RU70664U1

RU70664U1 - FILTER ASSEMBLY FOR COMPLETE PROCESSING OF MELTED METAL

Info

Publication number: RU70664U1
Application number: RU2007132493/22U
Authority: RU
Inventors: Руслан Мискадесович Янбаев; Фатих Мискадесович Янбаев
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2008-02-10

Abstract

Решение относится к металлургии, в частности, к конструкции фильтров для комплексной обработки (очистки и модифицирования) расплавленного металла. Предложено изготовить фильтроэлемент из пористой спеченной керамической структуры на основе карбида кремния и снабдить его снаружи оребренным металлическим холодильником с образованием конуса по ходу движения металла при заливке. Обеспечивается практически полное исключение усадочных дефектов, неметаллических включений, повышаются механические свойства литого металла, используются более дешевые и доступные материалы для изготовления фильтроэлемента. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.The solution relates to metallurgy, in particular, to the design of filters for the integrated processing (purification and modification) of molten metal. It is proposed to manufacture a filter element from a porous sintered ceramic structure based on silicon carbide and provide it with a finned metal fridge from the outside to form a cone in the direction of movement of the metal during pouring. An almost complete elimination of shrinkage defects, non-metallic inclusions is ensured, the mechanical properties of cast metal are increased, cheaper and more affordable materials are used for the manufacture of a filter element. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Решение относится к металлургии, в частности к конструкции фильтров для комплексной обработки (очистки и модифицирования) расплавленного металла.The solution relates to metallurgy, in particular to the design of filters for the integrated processing (purification and modification) of molten metal.

Известен фильтр для очитки расплавленного металла (патент РФ на полезную модель №48992, С22В 9/02, опуб. 18.07.2005), содержащий корпус, в котором установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде щелевой решетки из параллельно и вертикально расположенных керамических пластин, имеющих форму прямоугольных треугольников, образующих своими гипотенузами наклонную плоскость с карманом в ее нижней части для удаления включений.A known filter for cleaning molten metal (RF patent for utility model No. 48992, C22B 9/02, publ. 07/18/2005), comprising a housing in which a filter element is installed, made in the form of a slit lattice made of parallel and vertically arranged ceramic plates having the shape of rectangular triangles, forming with their hypotenuses an inclined plane with a pocket in its lower part to remove inclusions.

Однако этот фильтр не обеспечивает комплексной обработки расплавленного металла.However, this filter does not provide complex processing of molten metal.

Патентом РФ №2174894, B22F 3/11, опуб. 20.10.2001 защищен способ изготовления пористых фильтрующих структур для очистки металлов, согласно которому в качестве высокопористого материала для изготовления каркаса используют поролон с сообщающимися каналами, в качестве твердой фазы - пастообразную суспензию, в которой наполнителем являются отходы металлургического производства - шлаки и другие керамические материалы, формирование пористой структуры достигают при выгорании каркаса во время спекания.RF patent No. 2174894, B22F 3/11, publ. 10/20/2001 a method for the manufacture of porous filtering structures for metal purification is protected, according to which foam rubber with interconnected channels is used as a highly porous material for the manufacture of the frame, a paste-like suspension in which the filler is metallurgical waste - slags and other ceramic materials, as a solid phase the formation of a porous structure is achieved when the framework is burned out during sintering.

Эта пористая структура также не обеспечивает комплексную обработку металла, а только его очистку.This porous structure also does not provide complex metal processing, but only its cleaning.

В качестве прототипа принята пористая керамическая структура для комплексной обработки расплавленного металла (Патент РФ №2022039, С22В 9/02, опуб. 30.10.1994). Структура является фильтроэлементом из Al₂O₃+ZrO₂, TiО₂ (корунда, окиси циркония, окиси титана) с покрытием из SiC (карбида кремния) и позволяет осуществить одновременно очистку и модифицирование расплавленного металла.As a prototype, a porous ceramic structure for complex processing of molten metal was adopted (RF Patent No. 2022039, С22В 9/02, publ. 10/30/1994). The structure is a filter element made of Al ₂ O ₃ + ZrO ₂ , TiO ₂ (corundum, zirconium oxide, titanium oxide) coated with SiC (silicon carbide) and allows the simultaneous purification and modification of molten metal.

Несмотря на высокие положительные свойства, обеспечиваемые известным фильтрующим узлом, используемая структура достаточно сложна по составу из-за использования довольно дорогих компонентов ZrO₂ и ТiO₂. Роль SiC - только для модифицирования расплава. Как показывают испытания, механические характеристики получаемого металла также могут быть повышены за счет повышения фильтрующих свойств структуры.Despite the high positive properties provided by the known filtering unit, the structure used is rather complicated in composition due to the use of rather expensive components ZrO ₂ and TiO ₂ . The role of SiC is only for melt modification. As tests show, the mechanical characteristics of the obtained metal can also be improved by increasing the filtering properties of the structure.

Решаемая задача - совершенствование фильтрующего узла при упрощении состава пористой структуры за счет применения более доступных и дешевых компонентов.The problem to be solved is the improvement of the filtering unit while simplifying the composition of the porous structure through the use of more affordable and cheap components.

Технический результат - повышение механических свойств обрабатываемого металла, практически полное исключение усадочных дефектов и получение мелкого литого зерна за счет эффекта суспензионной разливки с одновременной очисткой металла от шлаковых и мелкодисперсных неметаллических включений.The technical result is an increase in the mechanical properties of the treated metal, the almost complete elimination of shrinkage defects and the production of fine cast grains due to the effect of suspension casting while cleaning the metal from slag and fine non-metallic inclusions.

Этот технический результат достигается тем, что в фильтрующем узле для комплексной обработки расплавленного металла, включающем фильтроэлемент, представляющий собой пористую спеченную керамическую структуру, использована пористая спеченная керамическая структура на основе карбида кремния, при этом фильтроэлемент снабжен охватывающим его оребренным снаружи металлическим холодильником с образованием конуса по ходу движения металла.This technical result is achieved by the fact that in the filtering unit for complex processing of molten metal, including a filter element, which is a porous sintered ceramic structure, a porous sintered ceramic structure based on silicon carbide is used, while the filter element is equipped with a metal fridge surrounding it finned outside to form a cone along move metal.

Обеспечивается одновременное фильтрационное рафинирование и модифицирование с конечным эффектом суспензионного литья.Provides simultaneous filtration refining and modification with the final effect of suspension casting.

Для изготовления пористой структуры фильтроэлемента используется основа - карбид кремния. Карбид кремния обладает необходимыми теплофизическими свойствами для интенсивной передачи теплоты от фильтруемого расплава к боковому холодильнику. Коэффициент теплопроводности при 0°С, при 800°СFor the manufacture of the porous structure of the filter element, a base is used - silicon carbide. Silicon carbide has the necessary thermophysical properties for intensive heat transfer from the filtered melt to the side cooler. Coefficient of thermal conductivity at 0 ° C at 800 ° C

Предлагаемый фильтрующий узел приведен на чертеже.The proposed filter unit is shown in the drawing.

Он содержит фильтроэлемент 1, представляющий собой пористую спеченную керамическую структуру из карбида кремния. Он снабжен металлическим холодильником 2 в виде металлического пластинчатого радиатора, образующие конус, в котором жестко установлен фильтроэлемент 1. Металлическое оребрение способствует образованию микрохолодильников в фильтруемом металле с эффектом суспензионного литья.It contains a filter element 1, which is a porous sintered ceramic structure of silicon carbide. It is equipped with a metal refrigerator 2 in the form of a metal plate radiator, forming a cone in which the filter element 1 is rigidly mounted. Metal fins contribute to the formation of micro-refrigerators in the filtered metal with the effect of suspension casting.

Фильтроэлемент 1 изготавливают методом дублирования полимерной матрицы (ППУ ЭО 100). Огнеупорную суспензию готовят на основе порошка карбида кремния в количестве 60-70%, с добавками Аl₂О₃, SiO_{2 (1:1)} в количестве 40-30%. После формообразования фильтр сушат с последующим спеканием при температуре 1750°С. Фильтроэлементу придают преимущественно конусообразную форму для интенсивного образования затвердевшего слоя металла. В заключение фильтр жестко фиксируют в металлическом холодильнике. Материал холодильника - СЧ, сталь.The filter element 1 is made by duplication of the polymer matrix (PPU EO 100). A refractory suspension is prepared on the basis of a powder of silicon carbide in an amount of 60-70%, with the addition of Al ₂ O ₃ , SiO _{2 (1: 1)} in an amount of 40-30%. After shaping, the filter is dried, followed by sintering at a temperature of 1750 ° C. The filter element is predominantly conical in shape for the intensive formation of a hardened metal layer. In conclusion, the filter is rigidly fixed in a metal refrigerator. Material of the refrigerator - midrange, steel.

Устанавливают фильтроэлемент 1 с холодильником 2 в литейную форму для заливки металла. При заливке металла 3 происходит одновременно очистка металла от загрязнений и частичное снятие теплоты перегрева холодильником 2. Образовавшийся на поверхности холодильника 2, контактирующей с фильтроэлементом 1, тонкий слой Install the filter element 1 with a refrigerator 2 in a mold for pouring metal. When pouring metal 3, the metal is simultaneously cleaned of contaminants and partial heat is removed from the overheating by the refrigerator 2. A thin layer formed on the surface of the refrigerator 2 in contact with the filter element 1

затвердевшего расплава является источником твердых фаз микрохолодильников 4 или дополнительных центров кристаллизации, что приводит к измельчению зерна или к эффекту суспензионной заливки (модифицирование).hardened melt is a source of solid phases of micro-refrigerators 4 or additional crystallization centers, which leads to grain refinement or to the effect of suspension pouring (modification).

Технология опробовалась на отливке «КАРТЕР ТЕПЛООБМЕННИКА» из сплава АК9ч, ГОСТ 1583-93, массой 5,3 кг., температура заливки 650-670°С. Контролировались механические свойства сплава без термической обработки.The technology was tested on the casting “CARTER HEAT EXCHANGER” from AK9ch alloy, GOST 1583-93, weighing 5.3 kg., Pouring temperature 650-670 ° C. The mechanical properties of the alloy without heat treatment were controlled.

Результаты испытаний.Test results. Контролируемый параметрControlled parameter По технологии прототипаAccording to the technology of the prototype С предлагаемым фильтрационным узломWith the proposed filtration unit 1. Прочность на разрыв, МПа1. Tensile strength, MPa 162162 181181 2. Относительное удлинение, %2. The relative elongation,% 1,51,5 33 3. Твердость по Бринелю3. Brinell hardness 50fifty 6060

На изломе отливки наблюдалось мелкое литое зерно, на макроструктуре отсутствовали усадочные дефекты, на микро - отсутствие шлаковых и мелкодиспесных неметалличесих включений.On the fracture of the casting, fine cast grain was observed, on the macrostructure there were no shrinkage defects, on the micro-absence of slag and finely dispersed non-metallic inclusions.

Claims

A filter unit for complex processing of molten metal, including a filter element, which is a porous sintered ceramic structure, characterized in that a porous sintered ceramic structure based on silicon carbide is used, while the filter element is equipped with a metal cooler surrounding it finned outside with the formation of a cone along the metal during fill.