RU2742544C1 - Способ получения высококачественных отливок из серого чугуна - Google Patents
Способ получения высококачественных отливок из серого чугуна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2742544C1 RU2742544C1 RU2019142992A RU2019142992A RU2742544C1 RU 2742544 C1 RU2742544 C1 RU 2742544C1 RU 2019142992 A RU2019142992 A RU 2019142992A RU 2019142992 A RU2019142992 A RU 2019142992A RU 2742544 C1 RU2742544 C1 RU 2742544C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- casting
- mold
- cast iron
- iron
- compressed air
- 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
- 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)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства. Чугун заливают в литейную форму, выполненную из влажной песчано-глинистой смеси, продувают литейную форму сжатым воздухом и выбивают отливку. Продувку осуществляют сжатым воздухом с удельным расходом атмосферного кислорода 0,03-0,07 нм3/м2 по поверхности отливки, одновременно с заливкой чугуна, непрерывно до достижения отливкой твердого состояния. Используют литейную форму с содержанием 0,5-3,0 масс. ч. экзотермических углеродосодержащих добавок в ее составе. Подача сжатого воздуха одновременно с заливкой литейной формы чугуном обеспечивает увеличение скорости охлаждения расплава в интервале дендритной кристаллизации первичного аустенита, что увеличивает дисперсность дендритного каркаса структуры чугуна. При этом за счет тепла, выделяемого отливкой, происходит парообразование влаги литейной формы и насыщение ее горячим кислородом воздуха, что инициирует горение экзотермических углеродосодержащих добавок литейной формы. Выброс тепловой энергии замедляет скорость охлаждения отливки в интервале эвтектического превращения, что увеличивает графитизацию чугуна и способствует формированию графитной эвтектики. Обеспечивается упрощение способа получения высококачественных отливок из серого чугуна. 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения высококачественных отливок из серого чугуна с повышенными прочностными служебными свойствами чугуна, и может быть использовано для изготовления отливок ответственного назначения блоков и головок цилиндров, картеров, а также подобных им отливок с преобладающей толщиной стенок 6-15 мм.
Известен способ литья в песчано-глинистую форму, при котором в форме расположен элемент из формовочной смеси, занимающий определенную часть полости формы, во время и после заливки полости расплавом, по меньшей мере до затвердевания расплава, внутрь элемента непрерывно нагнетают охлаждающий газ (реферат JP 5061019 В4, МПК В 22 С 9/06, опубл. 03.09.1993).
К недостаткам указанного способа при получении отливки из чугуна следует отнести получение разнородной структуры металлической основы по сечению отливки вследствие непосредственного контакта охлаждающего газа и металла в полости формы именно в зоне расположения элемента, в который нагнетается газ.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу и достигаемому эффекту является способ получения высококачественных отливок из серого чугуна (RU 2156673, МПК B22D27/04, опубл. 27.09.2000), включающий заливку чугуна в форму, выполненную из песчано-глинистой смеси, продувку формы и выбивку отливок, при котором в состав смеси вводят противопригарные углеродсодержащие добавки в количестве 0,5-2,0%, а продувку осуществляют двукратно: при достижении отливкой температуры 1180 - 1120°C форму продувают воздухом или воздухом, обогащенным кислородом, в соотношении не более чем 5:1, в течение 30-200 с, обеспечивая удельный расход атмосферного кислорода 0,02-0,08 нм3/м2 поверхности отливки, а в интервале температур отливки от 800 до 650°C форму продувают воздухом или водовоздушной смесью.
Недостатком указанного способа является то, что он не обеспечивает образование мелкодисперсной дендритной структуры первичного аустенита крупногабаритных отливок с преобладающей толщиной стенки 6-15 мм.
Задачей данного изобретения является разработка конкурентоспособного технологического процесса литья, предотвращающего выделение эвтектических карбидов, влияющих на склонность чугуна к отбелу.
Техническим результатом данного изобретения является упрощение способа получения высококачественных отливок из серого чугуна при сохранении качества чугунных отливок.
Технический результат достигается в способе получения высококачественных отливок из серого чугуна, включающем заливку чугуна в литейную форму, выполненную из влажной песчано-глинистой смеси с противопригарными углеродсодержащими добавками, продувку литейной формы сжатым воздухом с удельным расходом атмосферного кислорода 0,03-0,07 нм3/м2 поверхности отливки и выбивку отливки, при этом используют литейную форму с содержанием 0,5-3 масс.ч. экзотермических углеродосодержащих добавок, а продувку литейной формы осуществляют однократно с момента залива чугуна до достижения отливкой твердого состояния.
Существенным отличительным признаком предлагаемого способа является однократная непрерывная продувка формы сжатым воздухом с момента заливки расплава и формирования мелкодисперсных дендритных кристаллов первичного аустенита вплоть до окончания эвтектического превращения с формированием графитной эвтектики (достижение отливкой твердого состояния). Такой способ воздействия на формовочную смесь в сочетании с заявленным составом литейной формы обеспечивает высокое качество отливок и не требует ни контроля за процессом затвердевания после эвтектического превращения расплава, ни дальнейшего воздействия на процесс с целью корректировки затвердевания отливки. Это позволяет упростить процесс, исключив из него дополнительные трудозатраты и ресурсы: проведение дополнительных операций для контроля температуры и времени охлаждения чугуна и повторную продувку формы.
Продувка формовочной смеси сжатым воздухом ведется при удельном расходе кислорода 0,03-0,07 нм3/м2. Температура формовочной смеси серого чугуна в момент заливки составляет 1300ºС ± 15ºС, температура формирования графитной эвтектики − 1100ºС ± 15ºС.
Регулируемое охлаждение отливки в литейной форме осуществляется за счет продувки сжатым воздухом. Подача сжатого воздуха одновременно с заливкой литейной формы жидким чугуном обеспечивает увеличение скорости охлаждения расплава в интервале дендритной кристаллизации первичного аустенита, что увеличивает дисперсность дендритного каркаса структуры чугуна. При этом происходит парообразование влаги литейной формы (за счет теплоты, выделяемой отливкой) и постепенное насыщение ее горячим кислородом воздуха, что инициирует процесс горения экзотермических углеродосодержащих добавок, входящих в состав литейной формы (в конце дендритной кристаллизации). В результате процесса экзотермического горения углеродосодержащих добавок происходит выброс большого количества тепловой энергии, которая замедляет скорость охлаждения отливки в интервале эвтектического превращения, что увеличивает графитизацию чугуна и способствует формированию графитной эвтектики.
Заявленный формат продувки формы позволяет создать условия для протекания экзотермической реакции горения углеродсодержащих добавок в оптимальном режиме, что обеспечивает замедление скорости эвтектической кристаллизации и снижение степени переохлаждения чугуна, предотвращая образование эвтектических карбидов (ледебурита) и отбел отливок.
Таблица
Примеры | Режимы продувки | Количество введенной УД, % | Свойства металла отливок | ||||||||
1 продувка | 2 продувка | ||||||||||
Удельный расход кислорода, нм3/м2 | Температура отливки, ºС | Удельный расход кислорода, нм3/м2 | Температура отливки, ºС | Твердость (HB) | Предел прочности на разрыв (σв), Н/мм2 | Показатель качества, | Расстояние между ветвями 2 порядка λ, мкм |
||||
в начале продувки | в конце продувки | в начале продувки | в конце продувки | ||||||||
1 | 0,04 | 1300 | 1100 | 0,5 | 257 | 238 | 0,92 | 23 | |||
2 | 0,03 | 1300 | 1100 | - | 1,0 | 243 | 241 | 0,99 | 22 | ||
3 | 0,05 | 1300 | 1100 | - | 1,5 | 237 | 248 | 1,04 | 20 | ||
4 | 0,07 | 1300 | 1100 | - | 2,0 | 252 | 249 | 0,98 | 21 | ||
5 | 0,06 | 1300 | 1100 | - | 3,0 | 227 | 271 | 1,18 | 20 | ||
Прототип | 0,08 | 1180 | 1120 | 0,08 | 800 | 650 | 1,0 | 245 | 258 | 1,05 | 26 |
Контроль | - | - | - | - | - | - | - | 248 | 240 | 0,96 | 27 |
Пример осуществления способа получения высококачественных отливок из серого чугуна.
Пример 1. По предлагаемому способу была получена отливка из доэвтектического чугуна состава, масс.%: углерод - 3,48; кремний - 2,73; марганец - 0,77; фосфор - 0,055; сера - 0,039, железо – остальное).
Отливку получали в литейной форме, выполненной из 6 масс.ч. бентонитовой глины БС1Т2, 94 масс.ч. кварцевого песка марки 2К2О202, 0,5 масс.ч. экзотермических углеродосодержащих добавок (УД) и 3 масс.ч. воды. Литейная форма, состоящая из двух полуформ, в сборе герметично устанавливалась на поддон (ресивер).
Шихту доэвтектического серого чугуна указанного выше состава расплавляли в среднечастотной индукционной нагревательной установке «ИПП-15». Затем жидкий чугун при температуре 1300ºС заливался в сырую песчано-глинистую литейную форму. Одновременно с заливкой жидким чугуном литейной формы в ресивер подавали сжатый воздух при расходе атмосферного кислорода 0,04 нм3/м2. При достижении отливкой твердого состояния продувка завершалась. Температуру начала (1300ºС) и конца (1100ºС) продувки фиксировали термопарой типа “A” (ВР5/ВР20).
Из отливки вырезали образцы для металлографических исследований и механических испытаний. Параметры способа по примерам 2-5 на варьирование величиной избыточного давления продувки, количества введенных экзотермических углеродосодержащих добавок, а также данные, характеризующие условия и результаты испытаний чугуна отливки, представлены в таблице (приведены значения, полученные как средние по результатам не менее трех опытов). Контрольная отливка изготавливалась в соответствии с составом чугуна по примеру 1 и заливалась в литейную форму, изготовленную без использования УД и охлаждалась в штатном режиме (без продувки воздухом и без регулирования скорости охлаждения).
Дисперсность структуры первичного аустенита оценивалась стандартным параметром λ - расстоянием между ветвями 2 порядка дендритов.
Из данных таблицы видно, что предлагаемый способ позволяет повысить дисперсность дендритного каркаса структуры чугуна и обеспечить максимальное увеличение продолжительности эвтектического превращения, в результате чего повышение предела прочности чугунных отливок и исключение образования эвтектических карбидов идет при меньшем количестве операций и с меньшими затратами ресурсов, что обеспечивает упрощение способа при сохранении качества чугунных отливок.
Подача меньшего количества воздуха не обеспечивает своевременную инициацию процесса горения экзотермических углеродосодержащих добавок, а большее количество воздуха вызывает мгновенное выгорание экзотермических добавок, что не обеспечивает замедления скорости охлаждения в эвтектическом интервале температур. Введение УД больше заявленного диапазона приводит к браку отливок.
Таким образом, способ получения высококачественных отливок из серого чугуна, включающий заливку чугуна в литейную форму, выполненную из влажной песчано-глинистой смеси с содержанием 0,5-3,0 масс.ч. экзотермических углеродосодержащих добавок, однократную продувку литейной формы сжатым воздухом с удельным расходом атмосферного кислорода 0,03-0,07 нм3/м2 поверхности отливки с момента залива чугуна до достижения отливкой твердого состояния и выбивку отливки, является простым и обеспечивает высокое качество чугунных отливок.
Claims (1)
- Способ получения высококачественных отливок из серого чугуна, включающий заливку чугуна в литейную форму, выполненную из влажной песчано-глинистой смеси с противопригарными углеродосодержащими добавками, продувку литейной формы сжатым воздухом с удельным расходом атмосферного кислорода 0,03-0,07 нм3/м2 по поверхности отливки и выбивку отливки, отличающийся тем, что используют литейную форму с содержанием 0,5-3,0 масс. ч. экзотермических углеродосодержащих добавок, а продувку литейной формы осуществляют одновременно с заливкой чугуна непрерывно до достижения отливкой твердого состояния.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019142992A RU2742544C1 (ru) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | Способ получения высококачественных отливок из серого чугуна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019142992A RU2742544C1 (ru) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | Способ получения высококачественных отливок из серого чугуна |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2742544C1 true RU2742544C1 (ru) | 2021-02-08 |
Family
ID=74554413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019142992A RU2742544C1 (ru) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | Способ получения высококачественных отливок из серого чугуна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2742544C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU212701A1 (ru) * | А. С. Хинчин, Н. К. Федоров , С. И. Морозов | Способ химико-термической обработки отливок в литейной форме | ||
SU660776A1 (ru) * | 1976-04-17 | 1979-05-05 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт | Способ изготовлени отливок |
SU738760A1 (ru) * | 1977-03-22 | 1980-06-05 | Ростовский-На-Дону Институт Сельскохозяйственного Машиностроения | Способ получени отливок из графитизированной стали |
SU774793A1 (ru) * | 1978-08-09 | 1980-10-30 | Научно-Исследовательский Институт Специальных Способов Литья | Способ изготовлени отливок из чугуна |
JPH0561019B2 (ru) * | 1985-06-27 | 1993-09-03 | Toyota Motor Co Ltd | |
RU2156673C1 (ru) * | 1999-05-12 | 2000-09-27 | Волгоградский государственный технический университет | Способ получения высококачественных отливок из чугуна |
JP5061019B2 (ja) * | 2008-04-09 | 2012-10-31 | 株式会社神戸製鋼所 | アーク溶接方法 |
-
2019
- 2019-12-23 RU RU2019142992A patent/RU2742544C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU212701A1 (ru) * | А. С. Хинчин, Н. К. Федоров , С. И. Морозов | Способ химико-термической обработки отливок в литейной форме | ||
SU660776A1 (ru) * | 1976-04-17 | 1979-05-05 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт | Способ изготовлени отливок |
SU738760A1 (ru) * | 1977-03-22 | 1980-06-05 | Ростовский-На-Дону Институт Сельскохозяйственного Машиностроения | Способ получени отливок из графитизированной стали |
SU774793A1 (ru) * | 1978-08-09 | 1980-10-30 | Научно-Исследовательский Институт Специальных Способов Литья | Способ изготовлени отливок из чугуна |
JPH0561019B2 (ru) * | 1985-06-27 | 1993-09-03 | Toyota Motor Co Ltd | |
RU2156673C1 (ru) * | 1999-05-12 | 2000-09-27 | Волгоградский государственный технический университет | Способ получения высококачественных отливок из чугуна |
JP5061019B2 (ja) * | 2008-04-09 | 2012-10-31 | 株式会社神戸製鋼所 | アーク溶接方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20180132857A (ko) | 회주철 접종제 | |
JP5756643B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄の低温鋳造方法及び低温鋳造装置 | |
CN109722592A (zh) | 锑钛合金化改善大断面灰铸铁敏感性型材及其制造方法 | |
JPH05505343A (ja) | 過共晶A1―Si合金の調整鋳造 | |
US7134478B2 (en) | Method of die casting spheroidal graphite cast iron | |
RU2742544C1 (ru) | Способ получения высококачественных отливок из серого чугуна | |
JP2004257422A (ja) | ディスクブレーキ用ロータの製造方法 | |
CN110052589B (zh) | 用于水平连铸球墨铸铁型材的等静压保温炉及方法 | |
CN109112418A (zh) | 一种高锰钢的连铸方法 | |
JP5675696B2 (ja) | 鋳造における溶融金属の冷却方法及び金属組織の制御方法 | |
US3860459A (en) | Ingot moulds | |
EP1068365B1 (en) | A method to produce compacted graphite iron (cgi) | |
US1775859A (en) | Method of casting steel and other metals | |
RU2335377C1 (ru) | Способ изготовления точных отливок в керамических формах с кристаллизацией под давлением | |
Kanno | Effect of pouring temperature, composition, mould strength and metal flow resistance on shrinkage cavities in spheroidal graphite cast iron | |
CN112496279A (zh) | 一种铸锭补缩方法 | |
US4411713A (en) | Shell for a composite roll | |
US925803A (en) | Mode of casting metal structures in permanent molds having permanent cores. | |
SU738760A1 (ru) | Способ получени отливок из графитизированной стали | |
CN109504891A (zh) | 铁素体球墨铸铁玻璃模具材料及模具的制备方法 | |
JP3805708B2 (ja) | 水平連続鋳造方法 | |
CN109402427A (zh) | 一种铝合金底盘空心薄壁前副车架金属型重力铸造工艺 | |
SU749563A1 (ru) | Способ модифицировани металла в литейной форме | |
JP4076155B2 (ja) | 鉄合金系チクソキャスティング用素材の製造方法 | |
SU384294A1 (ru) | Способ изготовлени тонкостенных отливок |