NL8120431A - Werkwijze voor het vervaardigen van versterkende inzetstukken. - Google Patents

Description

ο 1 2 0 4 3 1 S-

Ν.Ο 31641 1 L

Werkwijze voor het vervaardigen van versterkende inzetstukken.

Aanvraagsters noemen als uitvindersiSergei Semenovich Zatulovsky,

Boris Abramovich Kirievsky, Gennady Alexandrovich Kudinov, Oleg

Technisch Gebied Vladimirovich Filipiev, Vladimir Petrovich „ . , ,. Lugansky en, Vadim Georgievich Gorenko, ,, ,

De uitvindmg heeft betrekking op de techniek van het bekleden van inwendige of uitwendige oppervlakken van half- of eindfabrikanten en in het bijzonder op een werkwijze voor het vervaardigen van stalen ver-5 sterkende inzetstukken voor gietstukken van gietijzer.

De werkwijze volgens de uitvinding kan gebruikt worden voor het vervaardigen van stalen versterkende inzetstukken voor verschillende gietstukken van gietijzer zoals deurplaten en koelplaten voor metallur-gische ovens, verstevigde vormen, gegoten motoronderdelen voorzien van 10 kanalen in de lichamen daarvan en andere gietstukken van gietijzer wel-ke een versteviging nodig hebben.

Achtergrond van de stand der techniek

Bekend is een werkwijze voor het vervaardigen van stalen versterkende inzetstukken voor gietstukken van gietijzer (zie het Russische 15 uitvinderscertificaat nr. 534.302, Internationale klassificatie B22D 19/02, gepubliceerd op 5 november 1976) omvattende het opbrengen van een beschermende bekledingslaag door middel van het gieten van versterkende inzetstukken van een zacht staal in de holte van een vorm.

Deze werkwijze brengt bepaalde technische moeilijkheden mee welke 20 onderbreking van de bekleding tot gevolg heeft en de sterkte daarvan vermindert.

Beschrijving van de uitvinding

De uitvinding heeft het probleem van het verschaffen van een werkwijze voor het bereiden van stalen versterkende inzetstukken voor giet-25 stukken van gietijzer ten grondslag, met welke werkwijze het mogelijk is om spleten en holten te verkleinen en om de warmtegeleidbaarheid in het aanrakingsgebied tussen het basismateriaal en het op te brengen rna-teriaal te vergroten.

Het bovengenoemde probleem wordt opgelost doordat bij een werkwij-30 ze voor het bereiden van stalen verstevigende inzetstukken voor gietstukken van gietijzer omvattende het opbrengen van een laag staal op het oppervlak van de inzetstukken, volgens de uitvinding de laag staal op een inzetstuk opgebracht wordt door middel van het tenminste twee maal onderdompelen van het inzetstuk in een staalsmelt met een tempera-35 tuur die 15 a 60°C hoger is dan een smelttemperatuur van het staal, waarbij het inzetstuk elke keer gedurende 3 A 15 seconden in de smelt gehouden wordt.

Indien het inzetstuk twee keer in de smelt ondergedompeld is, is 8120431 2 een 6-12 mm dlkke staallaag op het inzetstuk gevormd, welke laag het oppervlak nauwsluitend, zonder tussenruimtes, bedekt.

De afwezigheid van de tussenruimte is te danken aan het feit dat wanneer het inzetstuk gedurende een korte tijdsduur van 3 a 15 seconden 5 in de smelt ondergedompeld wordt, het proces van het daaruit volgende stollen van het staal op de pijp de overhand heeft terwijl de proces-sen bestaande uit volumetrische krimp die de vorming van de tussenruimte veroorzaken niet plaats vinden. Indien het inzetstuk slechts een maal ondergedompeld wordt, is de bekleding niet dik genoeg om vorming 10 van scheuren te beletten.

De onderdompeltijd hangt af van de oververhittingstemperatuur van het staal en de vorm van de versterkende inzetstukken. Indien de onderdompelti jd minder dan 3 seconden is kan geen doorlopende laag gevormd worden van op het oppervlak van het inzetstuk gestold staal; de verkre-15 gen laag is onregelmatig. Indien de onderdompeltijd langer dan 15 seconden is, smelt de opgestolde laag af en worden de verstevigende inzetstukken thermisch gedeformeerd.

Indien de smelt minder dan 15°C oververhit wordt, is het niet raadzaam om de werkwijze uit te voeren, aangezien de vloeibaarheid van 20 het staal zo gering is dat de nadelen die in de stand der techniek be-staan niet vermeden kunnen worden.

Indien de smelt meer dan 60°C oververhit wordt, is het moeilijk het stolproces te regelen, aangezien dit bekort wordt en minder dan 3 seconden duurt.

25 Indien het inzetstuk minder dan twee maal in de smelt ondergedom peld wordt, heeft de bedekking een zodanige dikte dat indien deze in gietijzer gegoten wordt, gecarbureerd wordt en waarbij tijdens bedrijf het ontstaan van scheuren snel plaats vindt, hetgeen het breken van de versterking tot gevolg heeft. Er wordt de voorkeur aan gegeven dat bij 30 dergelijke gietstukken zoals koelplaten de inzetstukken 2-4 keer ondergedompeld worden. Ee groter aantal onderdompelingen veroorzaakt een we-zenlijke afname in de warmtegeleidbaarheid van het versterkende inzetstuk. Indien de bedrijfsomstandigheden geen aanzienlijke thermische ge-leidbaarheid van de gietstukken vereisen, bijvoorbeeld een vorm, demper 35 en dergelijke, is een groter aantal onderdompelingsstappen raadzaam en voorziet in een grotere sterkte van een gietstuk en zo in een langere levensduur daarvan.

Indien versterkende inzetstukken vervaardigd worden, en in het bijzonder koelpijpen voor koelplaten, is het raadzaam om de temperatuur 40 van de staalsmelt 30 a 40°C hoger dan de smelttemperatuur van het staal 8120431 3 te doen laten zijn.

Het is van voordeel dat voor het onderdompelen in de staalsmelt het inzetstuk met een laag reinigend vloeimiddel wordt bedekt. Het vloeimiddel kan op elke gebruikelijke wijze opgebracht worden, afhanke-5 lijk van de bijzondere omstandigheden.

Om het vloeimiddel in een werkzame toestand te brengen, is het raadzaam om het inzetstuk met een daarop gebrachte laag vloeimiddel (indien het koud is) gedurende 3 a 20 seconden boven het oppervlak van het gesmolten staal te houden.

10 In de praktijk is het goed om voordat het inzetstuk voor de laats- te maal in de staalsmelt wordt onderdompeld, een hoeveelheid van 1,5 gew.% aluminium en 2 gew.% silicium in die smelt in te brengen.

Het legeren van staal met silicium of aluminium, in het bijzonder gelijktijdig met zowel silicium als aluminium in de bovengenoemde hoe-15 veelheden maakt het mogelijk om de thermodynamische activiteit van koolstof wezenlijk te doen toenemen en om de diffusiecoefficient van koolstof in staal te verkleinen. Bij koelplaten vermindert dit de dif-fusie van koolstof in de bedekking uit het gietijzer, indien koelplaten gegoten worden, aanzienlijk en verbetert dienovereenkomstig de mechani-20 sche eigenschappen van de bedekking, hetgeen de levensduur van de koelplaten verlengt.

Beste wijze voor het uitvoeren van de uitvinding

De voorgestelde werkwijze voor het vervaardigen van versterkende inzetstukken werd op de experimentele installatie van aanvraagster be-25 proefd.

Versterkende pijpen van 60 mm diameter en 6 mm dik voor koelplaten beoogt voor gebruik in hoogovens, werden in een staalsmelt bevattende 0,1% en 0,25% koolstof bij een temperatuur van 1580°C ondergedompeld. Voor het onderdompelen werden de versterkende pijpen op een gebruike-30 lijke wijze bedekt met een reinigend vloeimiddel. Het onderdompelen werd in een niet gedeoxideerde smelt in een elektrische boogoven uitge-voerd. Door het twee maal onderdompelen van de pijpen en deze gedurende 10 seconden in de smelt te houden, werd een doorlopende 10 mm dikke laag gevormd die (zonder tussenruimte) innig gehecht was aan het lic-35 haam van de pijpen.

De versterkende pijpen met een opgestolde, 8-10 mm dikke laag werden gebruikt voor het vervaardigen van gietstukken, zoals koelplaten voor hoogovens, met een gewicht van 1,5 a 2,5 t.

Een pijp van 60 mm diameter, vervaardigd uit staal met 0,2% kool-40 stof en met een in hoofdzaak U-vormige gedaante werd twee keer in een 8120431 4 staalsoort ondergedompeld, die voor het daarin voor de laatste keer on-derdompelen van de pijp, gelegeerd werd met silicium (2%), aluminium, (1%), en silicium en aluminium (1% + 1%) en gedurende verschillende tijdsduur (2, 3, 12, 15, 16 sec) ondergedompeld. De temperatuur van het 5 metaal tijdens het onderdompelen werd zo gekozen dat de temperatuur van het metaal 12, 15, 25, 40, 60 en 65°C hoger was dan de liquidus temperatuur.

De resultaten van de beproeving van de vervaardigde versterkende inzetstukken zijn in de tabel gegeven: 10 nr. overver- dikte van de laag (mm) indien gedurende (sec) in de hittings smelt gehouden tempera- tuur, °C 2_3___5_12__15_16 15 1 2_3_4_5_6_7_8 1 12 0,7 1,3 1,7 2,4 2,3 1,5 2 15 0,6 1,0 1,5 2,2 1,3 0,6 3 25 0,5 0,9 1,3 1,5 0,8 0,4 4 40 0,3 0,6 0,5 0,4 0,2 0 20 5 60 0,2 0,4 0,5 0,3 0,1 0 6 65 0,1 0,2 0,1 0 0 0 nr. thermische geleidbaarheid kenmerk van de 25 _kcal/min h°C_bedekking_ 1__9_10_ 1 14 grote holten in de bedekking 2 28 gelijkmatig, dicht 3 27 30 4 28 5 27 6 26 een groot aantal niet bedekte delen 35 Zoals uit de tabel blijkt is, indien het inzetstuk in de smelt on dergedompeld wordt die minder dan 15°C oververhit is, de bedekking niet dicht is en spleten en holten heeft, hetgeen het warmtegeleidingsvermo-gen vermindert, terwijl het oververhitten met meer dan 60° een niet voldoend stollen van het staal op het oppervlak van het inzetstuk tot 40 gevolg heeft zodat een groot aantal delen onbedekt blijven.

8120431 5

Bij een onderdompeltijd van kleiner dan 2 seconden wordt bij een enkele temperatuur een volledige bedekking verschaft, terwijl het on-derdompelen gedurende meer dan 20 seconden tot het vervormen van de versteviging wat betreft de afmeting en vorm leidt.

5 Metallografische onderzoekingen (waaronder het gebruik van plaat- selijke rUntgenstraal microanalyse) van plaatjes die uit koelers gesne-den waren, toonden dat carburatie van de verstevigende pijpen niet plaats vond; er bevonden zich geen tussenruimten en holten tussen de pijp en de opgestolde laag, en tussen de opgestolde laag en het giet-10 ijzer waren de tussenruimten en holten tot 0,1 mm verminderd. De toena-me van de specifieke hoeveelheid metaal per pijp door de opgestolde laag draagt bij tot de vermindering van de tussenruimte tussen de laag en het gietijzer in samenhang met snellere stolling van de grenslaag en verbetert de sterkte van de versteviging als geheel.

15 De carburatiediepte van de gestolde laag was vergeleken met een groot aantal produktiegietstukken verminderd van 3 tot 0,8 mm, hetgeen te danken is aan de vermindering in de aanraaktijd tussen het vloeibare gietijzer en de gestolde laag alsmede aan het gebruik van de legerende elementen (silicium, aluminium), welke de diffusiesnelheid van koolstof 20 verminderen.

De levensduur van gietstukken hangt in aanzienlijke mate van de taaiheid van de verstevigende pijpen af. Uit beproevingen is gebleken dat bij veel produktiegietwerk, zoals koelplaten & = 10%, terwijl bij pijpen vervaardigd volgens de onderhavige uitvinding (5 = 24-29% (af-25 hankelijk van de chemische samenstelling van een pijp). De levensduur van de pijp wordt in hoofdzaak bepaald door scheuren die door thermi-sche deformatie op het uitwendige oppervlak van de pijp ontstaan.

Uit onderzoekingen is gebleken dat de voorgestelde werkwijze voor het vervaardigen van verstevigende inzetstukken het vermijden van een 30 tussenruimte en holtes, en een toename in thermische geleidbaarheid in het aanrakingsgebied van het verstevigingslichaam verschaft, bijdraagt tot het behoud van de rekbaarheid van de stalen versteviging, hetgeen positieve invloed heeft op de bedrijfsstabiliteit van de gietstukken.

Pijpen met 60 mm diameter en een dikte van 6 mm vervaardigd uit 35 staal met 0,1% koolstof, werden overeenkomstig de vereiste vorm gebo-gen, en het uitwendige oppervlak werd ontdaan van aanslag door hagel-stralen. Vervolgens werd met behulp van een ring een beschermende pijp op deze pijp gelast, welke beschermende pijp vervaardigd was uit een 6 mm dikke pijp met 80 mm diameter. Het materiaal van deze pijp was staal 40 bevattende 0,2% koolstof.

8120431 6

Om een door diffusie verkregen hechting tussen deze pijpen en het in de ruimte daartussen gegoten staal te verschaffen, werd het opper-vlak van deze pijpen bedekt met een reinigend vloeimiddel. Om het poe-dervormige vloeimiddel op het oppervlak van de pijpen vast te houden, 5 werd vernis gebruikt.

De beschermende pijpen werden zowel op het inwendige als op het uitwendige oppervlak bedekt met het vloeimiddel.

De samengevoegde pijpen werden in een passende inrichting gegre-pen en twee keer in vloeibaar staal dat 0,25% koolstof bevatte, gedom-10 peld. De pijpen werden in het vloeibare staal gedompeld tot het niveau van de afdichtringen. De temperatuur van het vloeibare staal lag binnen het gebied tussen 1545 en 1575°C . De pijpen werden gedurende 5 a 6 se-conden in het metaal gehouden.

Gebleken is dat gedurende deze onderdompelingsperiode een 5 § 8 mm 15 dikke laag op de pijpen gestold werd. Opgemerkt moet worden dat het staal de tussenruimte tussen de pijpen opvult en op het uitwendige oppervlak van de beschermende pijp stolt. Visueel onderzoek van de door-snede waar de beschermende pijpen aangebracht waren, gaf als resultaat dat geen scheuren aanwezig waren tussen het gegoten staal en de pij-20 pen.

Om de metallografische onderzoeken uit te voeren, werd de bovenge-noemde doorsnede afgesneden en de verkregen plaatjes uit de dwarsdoor-snede werden onderzocht. Uit de onderzoekingen bleek dat het vloeimiddel van het oppervlak van de pijpen door het vloeibare staal wegge-25 spoeld was. Het metaal dat de tussenruimte opvult had geen scheuren of pori'dn. De metallografische onderzoekingen toonden eveneens aan dat een overgangslaag was gevormd met een op diffusie berustende hechting tussen het staal dat de tussenruimte opvult en de pijpen. Deze factoren voorzien in het volledig opvullen van de tussenruimte tussen de verste-30 vigende pijp en de beschermende pijp.

De verkregen koelpijpen met de beschermende pijpen werden gebruikt voor het vervaardigen van koelplaten met een gewicht van 2,3 t en toe-gepast in hoogovens. Van de verkregen platen werden twee platen in een hoogoven aangebracht, en na 7 maanden bedrijf was het nauwsluitende ka-35 rakter van de vulling in de tussenruimte tussen de pijpen in deze platen niet verstoort.

Industriele toepasbaarheid

Inzetstukken vervaardigd in overeenstemming met de voorgestelde werkwijze kunnen worden gebruikt voor deurplaten en koelplaten in me-40 tallurgische ovens.

8 1 2 0 4 3 1

Claims (6)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van stalen verstevigende inzet-stukken voor gietijzeren gietstukken omvattende het opbrengen van een laag staal op het oppervlak van de inzetstukken, met het kenmerk, dat 5 de laag staal op een inzetstuk opgebracht wordt door middel van het tenminste twee maal onderdompelen van dit inzetstuk in een staalsmewlt met een temperatuur die 15 a 60°C hoger is dan de smelttemperatuur van het staal, waarbij het inzetstuk elke keer gedurende 3 a 15 seconden in de smelt gehouden wordt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de tempera tuur van de smelt 30 a 40°C hoger is dan de smelttemperatuur van het staal.

3. Werkwijze volgens conclkusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het inzetstuk voordat het ondergedompeld wordt, bedekt wordt met een laag 15 reinigend vloeimiddel.

4. Werkwijze volgens een van de conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het inzetstuk voor het onderdompelen gedurende 3 a 20 seconden boven het niveau van het gesmolten staal gehouden wordt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat voor 20 het onderdompelen van het inzetstuk in de staalsmelt, 2 gew.% silicium in de staalsmelt gebracht wordt.

6. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat voor het voor de laatste keer onderdompelen van het inzetstuk in de staalsmelt, 1,5 gew.% aluminium in die smelt ingebracht wordt. 8120431