RU2367539C2 - Method of receiving of steel castings - Google Patents

Method of receiving of steel castings Download PDF

Info

Publication number
RU2367539C2
RU2367539C2 RU2006126500/02A RU2006126500A RU2367539C2 RU 2367539 C2 RU2367539 C2 RU 2367539C2 RU 2006126500/02 A RU2006126500/02 A RU 2006126500/02A RU 2006126500 A RU2006126500 A RU 2006126500A RU 2367539 C2 RU2367539 C2 RU 2367539C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
model
shell
block
model block
steel
Prior art date
Application number
RU2006126500/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006126500A (en
Inventor
Игорь Георгиевич Сапченко (RU)
Игорь Георгиевич Сапченко
Сергей Геннадьевич Жилин (RU)
Сергей Геннадьевич Жилин
Олег Николаевич Комаров (RU)
Олег Николаевич Комаров
Original Assignee
Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Общество с ограниченной ответственностью "Амуртермит"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН, Общество с ограниченной ответственностью "Амуртермит" filed Critical Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority to RU2006126500/02A priority Critical patent/RU2367539C2/en
Publication of RU2006126500A publication Critical patent/RU2006126500A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2367539C2 publication Critical patent/RU2367539C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method includes manufacturing of model blocks, receiving of shell block moulds by application of layers of fireproof suspension on block, moulding of shell mould into refractory backing material, its tempering, ignition of model block. Model blocks are manufactured by pressing of thermite charge, containing iron-aluminium termite, ferroalloys and binder material. Model block is ignited by gas-flame burner for implementation of exothermic reaction with formation in shell mould of steel casting.
EFFECT: improvement of steel casting method.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к способам изготовления отливок с использованием термитной смеси и может быть использовано в машиностроительной отрасли.The invention relates to methods for manufacturing castings using a thermite mixture and can be used in the engineering industry.

Наиболее близким по технической сути к достигаемому результату является способ получения отливок в многослойных оболочковых неразъемных разовых формах, изготавливаемых с использованием выплавляемых, растворяемых или выжигаемых моделей однократного использования. В процессе литья по выплавляемым моделям (ЛВМ) выполняют следующие технологические операции: в пресс-формах изготовляют модели деталей и литниково-питающей системы, для чего используют воскообразные легкоплавкие материалы, составы на основе смол и пластмасс, сплавы солей. Модели соединяют в блоки (спаиванием, склеиванием, механическим скреплением) и наносят на них слои суспензии из связующего раствора и пылевидного огнеупорного материала. Слои суспензии для их упрочнения и лучшей взаимной связи обсыпают песком и сушат. Число наносимых слоев различно: от трех-четырех до 20 и более в зависимости от металлоемкости и назначения формы. Из полученной многослойной неразъемной оболочковой формы удаляют выплавлением, растворением или выжиганием модельный состав. В ряде случаев, в целях защиты оболочки от силовых и термических воздействий на последующих операциях блоки с готовой оболочкой до или после удаления моделей заформовываются в сыпучий или содержащий связующее опорный наполнитель.The closest in technical essence to the achieved result is a method for producing castings in multilayer shell one-piece single forms manufactured using smelted, soluble or burned single-use models. In the process of investment casting (LWM), the following technological operations are performed: models of parts and a gate-feeding system are made in molds, for which they use wax-like fusible materials, compositions based on resins and plastics, and alloys of salts. Models are connected into blocks (by soldering, gluing, mechanical bonding) and layers of a suspension of a binder solution and dusty refractory material are applied to them. The layers of the suspension are strewn with sand and dried for their hardening and better mutual connection. The number of layers applied varies: from three to four to 20 or more, depending on the intensity and purpose of the form. From the obtained multilayer inseparable shell mold, the model composition is removed by melting, dissolving or burning. In some cases, in order to protect the shell from power and thermal influences in subsequent operations, blocks with the finished shell before or after removal of the models are molded into a loose or containing a binder support filler.

Освобожденные от модельного состава оболочки отдельно или в опорном наполнителе прокаливают для удаления органических остатков модельных и связующих материалов, после чего горячие или охлажденные формы заливают расплавом [Специальные способы литья: Справочник/В.А.Ефимов, Г.А.Анисович, В.Н.Бабич и др.; Под общ. ред. В.А.Ефимова. - M.: Машиностроение, 1991. - С.197-230].The shells liberated from the model composition separately or in a support filler are calcined to remove organic residues of model and binder materials, after which hot or cooled molds are poured with melt [Special casting methods: Reference book / V.A. Efimov, G.A. Anisovich, V.N. Babich et al .; Under the total. ed. V.A. Efimova. - M .: Mechanical Engineering, 1991. - S.197-230].

Реализация способа позволяет обеспечить возможность изготовления фасонных отливок из любых литейных сплавов, в т.ч. сложных по конфигурации и тонкостенных, максимально приближенных по форме и размерам к готовой детали, что снижает трудоемкость и стоимость изготовления изделий, сокращается расход металла и инструмента, потребность в производственных площадях, станочном оборудовании и приспособлениях.The implementation of the method makes it possible to manufacture shaped castings from any cast alloys, including complex in configuration and thin-walled, as close as possible to the shape and size of the finished part, which reduces the complexity and cost of manufacturing products, reduces the consumption of metal and tools, the need for production facilities, machine tools and accessories.

Недостатками известного способа-прототипа являются: отсутствие возможности использования отходов металлургического производства; длительность технологического процесса получения отливок; большое количество операций, используемых в технологическом цикле.The disadvantages of the known prototype method are: the lack of the possibility of using waste metallurgical production; the duration of the casting process; a large number of operations used in the technological cycle.

Задачами заявляемого способа являются: использование отходов металлургического производства (окалины, стружки черных металлов) для получения стальных отливок; сокращение длительности технологического процесса получения отливок; сокращение числа операций, используемых в технологическом процессе.The objectives of the proposed method are: the use of metallurgical waste (scale, ferrous metal shavings) to obtain steel castings; reduction of the duration of the technological process for producing castings; reduction in the number of operations used in the process.

Указанные задачи достигаются заявляемым способом получения стальных отливок, включающим изготовление модельного блока, получение оболочковой неразъемной формы нанесением слоев огнеупорной суспензии на модельный блок, формовку оболочковой формы в огнеупорный наполнитель и ее прокалку, при этом модельные блоки изготавливают прессованием термитной шихты, содержащей железоалюминиевый термит, ферросплавы и связующий материал, воспламеняют модельный блок для осуществления экзотермической реакции с образованием в оболочковой форме стального расплава. Кроме того, воспламенение термитной смеси производят в верхней части модельного блока при помощи, например, газопламенной горелки.These tasks are achieved by the claimed method of producing steel castings, including the manufacture of a model block, obtaining a shell inseparable form by applying layers of refractory slurry to a model block, molding the shell form in a refractory filler and its calcination, while model blocks are made by pressing a thermite charge containing iron-aluminum termite, ferroalloys and a binder material, ignite a model block for an exothermic reaction to form a hundred flax melt. In addition, the ignition of the thermite mixture is produced in the upper part of the model block using, for example, a gas flame burner.

Известные признаки заявляемого способа: изготовление модельного блока, получение оболочковой неразъемной формы нанесением слоев огнеупорной суспензии на модельный блок, формовка оболочковой формы в огнеупорный наполнитель и ее прокалка.Known features of the proposed method: the manufacture of a model block, obtaining a shell integral form by applying layers of refractory suspension to a model block, molding the shell form into a refractory filler and its calcination.

Отличительные признаки: модельные блоки изготавливают прессованием термитной шихты, содержащей железоалюминиевый термит, ферросплавы и связующий материал, воспламеняют модельный блок для осуществления экзотермической реакции с образованием в оболочковой форме стального расплава.Distinctive features: model blocks are made by pressing a thermite mixture containing iron-aluminum termite, ferroalloys and a binder material, the model block is ignited to carry out an exothermic reaction with the formation of a steel melt in the shell form.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками и получаемыми техническими результатами достигается посредством использования в качестве компонентов прессуемой термитной шихты отходов металлургического производства, в частности окалины и стружки черных металлов; воспламенение модельного блока для осуществления экзотермической реакции с образованием в оболочковой форме стального расплава позволяет сократить длительность технологического процесса и число операций, устраняя из технологического процесса операции выплавления модельной массы из оболочковой формы и приготовления расплава жидкой стали в печах. Благодаря составу термитной шихты, включающему железоалюминиевый термит и ферросплавы, в процессе экзотермической реакции получают расплав стали заданного химического состава, который при затвердевании формирует тело отливки.A causal relationship between the distinguishing features and the obtained technical results is achieved through the use of metallurgical waste products, in particular scale and ferrous metal shavings, as components of the pressed thermite mixture; ignition of the model block for the exothermic reaction with the formation of a steel melt in the shell form allows to reduce the duration of the process and the number of operations, eliminating from the process the operations of smelting the model mass from the shell form and preparation of molten molten steel in furnaces. Due to the composition of the termite charge, including iron-aluminum termite and ferroalloys, in the process of exothermic reaction, a steel melt of a given chemical composition is obtained, which upon solidification forms the casting body.

Заявляемый способ получения стальных отливок осуществляется с помощью устройства, представленного на фиг.1 и 2, где на фиг.1 показан разрез литейной опоки перед воспламенением модельного блока, а на фиг.2 - разрез литейной опоки после формирования стальной отливки.The inventive method for producing steel castings is carried out using the device shown in figures 1 and 2, where figure 1 shows a section of a casting flask before ignition of the model block, and figure 2 is a section of a casting flask after forming a steel casting.

На фигурах представлен модельный блок 1 с нанесенной оболочковой неразъемной формой 2, установленной в опорном наполнителе 3, который засыпан в литейную опоку 4. К модельному блоку 1 подведена газопламенная горелка 5.The figures show a model block 1 with a coated shell integral form 2 installed in the supporting filler 3, which is poured into the casting flask 4. A gas flame burner 5 is brought to the model block 1.

Заявляемый способ получения стальных отливок осуществляют следующим образом.The inventive method for producing steel castings is as follows.

Прессованием металлотермической шихты, состоящей из железоалюминиевого термита (22% алюминиевого порошка, 52% окалины, 2% плавикового шпата, 19% молотого шамота, 5% формовочной глины), ферросплавов и воскообразного модельного материала, изготавливают модельный блок 1 с литниково-питающей системой (фиг.1). В качестве ферросплава может быть использован, например, для получения отливки из стали по химическому составу соответствующей Ст45 порошок ферросилиция ФС-45 фракции 0,5 мм, с содержанием кремния 44%, остальных элементов не более: S=0,02%, Р=0,05%, Аl=2%, Mn=0,6%, Cr=0,5%, С=0,2%. На модельный блок наносят слои суспензии из связующего раствора и огнеупорного материала, например графита, формируя оболочковую форму 2. Слои суспензии для их упрочнения и лучшей взаимной связи обсыпают графитом и сушат. Число наносимых слоев различно: от трех-четырех до 20 и более в зависимости от металлоемкости и назначения стальных отливок.By pressing a metallothermal charge consisting of iron-aluminum termite (22% aluminum powder, 52% scale, 2% fluorspar, 19% ground fireclay, 5% molding clay), ferroalloys and a waxy model material, model block 1 is made with a gating system ( figure 1). As a ferroalloy, it can be used, for example, to obtain steel castings according to the chemical composition of the corresponding St45, FS-45 ferrosilicon powder with a fraction of 0.5 mm, with a silicon content of 44%, the remaining elements no more than: S = 0.02%, P = 0.05%, Al = 2%, Mn = 0.6%, Cr = 0.5%, C = 0.2%. Layers of a suspension of a binder solution and refractory material, such as graphite, are applied to the model block, forming a shell form 2. The layers of the suspension are sprinkled with graphite for their hardening and better mutual connection and dried. The number of layers applied varies: from three to four to 20 or more, depending on the intensity and purpose of the steel castings.

В целях защиты оболочковой формы 2 от силовых и термических воздействий на последующих операциях модельный блок 1 с готовой оболочковой формой 2 помещают в опоку 4 и заформовывают в сыпучий или содержащий связующее опорный наполнитель 3. Оболочковую форму 2, установленную в опорный наполнитель 3 опоки 4, прокаливают для удаления органических остатков модельных и связующих материалов, в результате чего образуется пиролитический углерод, который усваивается образующимся в дальнейшем расплавом.In order to protect the shell mold 2 from force and thermal influences in subsequent operations, the model block 1 with the finished shell mold 2 is placed in the flask 4 and molded into a loose or containing binder support filler 3. The shell mold 2 installed in the support filler 3 of the flask 4 is calcined to remove organic residues of model and binder materials, as a result of which pyrolytic carbon is formed, which is absorbed by the melt that forms later.

После этого в горячей оболочковой форме 2, находящейся в опоке 4, производят воспламенение термитного материала литниково-питающей системы модельного блока, например, газопламенной горелкой 5. Процесс горения протекает быстро, последовательно распространяясь на весь объем термитного материала, и проходит в общем по экзотермической реакции:After that, in the hot shell form 2 located in the flask 4, the termite material of the gate-feeding system of the model block is ignited, for example, a gas-flame burner 5. The combustion process proceeds quickly, sequentially spreading over the entire volume of the termite material, and generally proceeds according to an exothermic reaction :

2Аl+Fе2О3=2Fe+Аl2O3+Q'p,2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3 + Q ' p ,

где Q'p - теплота экзотермической реакции, протекающей в оболочковой форме 2, обеспечивающая расплавление всех компонентов модельного блока 1.where Q ' p is the heat of the exothermic reaction occurring in shell form 2, providing the melting of all components of the model block 1.

При этом в оболочковой форме 2 образуется расплав стали, который затем затвердевает, формируя стальную отливку. В процессе прохождения термитной реакции образуется шлак, который всплывает в полном объеме в верхнюю часть оболочковой формы 2. Стальная отливка охлаждается в оболочковой форме 2 и извлекается из нее традиционным способом.In this case, a molten steel is formed in the shell mold 2, which then hardens, forming a steel casting. In the process of the termite reaction, slag is formed, which floats in full to the upper part of the shell mold 2. The steel casting is cooled in the shell mold 2 and is removed from it in the traditional way.

Данный способ осуществляется посредством использования традиционной оснастки и доступных материалов, что обеспечивает его промышленную применимость.This method is carried out through the use of traditional equipment and available materials, which ensures its industrial applicability.

Claims (2)

1. Способ получения стальных отливок, включающий изготовление модельных блоков, получение оболочковых неразъемных форм нанесением слоев огнеупорной суспензии на блок, формовку оболочковой формы в огнеупорный наполнитель и ее прокалку, отличающийся тем, что модельные блоки изготавливают прессованием термитной шихты, содержащей железоаюминиевый термит, ферросплавы и связующий материал, после прокалки воспламеняют модельный блок для осуществления экзотермической реакции с образованием в оболочковой форме стального расплава и последующим его затвердеванием.1. A method of producing steel castings, including the manufacture of model blocks, obtaining shell integral forms by applying layers of refractory slurry to the block, molding the shell shape into a refractory filler and its calcination, characterized in that the model blocks are made by pressing a thermite charge containing iron-aluminum termite, ferroalloys and the binder material, after calcination, the model block is ignited for an exothermic reaction to form a steel melt in the shell form and the subsequent conductive its solidification. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воспламенение термитной смеси производят в верхней части литниково-питающей системы при помощи, например, газопламенной горелки. 2. The method according to claim 1, characterized in that the ignition of the thermite mixture is carried out in the upper part of the gating system using, for example, a gas flame burner.
RU2006126500/02A 2006-07-20 2006-07-20 Method of receiving of steel castings RU2367539C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006126500/02A RU2367539C2 (en) 2006-07-20 2006-07-20 Method of receiving of steel castings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006126500/02A RU2367539C2 (en) 2006-07-20 2006-07-20 Method of receiving of steel castings

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006126500A RU2006126500A (en) 2008-01-27
RU2367539C2 true RU2367539C2 (en) 2009-09-20

Family

ID=39109647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006126500/02A RU2367539C2 (en) 2006-07-20 2006-07-20 Method of receiving of steel castings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2367539C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2634818C1 (en) * 2016-05-13 2017-11-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of producing steel castings from thermite charge

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЕФИМОВ В.А. Специальные способы литья. - М.: Машиностроение, 1991, с 197-230. ШКЛЕННИК Я.И. и др. Литье по выплавляемым моделям. - М.: Машиностроение, 1984, с.176-239. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2634818C1 (en) * 2016-05-13 2017-11-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of producing steel castings from thermite charge

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006126500A (en) 2008-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Boljanovic Metal shaping processes: casting and molding, particulate processing, deformation processes, and metal removal
EP1721689A4 (en) Process for producing cast item
Khan et al. Evolution of metal casting technologies—a historical perspective
US5678636A (en) Titanium horseshoe
US3441078A (en) Method and apparatus for improving grain structures and soundness of castings
CN1089195A (en) investment casting refractory material
RU2367539C2 (en) Method of receiving of steel castings
RU2314891C1 (en) Mold making method for casting with use of investment patterns
CN106734910A (en) A kind of method that use lost foam casting process carries out motorcycle precision part casting
US3605855A (en) Process for the making of metal moulds for a casting
Deore et al. A study of core and its types for casting process
CN101372033A (en) Self-spreading method for quickly casting armored vehicle aluminium alloy part or blank for emergency in battlefield
CN104014741A (en) Tilting pouring method for aluminum-silicon alloy casting for high-voltage switch and as well as special sand mold
RU2634818C1 (en) Method of producing steel castings from thermite charge
RU2367540C2 (en) Method of receiving of steel castings
Alting et al. Liquid Materials: Casting Processes
Gengel Foundry technologies and their influence on environment
GB1559585A (en) Nodularizing agent for cast iron and method of making same
CN104226898A (en) Investment casting method for bucket tooth
SU944744A1 (en) Method of producing multilayer shell casting moulds
Vasylkiv et al. Technological Methods of Workpieces Manufacturing Metal Casting
UA79708C2 (en) Method for steel casting
RU2402405C2 (en) Electromagnetic form-investment-pattern casting
RU2048955C1 (en) Method of making castings of ferrous and non-ferrous metals
Elanchezhian et al. Manufacturing Technology-I

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090726