RU2643850C1

RU2643850C1 - Method for producing thin-walled tube blank

Info

Publication number: RU2643850C1
Application number: RU2016148773A
Authority: RU
Inventors: Илья Валерьевич Чуманов; Валерий Иванович Чуманов; Андрей Николаевич Аникеев; Дмитрий Владимирович Сергеев
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-02-06

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes introduction of dispersed particles of carbide tungsten in the casting mould, rotation of the casting mould at a 800 Rpm rate, at which the uniform particle distribution is carried out over the entire surface of the mould, and pouring steel melt into the mould. After solidification of the melt, the casting having outer layer of carbide-reinforced tungsten is removed.

EFFECT: steel thin-walled tube blanks have high hardness and wear resistance.

1 dwg,1 ex

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению стальной трубной заготовки с упрочненной внешней поверхностью, твердой дисперсной фазой, которая может быть применена в металлургической и других отраслях промышленности.The invention relates to foundry, in particular to the production of a steel pipe billet with a hardened outer surface, a solid dispersed phase, which can be used in metallurgical and other industries.

Известен способ получения стальной трубной заготовки, включающий в себя подачу расплава из сталеразливочного ковша во вращающуюся горизонтальную литейную форму, с одновременной подачей дисперсных частиц различной плотности. При этом подача частиц происходит последовательно весь период разливки, а именно после заливки 25% расплава подачу карбида вольфрама прекращают, после в струю расплава подают частицы карбида кремния и одновременно увеличивают вращение формы до 800 об/мин, после заливки 75% расплава, в струю расплава заканчивается подача частиц карбида кремния и начинается подача частиц карбида титана, и одновременно уменьшают скорость вращения до первоначального значения 600 об/мин (RU №2443505, B22D 13/00, опубл. 27.02.2012). Способ обеспечивает получение трубной заготовки с высокими жаропрочными свойствами в средней части и высокими прочностными свойствами на внутренней и внешней поверхности. Однако таким способом возможно получать только толстостенные отливки, и невозможно получить тонкостенную отливку с упрочненным поверхностным слоем.A known method of producing a steel pipe billet, which includes the supply of melt from a steel pouring ladle into a rotating horizontal casting mold, while feeding dispersed particles of various densities. In this case, the particles are fed sequentially throughout the casting period, namely, after pouring 25% of the melt, the supply of tungsten carbide is stopped, then silicon carbide particles are fed into the melt stream and at the same time the mold rotation is increased to 800 rpm, after pouring 75% of the melt into the melt stream the supply of particles of silicon carbide ends and the supply of particles of titanium carbide begins, and at the same time reduce the rotation speed to the initial value of 600 rpm (RU No. 2443505, B22D 13/00, publ. 02.27.2012). The method provides a tube billet with high heat-resistant properties in the middle part and high strength properties on the inner and outer surfaces. However, in this way it is possible to obtain only thick-walled castings, and it is impossible to obtain a thin-walled casting with a hardened surface layer.

В качестве ближайшего аналога выбран способ формирования трубной заготовки методом центробежного литья, включающий в себя заливку расплава во вращающуюся вокруг горизонтальной оси литейную форму и присадку тугоплавких частиц через дозатор в струю металла (RU №2381087, B22D 13/00, опубл. 10.02.2010).As the closest analogue, the method of forming a pipe billet by centrifugal casting was chosen, which includes pouring the melt into a mold that rotates around a horizontal axis and adding refractory particles through a batcher into a metal stream (RU No. 2381087, B22D 13/00, published on 02/10/2010) .

Недостатком способа является то, что в случае получения тонкостенных отливок имеет место разность плотностей дисперсных частиц и металла, что в процессе кристаллизации приведет к выталкиванию частиц с внешнего слоя в тело отливки.The disadvantage of this method is that in the case of thin-walled castings there is a difference in the densities of the dispersed particles and the metal, which during crystallization will lead to the expulsion of particles from the outer layer into the body of the casting.

Задачей изобретения является получение тонкостенной стальной трубной заготовки с упрочненным внешним слоем из дисперсных частиц.The objective of the invention is to obtain a thin-walled steel pipe billet with a hardened outer layer of dispersed particles.

Указанная задача решается тем, что способ получения тонкостенной стальной трубной заготовки центробежным литьем, включающий вращение литейной формы, заливку во вращающуюся форму расплава и подачу дисперсных частиц карбида вольфрама, отличается тем, что подачу дисперсных частиц карбида вольфрама в литейную форму осуществляют до вращения формы.This problem is solved in that the method of producing a thin-walled steel tube billet by centrifugal casting, including the rotation of the casting mold, pouring the melt into the rotating mold and feeding the dispersed tungsten carbide particles, is characterized in that the dispersed tungsten carbide particles are fed into the casting mold before the mold rotates.

Трубная заготовка формируется путем центробежного литья, включающего заливку расплава во вращающуюся литейную форму, в которую предварительно поданы дисперсные частицы карбида вольфрама. Частицы необходимо подавать до начала вращения изложницы, после ее запуска, за счет влияния на них центробежных сил, частицы расположатся равномерным слоем на внутренней поверхности литейной формы, и таким образом во время заливки расплава имеет место высокая скорость кристаллизации, что в свою очередь не позволяет перейти частицам с внешнего слоя в тело отливки, и за счет чего формируется упрочненный дисперсными частицами внешний слой.The tube billet is formed by centrifugal casting, which includes pouring the melt into a rotating casting mold into which dispersed tungsten carbide particles are preliminarily fed. Particles must be fed before the mold begins to rotate, after it is started, due to the influence of centrifugal forces on them, the particles will be arranged in a uniform layer on the inner surface of the mold, and thus during crystallization of the melt there is a high crystallization rate, which in turn does not allow transition particles from the outer layer into the body of the casting, and due to which the outer layer strengthened by the dispersed particles is formed.

Сущность данного способа иллюстрируется чертежом, где представлена схема получения тонкостенной трубной заготовки: 1 - тугоплавкая дисперсная фаза, 2 - форма, 3 - расплав, 4 - сталеразливочный ковш.The essence of this method is illustrated in the drawing, which shows the scheme for producing a thin-walled tube billet: 1 - refractory dispersed phase, 2 - shape, 3 - melt, 4 - steel pouring ladle.

Примеры осуществления способаExamples of the method

Пример 1Example 1

Для проведения эксперимента были предварительно взвешены частицы, карбида вольфрама, их количество составляло по 1% от массы расплава, а именно 60 гр. Вводили частицы в изложницу до начала вращения изложницы. Сразу по включению машины центробежного литья скорость вращения изложницы составляла 800 об/мин, для обеспечения равномерного распределения частиц по всей поверхности литейной формы, и начиналась подача расплава. После затвердевания жидкого расплава литейную форму останавливали и извлекали из нее полученную заготовку. Исследование микроструктуры полученной заготовки показало, что частицы были захвачены расплавом, однако высокая скорость кристаллизации не позволила данным частицам перейти в тело отливки, что в свою очередь позволило сформироваться слою, упрочненному дисперсными частицами на поверхности заготовки. Триботехнические испытания образцов, взятых с поверхности отливки, показали более высокую стойкость к абразивному износу. Измерения твердости на внешнем слое показали увеличение ее на 30-35 НВ, по сравнению с отливкой, полученной без введения дисперсных частиц.For the experiment, particles, tungsten carbide were pre-weighed, their amount was 1% by weight of the melt, namely 60 g. Particles were introduced into the mold before the mold began to rotate. Immediately upon turning on the centrifugal casting machine, the mold rotation speed was 800 rpm, to ensure uniform distribution of particles over the entire surface of the mold, and the melt began to flow. After solidification of the liquid melt, the mold was stopped and the resulting billet was extracted from it. The study of the microstructure of the obtained preform showed that the particles were captured by the melt, however, the high crystallization rate did not allow these particles to pass into the body of the casting, which in turn allowed the formation of a layer hardened by dispersed particles on the surface of the preform. Tribological testing of samples taken from the surface of the casting showed a higher resistance to abrasion. Measurements of hardness on the outer layer showed an increase of 30-35 HB, compared with casting obtained without the introduction of dispersed particles.

Claims

A method of producing a thin-walled steel tubular billet by centrifugal casting, including rotating the casting mold, pouring the melt into the rotating mold and feeding the dispersed tungsten carbide particles, characterized in that the dispersed tungsten carbide particles are fed into the casting mold before the mold rotates.