RO126202B1

RO126202B1 - Sistem de răcire pentru o formă de turnare a aliajelor feroase

Info

Publication number: RO126202B1
Application number: ROA200900870A
Authority: RO
Inventors: Dumitru Mihai; Dorel Butnaciuc; Igor Creţescu; Constantin Marin Antohi
Original assignee: Dumitru Mihai; Dorel Butnaciuc; Igor Creţescu; Constantin Marin Antohi
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2012-10-30
Also published as: RO126202A2

Description

Invenția se referă la un sistem de răcire, pentru o formă de turnare a aliajelor feroase, destinat proceselor de solidificare-cristalizare ale aliajelor feroase, după turnare.

Sunt cunoscute diverse sisteme de răcire clasice, în care agentul de răcire, cel mai uzual folosit, este apa, putând fi folosite însă și alte fluide de răcire. De exemplu, documentul de brevet FR 1243866 prezintă o lingotieră și un sistem de producere a lingourilor cu solidificare accelerată, compus dintr- o incintă de turnare a metalului lichid și o armătură externă, între cele două părți fiind dispusă o serpentină sau o rețea de tuburi metalice, pentru circularea unui fluid de răcire a metalului turnat, care poate fi apa, aerul comprimat sau vapori etc., răcirea lingoului putând fi accelerată și prin scufundarea graduală a lingotierei într-un lichid răcit. De asemenea, documentul de brevet RO 100287 prezintă o instalație de turnare cu răcire accelerată a lingoului, cu posibilitatea recuperării energiei calorice a acestuia, compusă dintr-un corp metalic cu pereți dubli, pentru umplere cu metal turnat și răcirea acestuia, prin circularea unui lichid de răcire prin interiorul peretelui dublu, prin intermediul unui distribuitor ce comunică cu interiorul peretelui dublu, prin niște fante de intrare/ieșire a lichidului.

Aceste sisteme, folosind predilect apa, pentru răcire, prezintă o serie de dezavantaje, legate de necesitatea tratării apei de răcire, precum și de limitarea posibilității de folosire a acesteia, la temperaturi mai mici de 0°C, ceea ce determină un gradient termic mai scăzut și, respectiv, prelungirea timpului de solidificare a materialelor turnate.

Necesitatea tratării apei de răcire este determinată de prezența sărurilor de calciu și magneziu, care, la temperaturi ridicate, formează depuneri pe circuitul de răcire, sub formă de piatră de cazan.

Problema pe care o rezolvă invenția constă în tratarea parțială a apei de răcire, astfel încât să se scurteze timpul de obținere a semifabricatului, concomitent cu îmbunătățirea proprietăților mecanice ale acestuia și cu realizarea unei economii de timp și reactivi, cu dispozitive specifice ale instalației de răcire, care să permită și posibilitatea folosirii acesteia, în domeniul temperaturilor negative.

Sistemul de răcire, pentru o formă de turnare, propus, rezolvă această problemă tehnică, prin aceea că, pentru accelerarea proceselor de solidificare-cristalizare ale aliajului turnat, este alcătuit dintr-o manta aferentă formei de turnare, ce înconjoară exteriorul acesteia, cu excepția părții superioare, având niște canale cu perete metalic, tip țeavă, de circulare a unui lichid de răcire, cu o viteză de 0,2...5 m/s, lichid care este alcătuit dintr-o soluție pe bază de Co sau/și Ni, pentru formarea căreia, sistemul de răcire mai cuprinde și un dispozitiv de dozare, precum și un aparat frigorific încorporat, pentru răcire în intervalul -5...+5°C, și un dispozitiv de magnetizare, pentru o magnetizare de saturație, mai mare de 500 Gs, a agentului de răcire.

Compoziția apei parțial tratată este modificată prin dozarea ionilor cu proprietăți feromagnetice, menționați, urmată de două trepte succesive, de răcire și magnetizare.

Magnetizarea se realizează cu ajutorul unor dispozitive care permit obținerea unor fluide magnetice cu valori de magnetizare de saturație de circa 500 Gs, care au fost descrise în brevete din literatura de specialitate (RO 103311 și 97603).

Treapta de răcire este realizată cu ajutorul unui agregat frigorific, care poate răci fluidul feromagnetic astfel obținut, din apa în care s-au dozat ioni feromagnetici (Co (II); Ni (II) ) cu o concentrație cuprinsă între 50 și 100 Co (Ni) g/L, în domeniul temperaturilor cuprinse între -2 și +5°C.

Sistemul de răcire, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- îmbunătățirea calității suprafeței și a calității structurale a pieselor turnate, folosind apa de răcire magnetizată, în comparație cu sistemul clasic de răcire;

RO 126202 Β1

- scurtarea timpului de solidificare, datorită obținerii unor gradienți termici mai mari, 1 prin posibilitatea răcirii sub temperatura de 0°C, datorită prezenței sărurilor de nichel;

- evitarea apariției defectelor de turnare, prin acțiunea câmpului magnetic asupra 3 aliajelor feroase turnate.

Invenția este prezentată pe larg, în continuare, în legătură și cu fig. 1...2, care 5 reprezintă:

- fig. 1, descrierea procesului de răcire neconvențională, aferentă unei instalații de 7 turnare a aliajelor feroase;

- fig. 2, detalii asupra rolei de turnare, răcită neconvențional.9

Piesa turnată 1 și, respectiv, o maselotă 3, se formează prin turnarea aliajului feros topit, prin intermediul unei rețele de turnare 2.11

Conform invenției, pentru accelerarea proceselor de solidificare-cristalizare ale aliajului turnat, întreg ansamblul este amplasat într-o ramă specială 4, umplută cu nisip 5,13 și înconjurată cu sistemul de răcire, conform invenției, având o manta 6 și niște ștuțuri de alimentare 7A, 7A' și 7A și, respectiv, niște ștuțuri de evacuare 7B, 7B' și 7B.15

Sistemul de răcire cu manta 6, aferentă formei de turnare 2, ce înconjoară exteriorul acesteia, cu excepția părții superioare, are niște canale cu perete metalic, tip țeavă a, de17 circulare a unui lichid de răcire, cu o viteză de 0,2...5 m/s, lichid care este alcătuit dintr-o soluție pe bază de Co sau/și Ni, pentru formarea căreia, sistemul de răcire mai cuprinde și 19 un dispozitiv de dozare 10, precum și un aparat frigorific 9, încorporat, pentru răcire în intervalul -5...+5°C, și un dispozitiv de magnetizare 8, pentru o magnetizare de saturație, mai 21 mare de 500 Gs, a agentului de răcire.

Magnetizarea realizată cu ajutorul unuia sau mai multor dispozitive de magnetizare 23 8, descrise în diverse brevete (RO 103311 și 97603), permite obținerea unor fluide magnetice cu valori de magnetizare de saturație de circa 500 Gs. 25

Cu ajutorul aparatului frigorific 9, fluidul feromagnetic, obținut din apa în care s-au dozat ioni feromagnetici (Co (II); Ni (II)) cu concentrație cuprinsă între 50 și 100 Co (Ni) g/L, 27 este răcit în domeniul temperaturilor cuprinse între -2 și +5°C.

Agentul de răcire este realizat pe bază de săruri de nichel și apă demineralizată, 29 dozate în dispozitivul de dozare 10.

Agentul de răcire este recirculat într-un vas 11, în care apa demineralizată este 31 dozată la începutul procesului și este completată pe parcurs, cu ajutorul ventilului 12.

în continuare, se prezintă două exemple de realizare a invenției propuse.33

Exemplul 1. în dispozitivul de dozare a ionilor de nichel 10, din fig. 1, se amplasează o coloană cu rășină cationică, adusă în forma Ni (II).35

La ieșirea din dispozitivul 10, apa va avea un conținut, în săruri de nichel, de 80 g/L, care permite răcirea avansată și sub temperatura de îngheț a apei, răcire realizată cu ajutorul 37 agregatului frigorific 9.

în continuare, apa răcită este trimisă în dispozitivul de magnetizare 8 (RO 103311),39 care asigură fluidului magnetic o magnetizare de saturație de circa 500 Gs.

Viteza de circulație a apei de răcire este cuprinsă între 0,2 și 5 m/s, în funcție de 41 masa piesei turnate. Sistemul de răcire este realizat de o manta 6, prin care circulă o serpentină formată din țevile a. 43

Timpul de răcire a piesei cu dimensiuni de φ = 1990, I = 1090 mm, având masa de 2105 kg, a fost de 55000 s, la o viteză de circulație a apei de 3 m/s și o temperatură de -2 °C. 45

Materialul folosit la turnare este GS 20 Mn 5 DIN - Germania. Proprietățile fizico-mecanice ale piesei turnate sunt prezentate în tabel. 47

RO 126202 Β1

Tabel

Nr. crt.	Rezistența la rupere Rm fMpal	Rezistența la curgere Rp₀₇[Mpa]	Alungirea A5 [%]	Reziliența (ISO-V) fdaJ/cm²l
Răcire clasică	650	300	22	55
Răcire cu apă ionizată și magnetizată	747, 5	340	24, 3	60, 58

Exemplul 2. Diferența față de exemplul 1 constă în amplasarea coloanei cationice înaintea rezervorului și generarea ionilor de Ni (II) cu ajutorul unui sistem electrochimie, 11 prevăzut cu anod solubil de nichel, astfel încât conținutul de săruri să fie identic, aproximativ de 80 g/L.

Caracteristicile piesei turnate sunt similare celor de la exemplul 1.

RO 126202 Β1

Claims

Sistem de răcire, pentru o formă de turnare a aliajelor feroase, pentru accelerarea 3 proceselor de solidificare-cristalizare ale aliajului turnat, alcătuit dintr-o manta (6) aferentă formei de turnare, ce înconjoară exteriorul acesteia, cu excepția părții superioare, având 5 niște canale cu perete metalic, tip țeavă (a), de circulare a unui lichid de răcire, cu o viteză de 0,2...5 m/s, caracterizat prin aceea că lichidul de răcire menționat este alcătuit dintr-o 7 soluție pe bază de Co sau/și Ni, pentru formarea căreia, sistemul de răcire mai cuprinde și un dispozitiv de dozare (10), precum și un aparat frigorific (9), încorporat, pentru răcire în 9 intervalul -5...+5°C, și un dispozitiv de magnetizare (8), pentru o magnetizare de saturație, mai mare de 500 Gs, a agentului de răcire. 11