RU2661986C1 - Способ получения отливок из высокомарганцевой стали - Google Patents
Способ получения отливок из высокомарганцевой стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661986C1 RU2661986C1 RU2017116344A RU2017116344A RU2661986C1 RU 2661986 C1 RU2661986 C1 RU 2661986C1 RU 2017116344 A RU2017116344 A RU 2017116344A RU 2017116344 A RU2017116344 A RU 2017116344A RU 2661986 C1 RU2661986 C1 RU 2661986C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- castings
- melt
- casting
- metal
- protective coating
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при получении отливок из высокомарганцевых маломагнитных сталей в металлических формах. На рабочую поверхность металлической формы наносят облицовочное защитное покрытие, заливают в литейную форму расплав высокомарганцевой стали с последующим его охлаждением. Облицовочное защитное покрытие толщиной 0,5-1,0 мм наносят на рабочую поверхность металлической формы перед каждой заливкой расплава. В зумпфе литниковой системы жестко фиксируют холодильник в виде пластины из углеродистой стали толщиной 1,0-2,0 мм, который до его размещения в литейной форме нагревают до температуры 0,05-0,1 Тзал, где Тзал - температура заливки высокомарганцевой стали. Способ обеспечивает исключение литейных дефектов на поверхности отливок при сохранении уровня их относительной магнитной проницаемости. 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению отливок из высокомарганцевых маломагнитных сталей в металлических формах. Высокомарганцевые маломагнитные стали относят к материалам с низкой относительной магнитной проницаемостью, не превышающей уровень 1,01. Это аустенитные стали, созданные на базе сплавов системы железо-углерод-марганец, к числу которых можно отнести, например, широко известные стали типа «Ферманал». Магнитная структура данных материалов в области нормальных температур представляет собой неупорядоченный магнетик типа спинового стекла со статистически распределенными в нем кластерами, обладающими антиферромагнитным упорядочением. При этом она очень чувствительна к характеристикам технологического процесса производства отливок из данного материала, что делает особенно актуальной задачу обеспечения его стабильности.
Известен способ получения отливок из высокомарганцевой стали, включающий размещение в массивных узлах отливки внутренних холодильников, форма которых соответствует форме отливки, заливку формы расплавом и последующее охлаждение. В качестве сплава внутренних холодильников используют железо-углеродистый сплав с углеродным эквивалентом 3,8-4,6, например, чугун следующего химического состава, мас.%: углерод - 3,74,5; марганец - 11,5-15,0; кремний - 0,3-0,5; хром - 0,2-0,4; железо - остальное [1]. Полученные отливки имеют однородную структуру по всему объему, отсутствуют несплошности, окисные плены, обеспечивается высокая эксплуатационная стойкость. Судя по описанию, отливки получают в песчаных формах. Вопрос об относительной магнитной проницаемости не рассматривается.
Способ по приведенному аналогу имеет следующие недостатки: возникает необходимость использования в качестве материала внутреннего холодильника железоуглеродистого сплава строго определенного химического состава, соответствующего требуемому уровню значений углеродного эквивалента; применение литейной песчаной формы приводит к образованию карбидов марганца при медленном охлаждении отливки, а кислый характер материала формы - к химическому взаимодействию с металлом отливки и обеднению его поверхностного слоя марганцем. В обоих случаях происходит увеличение уровня относительной магнитной проницаемости до недопустимых значений.
В качестве прототипа принят способ получения стальных отливок, в том числе из высокомарганцевой стали, включающий нанесение на рабочую поверхность металлической формы облицовочного защитного покрытия, заливку в форму расплава и последующее охлаждение [2]. После нанесения в несколько слоев облицовочного защитного покрытия на него наносят один или несколько слоев краски, в качестве защитного покрытия используют облицовку на основе пылевидного кварца. Материал отливок - сталь 110Г13Л, содержащая 11-15% мас. марганца. Холодильники не используются.
Недостатки способа: трудоемкость в части нанесения облицовочного защитного покрытия из-за использования специальной оснастки, ее переналадки для создания определенной толщины покрытия; необходимость исключения прямого удара стального расплава в рабочую поверхность формы, разрушения ее защитного покрытия, а возможно, и самой формы, способствующего образованию литейных дефектов на поверхности отливки; значительная толщина облицовочного защитного покрытия и отсутствие холодильников не обеспечивают достаточно высокой скорости охлаждения отливки, она сравнима со скоростью охлаждения при литье в разовые песчаные формы, что приводит к выделению карбидов и увеличению уровня относительной магнитной проницаемости, а кислый характер материала облицовки при малейшем повреждении слоя краски обусловливает химическое взаимодействие с металлом отливки, обеднение его поверхностного слоя марганцем, а также увеличение уровня относительной магнитной проницаемости до недопустимых значений и образование поверхностных дефектов (повышенная шероховатость, налипание, пригар).
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Ставится задача снижения трудоемкости способа в части нанесения на рабочую поверхность металлической формы облицовочного защитного покрытия, а также обеспечения высокого качества отливок.
Технический результат - исключение литейных дефектов на поверхности отливок при стабильности уровня их относительной магнитной проницаемости.
Этот технический результат достигается тем, что в способе получения отливок из высокомарганцевой стали, включающем нанесение на рабочую поверхность металлической формы облицовочного защитного покрытия, заливку в форму расплава и последующее охлаждение, облицовочное покрытие толщиной 05-1,0 мм на рабочую поверхность металлической формы наносят перед каждой заливкой, а в зумпфе литниковой системы жестко фиксируют холодильник в виде пластины толщиной 1,0-2,0 мм, который предварительно нагревают до температуры до 0,05-0,1Тзал, где Тзал - температура заливки высокомарганцевой стали в форму.
Нанесение тонкого облицовочного защитного покрытия на рабочую поверхность металлической формы пульверизатором перед каждой заливкой снижает трудоемкость процесса, решает проблему длительности эксплуатационного ресурса металлической формы, а выбор его оптимальной толщины позволяет регулировать скорость затвердевания формирующейся отливки, что особенно важно для обеспечения необходимого уровня ее относительной магнитной проницаемости и стабильности технологического процесса при сохранении высокого качества отливки.
Нанесение на рабочую поверхность металлической формы защитного покрытия толщиной менее 0,5 мм не позволяет гарантировать его длительный эксплуатационный ресурс и обусловливает высокую вероятность трещинообразования в отливках. При толщине покрытия более 1,0 мм недопустимо повышается относительная магнитная проницаемость материала отливки при выделении в структуре стали карбидных фаз. В этом случае для облицовки металлической формы требуется специальная оснастка, чтобы предотвратить снижение качества поверхности отливок из-за подтеков, наплывов и неравномерности толщины слоя покрытия.
Размещение холодильника в зумпфе литниковой системы позволяет исключить размыв поверхности металлической формы струей заливаемого стального расплава даже при достаточно существенной высоте стояка в течение всего времени заливки. Выбор железоуглеродистого сплава (например, Ст 3) в качестве материала холодильника позволяет избежать нежелательного микролегирования заливаемой в кокиль высокомарганцевой стали, которое может негативно сказаться на относительной магнитной проницаемости и микроструктуре материала отливки. Выбор формы холодильника в виде пластины упрощает его размещение в литейной форме. Жесткая фиксация холодильника предотвращает его смещение относительно заданного положения при заливке формы. При толщине пластины менее 1,0 мм она может быстро расплавиться, и тогда неизбежен размыв поверхности формы, а при толщине более 2,0 мм пластина не успеет расплавиться, что приведет к спаю или недоливу, особенно вероятным в случае изготовления тонкостенных отливок.
Предварительный перед размещением в литейной форме нагрев внутреннего холодильника необходим для снятия с его поверхности влаги, конденсата и масла, наличие которых может привести к такому дефекту отливки, как газовая пористость. Нагрев внутреннего холодильника до температур, меньших уровня 0,05Тзал, не обеспечивает снятия влаги, конденсата и масла с поверхности холодильника в полной мере. Перегрев внутреннего холодильника выше 0,1Тзал ведет к возникновению на поверхности холодильника окисной пленки и, как следствие, попаданию неметаллических включений в тело отливки при заполнении рабочей полости формы стальным расплавом, а также может способствовать нежелательному увеличению относительной магнитной проницаемости материала и получению дефектной структуры отливки.
Способ осуществляв следующим образом.
Высокомарганцевую сталь выплавляют в индукционной печи. Готовят к заливке металлические формы (кокили), нанося на их рабочую поверхность облицовочное защитное покрытие тонким слоем. Это действие повторяют перед каждой заливкой. В зумпфе литниковой системы жестко фиксируют холодильник в виде тонкой пластины, который предварительно нагревают для снятия с его поверхности влаги, конденсата и масла, согласовывая температуру нагрева с температурой заливки стали в форму. Устанавливают необходимые литейные стержни. Применяют верхнюю литниковую систему. В подготовленные формы заливают стальной расплав. Охлаждают отливки вместе с металлической формой в течение необходимого расчетного времени, выбивают из форм, очищают. Проводят визуальный контроль поверхности отливок и контроль уровня относительной магнитной проницаемости.
Пример реализации способа.
Высокомарганцевую сталь химического состава, мас.%: 0,85-1,05 С; 13,0-16,0 Mn; не более 1,5 Si; не более 1,0 Cr; не более 0,2 Р; не более 1,0 Ni; не более 2,5 Аl; остальное - Fe - выплавляли в индукционной плавильной печи типа ИСТ-0,4/0,32М. Для изготовления отливок «Балластина» массой 30 кг использовали металлические формы (кокили) из чугуна марки СЧ30 ГОСТ1412, на рабочую поверхность которых перед каждой заливкой пульверизатором наносили облицовочное защитное покрытие состава мас.%: кварц молотый пылевидный ГОСТ9077 - 30, глина формовочная бентонитовая ГОСТ28177 - 2,5, стекло жидкое натриевое (модуль М=2,7) ГОСТ13078 - 3,5, вода - остальное. Толщина покрытия рабочей поверхности кокилей варьировалась в интервале от 0,2 до 2,0 мм: кокиль №1 - до 0,2 мм; кокиль №2 - 0,5 мм; кокиль №3 - 1,0 мм; кокиль №4 - 1,5 мм; кокиль №5 - 2,0 мм.
Холодильник в виде пластины толщиной 1,5 мм из сплава Ст3 нагревали до температуры 150°С и жестко фиксировали в зумпфе литниковой системы металлической формы. Применяли верхнюю литниковую систему. Литейные стержни изготавливали по α-set-процессу и окрашивали краской ЛПЦ10. Температура заливки стального расплава в формы составляла 1600°С. После охлаждения в течение 10 мин отливки выбивали из форм и очищали от окалины и пригара, если они имели место. Далее проводили визуальный контроль качества рабочей поверхности металлических форм и отливок, полученных в кокилях №№1…5. Контроль относительной магнитной проницаемости отливок осуществляли с помощью универсального ферритометра МК-1.2Ф. Согласно техническим требованиям, относительная магнитная проницаемость материала отливок не должна была превышать 1,01.
В других примерах меняли параметры процесса в соответствии с формулой изобретения. Результаты приведены в таблице.
О высоком качестве структуры отливок свидетельствует стабильность их относительной магнитной проницаемости.
Таким образом, изложенное сочетание приемов предлагаемого способа позволяет достичь технического результата.
Источники информации
1. Авторское свидетельство SU №1659169, B22D 27/04, опубл. 30.06.91.
2. Святкин Б.К., Егорова М.Б. Производство отливок в кокили. - М.: Высшая школа, 1989, с. 136-138.
Claims (1)
- Способ получения отливок из высокомарганцевой стали, включающий нанесение на рабочую поверхность металлической формы облицовочного защитного покрытия, заливку в литейную форму расплава высокомарганцевой стали и последующее охлаждение, отличающийся тем, что облицовочное защитное покрытие толщиной 0,5-1,0 мм наносят на рабочую поверхность металлической формы перед каждой заливкой расплава, а в зумпфе литниковой системы жестко фиксируют холодильник в виде пластины из углеродистой стали толщиной 1,0-2,0 мм, который до его размещения в литейной форме нагревают до температуры 0,05-0,1 Тзал, где Тзал - температура заливки высокомарганцевой стали.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116344A RU2661986C1 (ru) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Способ получения отливок из высокомарганцевой стали |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116344A RU2661986C1 (ru) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Способ получения отливок из высокомарганцевой стали |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2661986C1 true RU2661986C1 (ru) | 2018-07-23 |
Family
ID=62981681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017116344A RU2661986C1 (ru) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Способ получения отливок из высокомарганцевой стали |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661986C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1519837A1 (ru) * | 1987-12-29 | 1989-11-07 | Институт проблем литья АН УССР | Способ изготовлени стальных отливок |
| SU1659169A1 (ru) * | 1989-05-15 | 1991-06-30 | Институт проблем литья АН УССР | Способ получени отливок из высокомарганцевой стали |
| SU1764808A1 (ru) * | 1990-02-28 | 1992-09-30 | Институт проблем литья АН УССР | Способ получени крестовин стрелочных переводов |
| RU2360767C1 (ru) * | 2008-04-16 | 2009-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) | Способ получения отливки |
-
2017
- 2017-05-10 RU RU2017116344A patent/RU2661986C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1519837A1 (ru) * | 1987-12-29 | 1989-11-07 | Институт проблем литья АН УССР | Способ изготовлени стальных отливок |
| SU1659169A1 (ru) * | 1989-05-15 | 1991-06-30 | Институт проблем литья АН УССР | Способ получени отливок из высокомарганцевой стали |
| SU1764808A1 (ru) * | 1990-02-28 | 1992-09-30 | Институт проблем литья АН УССР | Способ получени крестовин стрелочных переводов |
| RU2360767C1 (ru) * | 2008-04-16 | 2009-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) | Способ получения отливки |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СВЯТКИН Б.К. и др. Производство отливок в кокили. М.: Высшая школа, 1989, с.136-138. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102626769B (zh) | 超级双相不锈钢离心泵泵体铸件制作工艺 | |
| CN108531803B (zh) | 一种球墨铸铁阀体的铸造方法 | |
| CN101928872B (zh) | 一种低磁性铸铁件的生产方法 | |
| JPH01287242A (ja) | 表面改質部品およびその製法 | |
| US7578336B2 (en) | Casting mold and method for casting achieving in-mold modification of a casting metal | |
| CN107042284A (zh) | 一种生产铸钢件的铁模覆砂方法 | |
| CN106238688B (zh) | 一种活塞类铸件的铸造方法 | |
| CN107699741A (zh) | 一种消失模铸造合金铸件的方法 | |
| CN104043784A (zh) | 溢流阀铸件模具及其铸造工艺 | |
| RU2661986C1 (ru) | Способ получения отливок из высокомарганцевой стали | |
| CN102994857A (zh) | 一种球铁法兰的生产工艺 | |
| CN113020541A (zh) | 一种高强度中等耐热合金铸铁缸体的铸造方法 | |
| CN104451358A (zh) | 耐磨铸铁车轮及其生产工艺 | |
| JP4934321B2 (ja) | 鋳鉄方法及び鋳鉄用金型 | |
| JPH05501226A (ja) | 鋳造における熱抽出速度の制御方法 | |
| JP4701035B2 (ja) | 鋳造方法 | |
| US3158912A (en) | Controlled grain size casting method | |
| CN112548043A (zh) | 一种基于预埋式防裂筋的复杂结构铸钢件的防裂纹方法 | |
| CN104874744A (zh) | 曲轴箱的铸造方法 | |
| CN104988431A (zh) | 一种破碎机用高锰钢筛板及其制备方法 | |
| CN110202121B (zh) | 利用双冷却条件获得细小二次枝晶臂间距的合金铸造方法 | |
| US1570802A (en) | Means for preventing adherence of cast metal to the mold | |
| JP2005271006A (ja) | 鋳造用金型およびその製造方法 | |
| CN114570877B (zh) | 一种大型农机横梁的铸造工艺 | |
| Nikolaichik et al. | Effect of foundry coating thermal conductivity on interaction between casting and mold |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190511 |