PL63109B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 22.VI.1965 (P 109 682) 22.VI.1964 dla zastrz. 1—3 18.IX.1964dlazastrz.4 Szwecja 20.VHI.1971 63109 KI. 31 b2,41/10 MKP B 22 d, 41/10 UKD 621.746.328.3 Wspóltwórcy wynalazku: Jan Anders Stensson Lufberg, Per Davidson Wlasciciel patentu: Sandvikens Jernvterks Aktiebolag, Sandviken (Szwecja) Zatyczka denna do wlewnic Przedmiotem wynalazku jest zatyczka denna do wlew¬ nic, zwlaszcza do wlewnic napelnianych stopiona stala lub innym stopionym metalem od góry. Tego rodzaju wlewnice maja zazwyczaj w dnie otwór, ulatwiajacy od¬ rywanie wlewka od scian wlewnicy. Podczas odlewania, otwór ten jest zamkniety zatyczka denna.Znane sa zatyczki denne wlewnic, wykonywane z sza¬ motu. Wada lich jest to, ze podczas wytwarzania musza byc wypalane, ico 'powoduje zmiany ich wymiarów i ksztaltów, a poza tym ulegaja one wyzlabianiu pod wplywem strumienia metalu, splywajacego z góry, przy czym ich czastki mieszaja isie z odlewanym metalem.Ponadto, zatyczki szamotowe latwo przylegaja do wlew¬ ka po zakrzepnieciu metalu.W celu unikniecia tych niedogodnosci próbowano wykonywac zatyczki denne wlewnic z metalu, zwlaszcza z zeliwa, ale mimo pewnych zalet technicznych sa one zbyt kosztowne przy uzyciu na duza skale.Znany jest ponadto sposób wytwarzania wlewnic z wymurówka denna. Jest to tak zwana skorupowa meto¬ da formowania wlewnic przy uzyciu piasku kwarcowe¬ go i zywic termoutwardzalnych. Forma taka jest pod¬ parta od zewnatrz przez skorupe. Ta skorupowa meto¬ da formowania jest zasadniczo rózna od sposobu wy¬ twarzania jednolitej zatyczki wedlug wynalazku.Celem niniejszego wynalazku jest zatyczka denna do wlewnic, do odlewania stali i innych metali, o wyso¬ kiej odpornosci na zlobiace dzialanie metalu i o malej zdolnosci przylegania do stali.Cel ten zostal osiagniety dzieki temu, ze zatyczka 10 15 20 25 30 przynajmniej w czesci zwróconej do odlewanego metalu wykonana z drobnoziarnistego ogniotrwalego materialu zawiera organiczne spoiwo w ilosci 0,5—8% w stosun¬ ku wagowym, przy czym jej budowa jest scisla a po: wierzchnia zwrócona w strone odlewanego metalu jest gladka.Zastosowanie organicznego 'spoiwa nie stosowanego dotychczas w tego rodzaju zatyczkach stanowi o istotnej zalecie zatyczki dennej do wlewnic, która polega na tym, ze ulega ona rozpuszczeniu pod wplywem tempe¬ ratury plynnego metalu w taki sposób, ze metal tward¬ nieje zanim zatyczka zostanie rozpuszczona. Ma to te kolejna zalete, ze zatyczka jest latwa do usuniecia z wlewnicy po zakonczeniu procesu odlewu.Zatyczka wedlug wynalazku musi miec dostateczna, odpowiednia grubosc, a do jej wytworzenia musi byc uzyte odpowiedniego rodzaju spoiwo. Cechy przedmio¬ tu wynalazku sa wyjasnione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy wlewnicy z zatycz¬ ka denna wedlug wynalazku czesciowo w widoku, a fig. 2—4 — w powiekszonej skali odmiany zatyczki wedlug wynalazku.Wlewnica 10 (fig. 1) ma w dnie stozkowy otwór 11, zwezajacy sie ku dolowi. Otwór ten ulatwia odrywanie wlewka od wlewnicy po odlaniu, a podczas procesu od¬ lewania jest on zamkniety dopasowana zatyczka 12. Za¬ tyczka wedlug wynalazku jest wykonana z drobnoziar¬ nistego, ogniotrwalego materialu i spoiwa. Zatyczka 12 jest w calosci wykonana z tego samego materialu, nato¬ miast zatyczka 15 przedstawiona na fig. 2 sklada sie z 631093 dwóch warstw, z których kazda zawiera drobnoziarni¬ sty, ogniotrwaly material, ale material w górnej war¬ stwie ma wieksza odpornosc na dzialanie ciepla niz w warstwie dolnej.W zatyczce 12 material ogniotrwaly ma srednia wiel¬ kosc ziaren korzystnie 0,01—1,0 mm. Korzystnie wiel¬ kosc ta waha sie w granicach 0,05—0,6 mm, a dla nie¬ których celów wynosi 0,1—0,5 mm. W celu unikniecia przedostawania sie 'stopionego metalu pomiedzy ziarno, powodujacego przyleganie zatyczki do wlewka, material zatyczki nie powinien byc zbyt gruby. Material ten mo¬ ze byc kwasny, obojetny lub zasadowy i moze skladac sie z naturalnego piasku, kwarcu, dolomitu, oliwimu lub podobnych.Ogniotrwaly material powinien miec taka wielkosc ziaren, aby w 80—100% przechodzil przez sito 18 wedlug amerykanskiej skali sitowej (otwór 1,0 mm). Za¬ wartosc ziaren o mniejszych wymiarach moze sie zmie^ niac. Stosuje sie material, którego wiekszosc przechodzi przez sito 200 (0,075 mm), ale w praktyce czesto stosu¬ je sie materialy, których 50%, a nawet 75% lub wiecej nie przechodzi przez sito 200. Zadowalajace wyniki uzy¬ skuje sie stosujac piasek o wielkosci ziaren 0,075—0,6 mm.Oprócz wspomnianego, drobnoziarnistego materialu ogniotrwalego do wytwarzania zatyczek wedlug wyna¬ lazku mozna stosowac mala domieszke wlóknistego ma¬ terialu ogniotrwalego, na przyklad azbestu lub welny skalnej, w ilosci zwlaszcza do. 5%. Jako organiczne spoiwo stosuje sie korzystnie klej zywiczny lub synte¬ tyczny. Klej z zywicy furamowej z utwardzaczem, zwla¬ szcza z kwasem fosforowym, nadaje sie szczególnie do¬ brze, gdyz twardnieje samorzutnie w temperaturze po¬ kojowej, dzieki czemu zbedne jest ogrzewanie zatyczek i osiaga sie wysoki stopien dokladnosci przy ich wy¬ twarzaniu. Udzial spoiwa organicznego wynosi 0,5—8%, zwlaszcza 0,5—4,5%, a korzystnie 1—3% w stosunku wagowym.Zatyczka wedlug wynalazku zawiera wiec w stosunku . wagowym jako glówne skladniki 99,5—95,5%, korzyst¬ nie 99—97% materialu ogniotrwalego oraz 0,5—4,5%, korzystnie 1—3% organicznego spoiwa. Niewielka ilosc materialu ogniotrwalego, zwlaszcza do 5% w stosunku wagowym calosci skladu, moze byc w postaci wlókni¬ stego materialu ogniotrwalego, jak wyzej wspomniano.Równiez niewielka czesc ogniotrwalego materialu moz¬ na zastapic substancja organiczna, na przyklad masa papiernicza lub podobna, w ilosci na przyklad 2—3% wagowych w stosunku do calego skladu.Po zmieszaniu wszystkich (skladników calosc moze byc, w celu zwiekszenia zwartosci, poddawana wibro¬ waniu, ubijaniu i/lub prasowaniu, na przyklad w prasie hydraulicznej. W pewnych przypadkach celowe jest lek¬ kie ogrzanie, aby spowodowac stwarnienie kleju. Za¬ bieg ten nie jest konieczny przy uzyciu klejów, które twardnieja samorzutnie w temperaturze pokojowej, jak klej z zywicy furanowej.Zatyczka denna wedlug wynalazku typu jednolitego, jak uwidoczniona na fig. 1 zawiera w stosunku wago¬ wym na przyklad 2% kleju z zywicy furanowej, a resz¬ te stanowi piasek jeziorowy, zawierajacy okolo 90% SiC2 i majacy ziarna o sredniej wielkosci okolo 0,27 mm.Jednolita zatyczka 12 korzystnie zawiera ogniotrwaly material o stosunkiowo duzej odpornosci na dzialanie 4 ciepla, na przyklad piasek o wysokiej zawartosci SiC2, korzystnie powyzej 80%, wzglednie piasek oliwinowy.Odpornosc piasku kwarcowego na dzialanie ciepla wzra¬ sta bowiem ze wzrostem zawartosci Si02- Zatyczka 15 (fig. 2) sklada sie z dwóch warstw, przy czym warstwa górna 13 styka sie ze stopionym metalem, a warstwa dolna 14 nadaje zatyczce konieczna wytrzymalosc me¬ chaniczna.Górna warstwa powinna zawierac ogniotrwaly mate¬ rial o bardzo duzej odpornosci na dzialanie ciepla i in¬ nych pozadanych wlasciwosciach, a mianowicie powin¬ na ona byc odporna na zlobiace dzialanie strumienia j metalu i wskazane jest, aby nie ulegla zwilzeniu przez \ stopiony metal, a to w celu unikania przylegania zaty- • j czek do wlewka. Takie przyleganie moze byc powodo¬ wane przez przypiekanie materialu zatyczki do wlewka.Przecietna wielkosc ziaren i zawartosc organicznego spoiwa moga byc tu takie same, jak podano w odnie¬ sieniu do zatyczki 12.Poniewaz warstwa górna 13 jest ciensza od warstwy dolnej 14, przeto nalezy do jej wytwarzania stosowac w sposób gospodarczo uzasadniony materialy wyzszej jakosci i kosztowniejsze niz w przypadku zatyczki 12, wykonanej z jednolitego materialu.W warstwie 13 na przylklad stosuje sie piasek cyrko¬ nowy, tlenki metali takich, jak cyrkon, aluminium, magnez, chrom lub inne materialy o wspomnianych wlasciwosciach. Niekiedy mozna stosowac wypalany lub nie wypalany dolomit lub wapien. Material w tej warstwie powinien miec odpornosc na dzialanie ciepla wieksza niz zwykly piasek kwarcowy, a temperature spiekania wyzsza od temperatury stopionego metalu, zwykle stali, korzystnie lezaca powyzej 1500°C. Piasek cyrkonowy ma temperature spiekania okolo 1800°C, podczas gdy dla piasku kwarcowego wynosi ona okolo 1400°C.Warstwa wolna 14, bedaca warstwa nosna, moze byc wykonana z tanszego materialu ogniotrwalego, o niz¬ szej odpornosci na dzialanie ciepla, na przyklad z pia¬ sku kwarcytowego lub oliwinowego. Mozna tez stoso¬ wac tu sortowana rude, sadze weglowa, grafit, weglik krzemu, zmielony, lekki cement oraz piasek o* stosunko¬ wo malej zawartosci Si02, jak na przyklad piasek. for¬ mierski, piasek jeziorowy i podobne. Ze wzgledu na mniejsza odpornosc na dzialanie ciepla warstwa ta mo¬ ze ulegac ponownemu spiekaniu, co nie przynosi jednak szkody. Wielkosc ziaren oraz zawartosc spoiwa powin¬ na byc w tej warstwie w przyblizeniu taka sama, jak to podano wyzej w odniesieniu do zatyczki 12. Zawartosc spoiwa moze tu jednak byc nieco wyzsza, na przyklad do 6%.Warstwa górna 13 ma grubosc pozwalajaca na pew¬ nosc jej dzialania. Stwierdzono, ze odpowiednia jest grubosc 1 — 20 mm, czesto 3—10 mm. Skladniki obu warstw umieszcza sie oddzielnie przez wibrowanie, ubi¬ janie i/lub prasowanie, jak wyzej wspomniano.Dwuwarstwowa zatyczka wedlug wynalazku w sto¬ sunku wagowym zawiera 3—7%, korzystnie 4—6% pia¬ sku cyrkonowego, tworzacego górna warstwe, 90—94%, korzystnie 91—93% materialu o mniejszej odpornosci cieplnej, tworzacego warstwe dolna oraz 1—4,5%, ko¬ rzystnie 2—4% kleju zywicznego lub podobnego. Za¬ wartosc spoiwa moze byc jednakowa w obu warstwach lub nieco wieksza w warstwie dolnej.Warstwy 13 i 14 nie odcinaja sie ostro od siebie,5 63109 6 lecz zmieniaja sie stopniowo. Podobnie mozna tez sto¬ sowac wiecej niz dwie warstwy i zatyczka taka sklada sie z kilku warstw o stopniowo zmieniajacych sie wla¬ sciwosciach. Mozna na przyklad wykonac dwuwarstwo¬ wa zatyczke, jak udowodniono na fig. 2, o warstwie górnej bardziej odpornej na dzialanie ciepla, a nastep¬ nie, w sposób nizej opisany, wytworzyc dodatkowo cienka warstwe wierzchnia.Waznym powodem, dla którego zatyczka powinna byc mozliwie scisla, jest to, ze jej przewodnictwo cieplne powinno byc wysokie. Jezeli cieplo jest odprowadzane od dna wlewka bardzo szybko, wówczas srodek krzep¬ niecia lezy we wlewku nisko, co sprzyja obnizaniu nad- lewu wlewka. Zatyczka wedlug wynalazku jest pod tym wzgledem korzystna w uzyciu, gdyz tansze gatunki pia¬ sku, zawarte w warstwie dolnej 14, maja ogólnie biorac lepsze przewodnictwo cieplne niz kosztowniejsze mate¬ rialy w warstwie górnej 13. W celu polepszenia prze¬ wodnictwa cieplnego, zatyczka wedlug wynalazku jest zaopatrywana w wyciecia lub nie uwidocznione na ry¬ sunku wkladki albo warstwy o dobrym przewodnictwie cieplnym.Zatyczke wedlug wynalazku wykonuje sie bez wypa¬ lania czy spiekania, co w porównajnki do znanych za¬ tyczek daje duza korzysc, poniewaz pozwala na utrzy¬ manie tolerancji produkcyjnych w waskich granicach. W przypadkach niektórych spoiw imoze byc konieczne pew¬ ne, lekkie ogrzewanie, które jednak nie wplywa zasad¬ niczo na ksztalt zatyczki. Przy uzyciu spoiwa twardnie¬ jacego samorzutnie w temperaturze pokojowej, na przy¬ klad w przypadku kleju z zywicy furanowej, ogrzewanie nie jest w ogóle potrzebne.Zatyczka opisana wyzej w przykladach jej wykona¬ nia jest pokryta cienka warstwa tlenu, odpornego na dzialanie ciepla. Osiaga sie to na przyklad przez zrasza¬ nie plomieniowe. Ta cienka warstwa moze skladac sie z tlenku cyrkonu lub tlenku chromu, wzglednie innego, podobnego tlenku ogniotrwalego albo innej substancji o wysokiej odpornosci cieplnej. W ten sposób uzyskuje sie lepsza odpornosc zatyczki na zlobiace dzialanie stru¬ mienia metalu i zmniejsza sie zdolnosc przylegania ich do odlanego metalu.Inny przyklad wykonania zatyczki, pozwalajacy na zwiekszenie odpornosci zatyczki na zlobiace dzialanie metalu, jest uwidocznione na fig. 3. Górna warstwa za¬ tyczki 20 jest pokryta metalowa warstwa 21, która mo¬ ze byc zakotwiona w zatyczce za pomoca gwozdzi 22 lub tym podobnych. Przy odlewaniu stali mozna stoso¬ wac" warstwe stalowa o grubosci na przyklad 0,5 m.Warstwa ta stanowi czasowe zabezpieczenie w poczat¬ kowym okresie odlewania, po czym topi sie i miesza z wlewkiem. Taka warstwe mozna stosowac zarówno do zatyczek jednolitych (fig. 1), jak i do zatyczejc zlozo¬ nych (fig. 2). Ta metalowa warstwa moze wystawac ku górze w postaci kolnierza 23, zapobiegajacego rozpry¬ skiwaniu sie metalu i tworzeniu fald.Na fig. 3 uwidoczniono takie skierowane ku górze wglebienie 24 w dnie zatyczki, pozwalajace na za¬ oszczedzenie materialu. Wytrzymalosc mechaniczna za¬ tyczki jest dostateczna, gdyz sklepienie dziala na na- 5 chylone brzegi. Takie wglebienia mozna stosowac rów¬ niez w innych wykonaniach zatyczki wedlug wynalazku.Na fig. 4 uwidoczniono zatyczke 30, majaca wglebie¬ nie 31, w górnej czesci, a to w celu wyeliminowania rozpryskiwania i falowania metalu oraz zmniejszenie zlobienia wlewnicy przez gwaltowny przeplyw boczny, powstajacy z chwila osiagniecia przez metal dna wlew¬ nicy. Powierzchnia Wlewka jest takze lepsza, jezeli ogra¬ nicza sie powstawanie fal i 'rozpryskiwanie metalu. Za¬ tyczka wedlug fig. 4 jest wykonana z materialu jedno¬ litego lub jako zlozona, a takze moze byc pokryta ochronna warstwa metalowa, jak na fig. 3.W celu okreslenia odpornosci zatyczek wedlug wyna¬ lazku na zlobiace dzialanie stopionego metalu, prze¬ prowadzono porównawcze badania z tymi zatyczkami oraz znanymi zatyczkami szamotowymi. Do zatyczek wprowadzono radioaktywna substancje i po procesie odlewania rejestrowano fotograficzne wzrosty zawiera¬ jace te substancje. Stwierdzono, ze ilosc tych wzrostów w przypadku zatyczki wedlug wynalazku byla trzykrot¬ nie mniejsza niz przy stosowaniu zatyczki szamotowej. PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Zatyczka denna do wlewnic, do odlewania stali i innych metali, posiadajaca wysoka odpornosc na zlo¬ biace dzialanie metalu i mala zdolnosc przylegania do stali, przynajmniej w czesci zwróconej do odlewanego metalu wykonana z drobnoziarnistego, ogniotrwalego materialu, znamienna tym, ze czesc zatyczki z drobno¬ ziarnistego, ogniotrwalego materialu zawiera organiczne spoiwo w ilosci 0,5—8% w stosunku wagowym.

2. Zatyczka wedlug zastrz. 1, znamiena tym, ze spoi¬ wo zawiera klej zywiczny ulegajacy samorzutnemu twardnieniu w pokojowej temperaturze, zwlaszcza klej z zywicy furanowej z utwardzaczem, w szczególnosci z kwasem fosforowym.

3. Zatyczka wedlug zastrz. 1, 2, znamienna tym, ze sklada sie co najmniej z dwóch warstw z ogniotrwalego materialu drobnoziarnistego i organicznego spoiwa, przy czym powierzchnia zwrócona do odlewanego metalu jest pokryta cienka warstwa z tlenku glinowego, tlenku chromu, tlenku cyrkonu lub podobnego tlenku, odpor¬ nego na dzialanie ciepla a warstwa ta jest wykonana przez zraszanie plomieniowe lub podobna metoda.

4. Odmiana zatyczki wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze jej powierzchnia zwrócona do odlewanego meta¬ lu jest pokryta cienka warstwa metalu o wyzszej tem¬ peraturze topnienia niz odlewany metal. 15 20 25 30 35 40 45 50KI. 31 b2,41/10 63109 MKP B 22 d, 41/10 Fig.1 Fig. 3 V .-23 "7 Fig.2 Fig. U WDA-l. Zam. 930, naklad 250 eez. PL PL