RU75165U1

RU75165U1 - CASTING FORM WITH TERMITE PROFIT

Info

Publication number: RU75165U1
Application number: RU2008109752/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Георгиевич Сапченко; Сергей Геннадьевич Жилин; Олег Николаевич Комаров; Валерий Викторович Предеин
Original assignee: Интитут машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2008-07-27

Abstract

Литейная форма с термитной прибылью относится к литейному производству и позволяет сократить объем формы. Литейная форма содержит литниково-питающую систему с прибылью из термитной смеси, которая выполнена прессованием до плотности 2300-4000 кг/м³, в вертикальном сечении имеет вид трапеции, расположенной меньшим основанием к ладу формы. В прибыли выполнено вертикальное отверстие, составляющее 30-50% от объема прибыли, устанавливаемой в соответствующую полость литейной формы. 1 фиг.The termite-profit casting mold belongs to foundry and reduces the mold volume. The mold contains a gate-feeding system with a profit from a thermite mixture, which is made by pressing to a density of 2300-4000 kg / m ³ , in a vertical section has the form of a trapezium, located with a smaller base to the fret of the form. In profit, a vertical hole was made, accounting for 30-50% of the amount of profit installed in the corresponding cavity of the mold. 1 of FIG.

Description

Полезная модель относится к литейному производству, в частности, к литниковым системам для заливки форм и может быть использована в машиностроительной отрасли.The utility model relates to foundry, in particular, to gating systems for pouring molds and can be used in the engineering industry.

По авт.св. СССР №588054 известна литейная форма, в которой термитной смесью заполнено 60-70% объема огнеупорной оболочки, установленной в прибыльной части верхней полу формы литейной формы. Нижняя часть огнеупорной оболочки выполнена в виде разделительной пластины, изготовленной из смеси с повышенной огнеупорностью. В разделительной пластине имеется питающее отверстие для сообщения с тепловым узлом отливки, перекрытое стальной пластиной толщиной 0,5-1,0 мм. В процессе заливки литейной формы жидкий металл прожигает стальную пластину и, в результате контакта с жидким металлом термитная смесь сгорает, производя перегрев поступившего в прибыль жидкого металла, а образовавшийся термитный металл, смешиваясь с поступившим в прибыльную зону жидким металлом, питает отливку. При этом термитный шлак, всплывший на поверхность жидкого металла в прибыли, образует теплоизоляционный слой.By auto USSR No. 588054, a known mold is known in which 60-70% of the volume of the refractory shell installed in the profitable part of the upper mold floor is filled with a thermite mixture. The lower part of the refractory shell is made in the form of a separation plate made of a mixture with high refractoriness. The dividing plate has a feed hole for communication with the thermal casting unit, overlapped by a 0.5-1.0 mm thick steel plate. In the process of pouring the mold, the liquid metal burns through the steel plate and, as a result of contact with the liquid metal, the thermite mixture burns out, overheating the profitable liquid metal, and the formed thermite metal, mixed with the liquid metal entering the profitable zone, feeds the casting. In this case, termite slag, which has surfaced on the surface of the liquid metal in profit, forms a heat-insulating layer.

Реализация данного изобретения позволяет уменьшить расход смеси термита с металлом.The implementation of this invention allows to reduce the consumption of a mixture of termite with metal.

Однако рассматриваемый аналог имеет ряд недостатков, препятствующих получению требуемого технического результата.However, the considered analogue has a number of disadvantages that impede the receipt of the required technical result.

Литейная форма по аналогу снабжена огнеупорной оболочкой, состоящей из набора элементов, требующих материальных и временных затрат для их изготовления и простановки в форму, существенно осложняя конфигурацию последней. Термит присутствует в форме в виде смеси, что может привести к механическому засору литейной формы компонентами смеси.The mold is similarly equipped with a refractory shell, consisting of a set of elements requiring material and time costs for their manufacture and placement in the mold, significantly complicating the configuration of the latter. Termite is present in the form in the form of a mixture, which can lead to mechanical blockage of the mold by the components of the mixture.

Наиболее близким по технической сути к достигаемому результату является литейная форма [В.А.Новохацкий, А.А.Жуков, Ю.И.Макарычев /Малоотходная технология производства стальных отливок с экзотермическими прибылями. - М.: Машиностроение, 1986. С.16-24], принятая заявителем за прототип. Форма предназначена для получения стальных отливок с использованием прибылей с высоким температурным градиентом. Литейная форма включает полость прибыли, в которую засыпают специальную металлотермическую шихту, состоящую из железоалюминиевого термита (22% алюминиевого порошка, 52% окалины, 2% плавикового шпата, 19% молотого шамота, 5% формовочной глины), ферросплавов и других материалов. Для того, чтобы частицы металлотермической шихты не осыпались в полость формы, прибыльная часть формы с металлотермической шихтой отделена от полости формы разделительной металлической пластиной. Расплав жидкой стали поступает в полость формы через литниково-питающую систему и вступает в контакт с разделительной металлической пластиной, в результате чего последняя нагревается и посредством теплопроводности передает тепло металлотермической шихте. Температура расплава жидкой стали, поступающей в форму, позволяет воспламенить металлотермическую шихту прибыли; начавшееся горение протекает быстро, в течение нескольких секунд распространяясь на весь объем термитной смеси, и проходит по реакции:The closest in technical essence to the achieved result is the casting mold [V.A. Novokhatsky, A.A. Zhukov, Yu.I. Makarychev / Low-waste technology for the production of steel castings with exothermic profits. - M .: Mechanical Engineering, 1986. P.16-24], adopted by the applicant for the prototype. The mold is designed to produce steel castings using profits with a high temperature gradient. The mold includes a profit cavity, into which a special metallothermal charge is poured, consisting of iron-aluminum termite (22% aluminum powder, 52% scale, 2% fluorspar, 19% ground chamotte, 5% molding clay), ferroalloys and other materials. In order for the particles of the metallothermal charge not to crumble into the mold cavity, the profitable part of the mold with the metallothermal charge is separated from the mold cavity by a dividing metal plate. The molten liquid steel enters the mold cavity through the gate-feeding system and comes into contact with the separation metal plate, as a result of which the latter is heated and transfers heat to the metallothermal charge through heat conduction. The molten temperature of the molten steel entering the mold allows the metallothermic charge to be ignited; The combustion that has begun proceeds quickly, spreading over the entire volume of the thermite mixture within a few seconds, and proceeds according to the reaction:

2Аl+Fe₂О₃=2Fe+Аl₂О₃+Q^' _p, Q^' _p=854 кДж2Al + Fe ₂ O ₃ = 2Fe + Al ₂ O ₃ + Q ^' _p , Q ^' _p = 854 kJ

При сгорании этой смеси (т.е. прохождении окислительно-восстановительной реакции) образуется жидкая термитная сталь требуемого химического состава с температурой выше 2400 К, которая, расплавляет разделительную металлическую пластину, смешивается со сталью, поступающей в прибыль при заливке формы, перегревает и питает отливку.When this mixture is burned (i.e., undergoing a redox reaction), liquid thermite steel of the required chemical composition with a temperature above 2400 K is formed, which melts the separation metal plate, mixes with the steel that comes to profit when casting, overheats and feeds the casting .

Практическое использование этой литейной формы позволяет: сократить расход жидкой стали на прибыли и повысить выход годного литья; рационально The practical use of this mold allows you to: reduce the consumption of liquid steel on profits and increase the yield of casting; rationally

использовать железную окалину, являющуюся технологическим отходом металлургического производства.use iron oxide, which is a technological waste of metallurgical production.

Однако рассматриваемый прототип литейной формы с использованием прибылей с высоким температурным градиентом имеет ряд недостатков, препятствующих получению требуемого технического результата.However, the prototype foundry mold using profits with a high temperature gradient has several disadvantages that impede the desired technical result.

Реализация прототипа требует значительной емкости прибыли для засыпки термитной смеси, что увеличивает объем формы; наличия в форме разделительной металлической пластины. В случае отсутствия, или неполного прохождения термической реакции термитная смесь, попадая в жидкий металл после расплавления разделительной металлической пластины может привести к структурным различиям тела отливки и подприбыльной зоны, механическому засору формы, возможному появлению усадочных дефектов, что снижает качество литья.The implementation of the prototype requires a significant profit margin for filling the thermite mixture, which increases the volume of the form; the presence in the form of a separation metal plate. If the thermal reaction is absent or incomplete, the thermite mixture falling into the molten metal after the separation metal plate is melted can lead to structural differences in the casting body and the sub-profit zone, mechanical blockage of the mold, possible occurrence of shrinkage defects, which reduces the quality of casting.

Эти недостатки устраняются предлагаемым техническим решением. Задача, решаемая заявленной полезной моделью, заключается в возможности использования в литейной форме прибыли, полученной прессованием термитной смеси, что сокращает объем прибыльной части формы, при этом устанавливать в форму огнеупорную оболочку с разделительной металлической пластиной не требуется, поэтому термическая реакция активируется при непосредственном контакте материала прибыли с расплавленным металлом, поступающим в форму, что снижает вероятность отсутствия термической реакции. При этом устраняется возможность появления засора, что приводит к повышению качества литья.These disadvantages are eliminated by the proposed technical solution. The problem solved by the claimed utility model consists in the possibility of using the profit obtained by pressing the thermite mixture in the mold, which reduces the volume of the profitable part of the mold, and it is not necessary to install a refractory shell with a separation metal plate, so the thermal reaction is activated by direct contact of the material profits with molten metal entering the mold, which reduces the likelihood of no thermal reaction. This eliminates the possibility of clogging, which leads to an increase in casting quality.

Сущность заявленной полезной модели заключается в том, что литейная форма содержит прибыль, выполненную прессованием металлотермической шихты до плотности 2300-4000 кг/м³, в которой выполнено вертикальное отверстие, составляющее 30-50% от ее объема и имеющая в вертикальном сечении вид трапеции, расположенной меньшим основанием к ладу формы.The essence of the claimed utility model lies in the fact that the casting mold contains a profit made by pressing a metallothermal charge to a density of 2300-4000 kg / m ³ , in which a vertical hole is made, comprising 30-50% of its volume and having a trapezoid shape in a vertical section, located a smaller base to the fret of the form.

Указанный технический результат достигается заявленной полезной моделью, включающей литниково-питающую систему с прибылью из термитной смеси, устанавливаемую в соответствующую полость литейной формы, выполненную прессованием металлотермической шихты до плотности 2300-4000 кг/м³, имеющую в вертикальном сечении вид трапеции, расположенной меньшим основанием к ладу формы, в прибыли выполнено вертикальное отверстие, составляющее 30-50% от объема прибыли.The specified technical result is achieved by the claimed utility model, which includes a gate-feeding system with a profit from a thermite mixture, installed in the corresponding mold cavity, made by pressing a metallothermic mixture to a density of 2300-4000 kg / m ³ , having a vertical section in the form of a trapezoid, located with a smaller base to the harmony of form, a vertical hole was made in profit, amounting to 30-50% of the amount of profit.

Причинно-следственная связь между существенными признаками и достигаемым техническим решением обеспечивается посредством получения прибыли прессованием термитной смеси и более стабильным прохождением термитной реакции, в результате которой образуется расплав стали. В данном случае исключается возможность неполного прохождения окислительно-восстановительной реакции и появления структурных различий тела отливки и подприбыльной зоны, а также брака отливок в результате механического засора формы. Экономичность процесса обеспечивается снижением объемов форм за счет сокращения емкости прибыли до 7 раз, при этом конструкция прибыли не предусматривает выполнения знаковых частей.A causal relationship between the essential features and the achieved technical solution is ensured by making a profit by pressing the thermite mixture and more stable passage of the thermite reaction, as a result of which a steel melt is formed. In this case, the possibility of incomplete passage of the redox reaction and the appearance of structural differences in the body of the casting and the sub-profit zone, as well as the marriage of castings as a result of mechanical clogging of the mold, is excluded. Efficiency of the process is ensured by reducing the volume of forms by reducing the capacity of profit up to 7 times, while the design of profit does not provide for the implementation of significant parts.

Получение прибыли плотностью более 4000 кг/м³ нецелесообразно, т.к. такая прибыль имеет сколы поверхности, образующиеся вследствие высоких внутренних напряжений. Получение прибыли прессованием порошка термитной смеси до плотности 2300 кг/м³ нецелесообразно вследствие низкой прочности такой прессовки. Объем образующегося в результате термической реакции шлака из материала прибыли определяет диаметр вертикального отверстия для отвода газов и шлака, составляющий 30-50%, от объема прибыли. Выполнение вертикального отверстия объемом менее 30% от объема прибыли существенно затруднит отвод газов и шлака, образующихся в результате реакции. Выполнение отверстия объемом более 50% от объема прибыли приведет к снижению стабильности прохождения термитной реакции.Making a profit with a density of more than 4000 kg / m ^{3 is} impractical, because such a profit has chipped surfaces resulting from high internal stresses. Profiting by pressing the thermite mixture powder to a density of 2300 kg / m ^{3 is} impractical due to the low strength of such a pressing. The volume of the resulting slag from the profit material determines the diameter of the vertical hole for the removal of gases and slag, which is 30-50% of the profit. Performing a vertical hole with a volume of less than 30% of the profit margin will significantly complicate the removal of gases and slag resulting from the reaction. A hole with a volume of more than 50% of the profit volume will lead to a decrease in the stability of the termite reaction.

Литейная форма с термитной прибылью поясняется чертежом. На фигуре показано вертикальное сечение формы.The mold with termite profits is illustrated in the drawing. The figure shows a vertical section of the form.

Литейная форма состоит из нижней 1 и верхней 2 полуформ, литниково-питающей системы 3, образующей отливку полости формы 4, полости прибыли 5, прессованной прибыли 6 с сечением в виде трапеции с вертикальным отверстием 8, составляющим 40% от объема прибыли и выпора 7. Прибыль формы получена прессованием до плотности 3100 кг/м³ металлотермической шихты, образованной в результате механического смешивания железоалюминиевого термита (22% алюминиевого порошка, 52% окалины, 2% плавикового шпата, 19% молотого шамота, 5% формовочной глины), ферросплавов и других материалов, необходимых для получения отливки требуемого химического состава.The mold consists of the lower 1 and upper 2 half-molds, the gate-feeding system 3, which forms the casting of the cavity of form 4, cavity of profit 5, extruded profit 6 with a section in the form of a trapezoid with a vertical hole 8, which is 40% of the volume of profit and pressure 7. The mold profit was obtained by pressing to a density of 3100 kg / m ^{3 of a} metallothermal charge formed as a result of mechanical mixing of iron-aluminum termite (22% aluminum powder, 52% scale, 2% fluorspar, 19% ground fireclay, 5% molding clay), ferroalloys and other materials necessary for casting the required chemical composition.

Литейную форму с термитной прибылью применяют следующим образом.The mold with termite profit is used as follows.

Прибыль трапециевидного сечения 6 устанавливают на модельной плите и заформовывают верхнюю полуформу 2, при этом прибыль располагают меньшим основанием к ладу формы. Такое расположение прибыли 6 в форме 4 обусловлено необходимостью увеличения потребления тепла телом отливки, образующейся в форме 4 при затвердевании расплава жидкого металла. Собранную форму с заформованной прибылью заливают расплавом стали. Контакт расплава жидкой стали поступающего в полость формы 4 через литниково-питающую систему осуществляется с нижней частью прибыли 6. Температура расплава жидкой стали, поступающей в форму 4, позволяет воспламенить прессованную металлотермическую прибыль 6; начавшееся горение протекает быстро, в течение нескольких секунд распространяясь на весь объем прибыли 6, и проходит по реакции:The profit of the trapezoidal section 6 is set on the model plate and the upper half-mold 2 is molded, while the profit has a smaller base to the mode of shape. This arrangement of profit 6 in form 4 is due to the need to increase the heat consumption of the body of the casting formed in form 4 during solidification of the molten liquid metal. The assembled mold with profiled profits is poured with molten steel. The contact of the molten liquid steel entering the cavity of the mold 4 through the gate-feeding system is carried out with the lower part of the profit 6. The temperature of the molten liquid steel entering the mold 4 allows igniting the pressed metallothermic profit 6; the burning that has begun proceeds quickly, spreading over the entire profit 6 within several seconds, and proceeds according to the reaction:

При сгорании материала прибыли 7 (т.е. прохождении окислительно-восстановительной реакции) образуется жидкая термитная сталь требуемого химического состава с температурой выше 2400 К, которая, смешивается со Upon combustion of the material, profit 7 (i.e., undergoing a redox reaction) is formed of liquid thermite steel of the required chemical composition with a temperature above 2400 K, which is mixed with

сталью, поступающей из формы 4 при заливке, перегревает и питает отливку. Образующиеся в результате термитной реакции газы и шлак удаляются из формы 4 через отверстие прибыли 8 и выпор 7.steel coming from form 4 during pouring overheats and feeds the casting. Gases and slag formed as a result of the thermite reaction are removed from form 4 through a profit hole 8 and a discharge 7.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет получать отливки с прогнозируемой структурой, при сокращении габаритов формы и емкости формовочных материалов, что достигается посредством использования прибыли, получаемой прессованием металлотермической шихты, состоящей из железоалюминиевого термита (22% алюминиевого порошка, 52% окалины, 2% плавикового шпата, 19% молотого шамота, 5% формовочной глины), ферросплавов и других материалов, из которых изготавливается прибыль формы плотностью 2300-4000 кг/м³. Конструкция литейной формы не допускает неполного прохождения термической реакции, так как термитная смесь находится в спрессованном состоянии, структурные различия тела отливки и подприбыльной зоны, механический засор формы, и усадочные дефекты отсутствуют, что повышает качество литья. Выполнение знаков для крепежа прибыли в верхней полу форме не требуется.Thus, the proposed utility model allows to obtain castings with a predicted structure, while reducing the shape and capacity of the molding materials, which is achieved by using the profits obtained by pressing a metallothermal mixture consisting of iron-aluminum termite (22% aluminum powder, 52% scale, 2% fluoride feldspar, 19% ground chamotte, 5% molding clay), ferroalloys and other materials from which profit forms with a density of 2300-4000 kg / m ^{3 are made} . The design of the mold does not allow incomplete thermal reaction, since the thermite mixture is in a compressed state, there are no structural differences between the casting body and the sub-profit zone, mechanical clogging of the mold, and shrinkage defects, which improves the quality of the casting. The execution of signs for fastening profits in the upper floor of the form is not required.

Промышленная применимость разработанной литейной формы с термитной прибылью обуславливается использованием малогабаритных прибылей состоящих из отходов металлургического производства, исключением затрат на исправление брака отливок; простотой осуществления технологической операции установки прибыли в форму, рациональным использованием отходов производства.The industrial applicability of the developed mold with termite profit is due to the use of small profits consisting of metallurgical waste, excluding the cost of correcting castings; the simplicity of the technological operation of the installation of profit in the form, the rational use of production waste.

Заявленная полезная модель обеспечивает получение дополнительного результата, который заключается в снижении себестоимости литья за счет сокращения объемов формы в результате сокращения объема полости прибыли до 7 раз, а также за счет полноты прохождения окислительно-восстановительной реакции, что устраняет появление брака отливок по недоливу и механическому засору формы.The claimed utility model provides an additional result, which is to reduce the cost of casting by reducing mold volume as a result of reducing the volume of the profit cavity by 7 times, and also due to the completeness of the passage of the redox reaction, which eliminates the occurrence of castings due to underfilling and mechanical blockage forms.

Claims

A mold with a termite profit containing a gating system with profit from a thermite mixture, characterized in that the profit set in the corresponding cavity of the mold is made by pressing the metallothermic mixture to a density of 2300-4000 kg / m ³ , in a vertical section it looks like a trapezoid , located on a smaller footing to the fret of the form, a vertical hole was made in profit, amounting to 30-50% of the profit volume.