je takto nazýván, jelikož ilustruje oblast eutektoidní transformace litiny, kde spolu existují tři fáze ferrit, austenit a grafit ternárního diagramu železo, uhlík, křemík) vznik zvolených pcměrů feritu a perlitu.

Konstantní a regulovatelná rychlost průchodu trubky T. přes fluidizační lázeň 15 vyvolává konstantně rychlost ochlazování napříč trojfázového pásu (alfa gamma + G) a zaručuje tak konstantní a předem zvolený poměr každé z

Γ fází, tj. fesseitu a perlitu. Intenzita ochlazování může být regulována jako v případe bainitiokého kalení volbou dodávky fluidizačního vzduchu (potrubí 13) a volbou rychlosti oběhu vody v hadu 16. Má-li být snížena intenzita ochlazování, lze odstranit celý oběh vody v závitech 16 nebo dokonce nahradit závity 16 ohřívacím zařízením. Toto ohřívací zařízení může být například ohřívací elektrický odpor ponořený do fluidizační lázně 15,,nebo ob- klonující fluidizační nádrž 9 nebo upravený okajťže zahřívá fluidizační vzduch (potrubí 13). Jako ohřívacího zaříze lze rovněž užít plynových hořáků.

ní . . r

Pro získaní teto struktury fe«witu -r perlitu, postupuje se podle diagramu teploty, čas, podle obr. 7.

Na tomto diagramu odpovídá bod _a vzniku trubky T mimo průvlek, tvořený grafitovým pláštěm 4 a chladicí objímkou 5. Je to totéž jako v prvním příkladu (obr. 5), teplota je 1100 °C. Na vstupu fluidizované lázně je teplota trubky T 850 °C v bodě b jako na obr. 5. Na výstupu z fluidizované lázně, v bodě _c_, poklesla teplota trubky Tj na hodnotu vyšší než SOO °C. Je třeba poznamenat, že pokles teploty podle diagramu na obr. 7 mezi body b a _c_ je mnohem prudké a daleko postupnější než při zpracování podle diagramu na obr. 5.

Mezi body b aje umístěn trojfázový pás (alfa + gamma + G) (pásmo eutektoidní transformace litiny) v teplotním intervalu v rozmezí mezi 770 a 810 °C,.kde rychlost ochlazování trubky T je konstantní. Pás alfa + gamma + G je vyčárkováno.

j£· Druhá a poslední fáze

Při výstupu na volný vzduch u výstupu z fluidizační lázně 15 a již bez nutnosti procházet kanálem 33 je trubka T vystavena přirozenému chlazení na volném vzduchu, což je znázorněno úsekem ck křivky.

Fl· přesnou a fáze ρ ynulé tepelné zpracování podle vynálezu regulaci množství každé přítomné fáze (f erlitu) v důsiedku konstantnosti r.ásledu umožňuje áze ferritu jících parametrů :

- rychlost extrakce trubky JT,

- rychlost.ochlazování této trubky T, teplot ve všech bodech zařízení, které jsou obsaženy mezi body _a^ (výstup trubky T_ mimo průvlak, tvořený grafitovým pláštěm 4 a chladicí objímkou 5.' a c_ (výstup trubky Ί¹ z fluidizační lázně 15).

,Ζ-2-s tupu-j et^-

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob plynulé výroby trubek z litiny se sféroidickým grafitem, s homogenní a řízenou strukturou zvolenou mezi strukturami obsahujícími bainit, bainit a ferrit, nebo ferrit a perlit, toho typu, při- kterém se- trubka vytváří způsobem plynulého odlévání uvnitř chlazeného trubkového průvlaku z litiny, mající následující hmotnostní složení: 2,5 až 4,0 % uhlíku, 2 až 4 % křemíku, 0,1 až 0,5 % manganu', stopy až'

   0,5 % molybdenu, stopy až 3,5 % niklu, stopy až 11 % mědi, stopy až 0,5 % hořčíku, maximálně 0,1 % síry, maximálně 0,06 % fosforu, tím, že trubka (T), zchlazenájhr^tmtikovém průvlaku^É*ř©« ^emrém=g’Fa-xhi-t^v7ým^p^táátě.m==t4=’hea==oh--hadi:e^í==G:bg-í-mkG^''-fc3ý=p která má austenitickou strukturují^ se v první fázi {fej- br~óí> ochlazuje až na teplotu kolem 850 °C ro načež se trubka (T) rychle a rovnoměrně ochladí po celé její délce průchodem fluidizovanou lázní pevných' žáruvzdorných částic (c) na bainitizační teplotu kolem 500 °C (bainitizační kalení) při dosažení bainitické struktury, dále se v. mezilehlé fázi pomalého chlazení ochlazuje z teploty 500 °C na teplotu v rozmezí 250 az 450 0 íf^, n_r^°ý a trubka se přiřízne na určenou délku, ve druhé fázi udržováni bainitizace, se odříznutá trubka zavede do tunelové pece, kde je vytvořená trubka udržována na konstantní isotermní teplotě (ef) v rozmezí 450 °C (elfl) a 250 °C (e2f2) pro dosažení homogenní bainitické nebo austenickobainitické struktury a konečně v poslední fázi (^1 nebo se trubka nechá ochladit na volném vzduchu.

   bytek železo, vyznačující _^se j _o . í_w 77 -Z?AJ, ~ ~ — ” * , ~ !_Z1 7 _ •ŤLVfgMmg /
2. 2. Způsob podlé nároku 1, vyznačuj íc í tím, že v první fázi se fluidizovaná lázeň udržuje na teplotě v rozmezí 100 až 200 °C, přičemž vytvořená trubka (T) má výstupní strukturu alespoň z části bainitickou.

   - 23
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačuj í c ί e t í m , žs se vytvořená trubka (T) se strukturou ferit + perlit, v první fázi rovnoměrně konstantní ocblazovací rychlostí ochlazuje ve fluidizované lázni pevných žáruvzdorných částic po celé její délce až na teplotu vyšší než 600 °C (o), ve druhé a poslední fázi ]fe^) se vytvořená trubka (T) ponechá přirozeně ochladit na volném vzduchu.
4. 4. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, tvořené ústrojím prc přívod kapalné Litiny a ústrojím s chlazeným trubkovým průvlakem pro vytvoření trubky způsobem plynulého ...pd.l.é váná, . v v.z. n.a S m· j í c í. se. t í m , že za chlazenynrkSTOvTaxem/Tfro-plynule odlévání je v osovém směru upravena fluidizační nádrž (9) s fluidizační.lázní (15) z pevných žáruvzdorných částic, která je opatřena trubkovými závity (16^j^o během vody, ponořenými do fluidizační lázně (15) a ie/ópatrena nejméně jedním okrouhlým otvorem (10), pro trubku (T), která má procházet'fluidizační lázní (15) uvedených částic ve fluidizační nádrži (9).
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se t í m , že chlazený trubkový průvlak (4, 5, 21, 23) má svislou osu (X-X) a fluidizační nádrž (9) má ve své dolní části jediný okrouhlý otvor (10) se svislou osou na své horní Části je otevřena do volného prostoru.
6. 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se t í m , že chlazený trubkový průvlak, tvořený grafitovým pláštěm (4) a chladicí objímkou (5), se svislou osou (X-X) je zásobován kapalnou litinou spodem a fluidizační nádrž (9) je umístěna nad ním, přičemž jediný okrouhlý otvor (10) fluidizační nádrže (9) je vstupním otvorem pro trubku (T).

   \J υν·

   - 24
7. 7. Zařízení podle nároku 4, vy se t i m , zeytrubkoyý průvlak (23) je zásobován kaDalnou litinou shora a značující se svislou osou (X-X) doplněn grafitovým jádrem (21), a fluidizační nádrž (9) je umístěna podchlazenou obálkou (29), přičemž jediný okrouhlý otvor (10) fluidizační nádrže (9) je výstupním otvorem pro trubku (T).
8. 8. Zařízení podle nároku.4, vyznačující se t í m , že za fluidizační nádrží (9) a úseky kanálu (33a, 33b) je v osovém směru upraven kanál (33) obklopující tepelně izolační objímku (34), určený pro souosý průchod trubky (f).
9. 9. zařízení podle nároku 8, vyznačuj ící se t í m , že kanál (33) je uvnitř opatřen kladkami (35) pro vedení, podepření a unášení vytvořené trubky (T) a je na vnější straně opatřen okem- (36)' kloubově uloženým kolem vodorovné osy (Y-Y) pro sklápění kanálu (33) o 90° prostřednictvím sklápěcích ústrojí (39, 40) ze svislé polohy s osou (X-X) do vodorovné polohy s osou (Xl-Xl) souose se vstupem. (42) tunelové pece (44).

   'Žas-Lupu.j.a.;—Způsob plynulé výroby trubek z litiny se sféroidickým grafitem a zařízení k provádění tohoto způsobu

   77- «</ζ_

   Anotace PV 8-86

   Název vynálezu:

   Způsob plynulé výroby trubek z litiny se sféroidickým grafitem, s, homogenní a řízenou strukturou zvolenou mezi strukturami obsahujícími bainit, bair.it a ferit, nebe ferit a perlic, echo typu, při kterém se trubka vytváří způsobem plynuléno odlévaní uvnitř chlazeného trubkového Orůvlaku z litiny, přičemž trubka (T), zchlazená v trubkovém průvlaku, tvořeném grafitovým pláštěm (4)· a chladicí ob jímkou (5),, která má austenitickou strukturu (6?^ se v první fázi ochlazuje až na teplotu kolem. 850 ( načež se trubka (T) rychle a rovnoměrně ochladí po celé její délce průchodem fluidizovanou lázní pevných žáruvzdor. ných částic, c) na bainitizační teplotu kolem 500 °C (bainitizační kalení) při dosažení bainistické struktury, dále se v mezilehlé fázi (c, d, e) pomalého chlazení ochlazuje z teploty 500 °C na teplotu v rozmezí 250 až 450 °C (c, d, e) a trubka se přiřízne na určenou délku, ve druhé fázi (e, f) udržování bainitizace se odříznutá trubka zavede do tunelové pece, kde je vytvořená trubka udržována na konstantní isotermní teplotě (ef) v rozmezí 450 °C (elfl) a 250 °C (e2f2) pro dosažení homogenní bainitické nebo austenickobainitické struktury a konečně v posledná fázi (fl nebo flrg-h), se trubka nechá ochladit na volném vzduchu.

   Zařízení k provádění způsobu tvoří ústrojí pro přívod kapalné litiny a chlazený trubkový průvlak, za kterým je v osovém směru upravena fluidizační nádrž (9) s fluidizační lázní (15) z pevných Žáruvzdorných částic opatřená trubkovými závity (16) s oběhem vody, ponořenými do fluidizační lázně (15) a nejméně jedním okrouhlým otvorem (10) pro trubku (T).

   OČ-LO