SU753526A1

SU753526A1 - Изложница дл отливки слитков

Info

Publication number: SU753526A1
Application number: SU772469151A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Шагарович Ахметов; Михаил Кириллович Сарлин
Original assignee: Научно-Исследовательский Конструкторско- Технологический Институт Тракторных И Комбайновых Двигателей; Норильский Горно-Металлургический Комбинат Им. А.П.Завенягина
Priority date: 1977-04-21
Filing date: 1977-04-21
Publication date: 1980-08-07
Also published as: DE2817592A1; DE2817592C2; JPS53146928A; FR2387712A1; CA1111673A; FR2387712B1

Description

1

Изобретение относитс к металлургии и летейному производству.

Известна изложница дл отливки слитков, состо ща из наружного основного металлического и внутренне- 5 го слоев 1,

Однако слои имеют толщину 0,5 2 ,0 мм,поэтому долгого и качественного сопротивлени износу такие изложницы, оказать не могут. Строение рабочего .0 сло не отвечает требовани м максимальной огнеупорности, изностойкости и стойкости против разгараи размывапо двум причинам. Во-первых, в качестве огнеупорного материала берет- 5 с смесь корунда, бентонита, асбеста и жидкого стекла, из-за наличи разнообразных по природе химических соединений при высоких температурах разливки.J,eтaллoв способны к 20 взаимодействию не только друг с другом , но и с окислами запиваемого металла с образовсшием легкоплавких соединений, т,е, така металлокерамика разрушаетс . Во-вторых, эти вклю- 25 чени распределены в структуре чугуна , того самого чугуна, из которого изготавливаютс все изложницы с присущими им недостатками и слабыми сторонами их эксплуатации.30

Цель изобретени - повышени жаростойкости и стойкости против разгара и размыва рабочей поверхности струей жидкого металла.

Поставленна цель достигаетс тем, что внутренний слой выполнен из легированного в зкого сплава на основе железа с равномсзрно распределенными включени ми огнеупорного наполнител при -соотношении-толщин(Внутреннего сло и стенки изложницы 0,05 0,2 ,

В качестве легированного в зкого сплава на основе железа может быть использован чугун, легированный никелем .

В качестве огнеупорного наполнител может быть использован корунд.

На фиг. 1 изображена изложница, продольный разрез; на фиг. 2 - раз-, рез А-А фиг. 1,

Упрочненный слой 1 изложницы 2 состоит из высоколегированного чугуна с включени ми огнеупорного наполнител (корунда), причем, ближе к поверхности 3 концентраци легирующего элемента зыше, чем в глубине тела изложницы, Указанное соотношение между толщинами слоев обеспечивает надежную и долговечную эксплуатацию изложниц, посКОЛЬКУ в р де случаев, например, в изложницах дл отливки никелевых анодов допускаютс вымоины 20-30 мм. В качестве легирующего элемента выбран металл, хорошо раствор ющийс в чугуне (материалеизложницы) и плохо в заливаемом сплаве, повышаниций в зкость и жаростойкость его, т,е, благо творно вли ющий на разгаростойкость. Наиболее эффективно работает в сплаве тот металл, который находитс в заливаемом в изложницу сплаве, или не раствор етс в нем. Например, в изложницах дл никел в упрочненном слое наиболее желателен никель, дл хромистых сплавов - хром и т.п., поскольку никель с никелем, хром с хромом не взаимодействуют, что Обеспечивает -высокую стойкость упрочненного сло как к химическому, так и к тепловому взаимодействию в процессе эксплуатации.Концентраци легирующего элемента плавно измен етс от поверхности вглубь тела изложницы до нул , что обеспечивает прочное соединение сло с металлом отливки,не вызыва значительных напр жений в переходной зоне из-за отсутстви резких концентрационных перепадов по составу.Зани .ма в массе сло более 50% объема,облада значительным размером (диаметр зерен 0,2-3,0 мм) и необходимыми свойствами, включени огнеупорного наполнител играют определ ющую роль в процессе взаимодействи между слитком и изложницей: воспринимают воз-, действие струи жидкого металла, ввод т свои коррективы в тепломассопередачу и теплоотвод, надежно защища металл изложницы от приваривани к слитку и от абразивного износа. Выступающие с поверхности изложницы зерна огнеупорного наполнител создают как бы буферный слой в промежутках между отдельными зернами.В процессе эксплуатсщии зерна огнеупорного материала выступают с поверхности изложницы , создава буферный слой, защищгиот ее от непосредственного взаимодействи с массой заливаемого металла . При размерах зерен меньших 0,2мм включени , не дамт заметного эффекта, а более 3 мм включени не выдерживают механических воздействий, выкрашиваютс при ударах.

В процессе эксплуатации контакт изложницы с заливаемым, кристаллизующим:: и затвердевающим металлом происходит главным образом через корундовые включени . Изливающа с из разливочной печи (ковша) стру жидкого металла встречает при падении на поверхность изложницы не чугун, покрытый непрочным слоем известковой краски , а прочный в термическом отноиении мощный легированный слой, усыпанный с поверхности выступающими крупными включени ми корунда. Турбулентный ха:рактер течени жидкого металла у поерхности изложницы нарушаетс , по в етс демпфирующа прослойка-жидкого металла, воспринимающа в дальнейем на себ вoздeйdтвиe перемещающегос металла. Выступающиезерна как бы захватывают часть жидкости и рикрываютс , ей от остального потока . Падающа стру бьет уже по меаллу изложницы, а по ламинарному слою и течет по нему. Резко измен тс теплопередача, процессы раствоени и химического взаимодействи . Этому в. большой степени способствует значительный размер зерен корунда, (0,2-3,0 мм), так как процессы растворени и теплоизноса в ламинарном слое опр(эдел ютс законами теплопереноса и завис т от размерного фактора во второй степени. Теплопередача же от затвердевшего слитка осуществл етс от его поверхности изложницы между корундовыми включени ми лучеиспусканием , а по включени м теплопроводностью . При излучении теплоперед1ача гакже зависит во второй степени от рассто ни между излучающим и поглощающим телом, т.е. от диаметра Включени , Име большое сопротивление теплоотводу корундовые включени способствуют равномерному прогреву .

Таким образом, чистые без каких либо других минеральных примесей зерна корунда, благодар своей высокой огнеупорности и химической нейтральности к металлу обеспечивают изложнице высокую прочность и стойкость против разрушени от гидродинамического воздействи металла, а высоколегированна основа сло и его строение против термического и химического разрушени рабочей,поверхности изложницы.

Конструкци изложницы испытывалась при отливке никелевых анодов Норильского горно-металлургического комбината им. А. П. Завен гина. В качестве легирующего элемента использовали никедь, а огнеупорного наполнител - корунд. Никель повышает в зкость легированного сло , его жаростойкость и разгаропрочность. Он не взаимодействует с анодным никелем, Корунд относитс к одному из наиболее стойких химических соединений, обладает высокой огнеупорностью (2200С) , твердостью (уступает только алмазу), химически нейтрален к кислороду и большому числу различных химических соединений в жидком виде (шлаку), не раствор етс в анодном никеле и не взаимодействует с ним (другие .окислы раствор ютс ) .

Claims

При изготовлении изложниц на поверхность литейной дл ее отливки наносили металлокерамическую пасту, состо щую из следующих компонентов , вес, %: Корунд Никель 0,1-2,0 Жидкое стекло Затем форму подвергали сушке, после чего дополнительно обрабатывали флюсом , вход щим в состав пасты и состо щим из следующих комопонентов, % Натрий хлористый35-40 Калий хлористый35-40 Цезий хлористый8-10 Фторборат натри 5-5 Цинк хлористый8-10 . Заливку чугуна проводили при температуре 1350-1470 С. Полученные в результате этого изложницы имели слой с 50 %-ным содержанием корунда. Необ ходима толщина упрочненного сло и процентное содержание корунда достигаетс за счетсло пасты контролйру мой толщины,наносимого на литейную форму.Соответствующее распределение легирующего элемента-никел в упрочненном слое обеспечиваетс организацией фильтрационного механизма,его о разованием,Благодар наличию флюса к рундова паста с никелем пропитываетс жидким чугуном. Последовательно проника ; в глубь сло пасты, чугун непрерывно обагащаетс никелем, достига максимума у поверхности пасты Испытани изготовленных таким об разом изложниц показали в 2-3 раза большую стойкость по сравнению с се рийными. Использование предложенных излож ниц только на заводах Норильского горно-металлургического комбината им. А. П. Завен гина даст -годовой экономический эффект более 5 млн.ру Следует отметить, что изложницы дл других сплавов будут иметь не меньшую стойкость, поскольку анодны никель по сравнению с другими сплав ми обладает большим удельным весом, высокой растворимостью кислорода (д 2 %), в частности, при изготовлении изложниц дл отливки слитков из черных металлов и сплавов в качестве огнеупорного наполнител ,кроме корунда , могут использоватьс более дешевые - хромит и магнезит, но мало уступающие корунду по другим своим показател м , а в качестве легирующего элемента - марганец, хром, повышающие ., в зкостные и прочностные свойства металлической основы упрочненного сло . Указанной конструкции могут быть изготовлены любые отливки. Формула изобретени 1.Изложница дл отливки слитков, состо ща из наружного основного меtaлличecкoгo и внутреннего слоев, отличающа с тем, что/ с целью увеличени ее жаростойкости и сопротивлени размыву, внутренний слой выполнен из легированного в зког го сплава,на основе железа с равно- i мерно распределенными включени ми огнеупорного наполнител , причем толщина этого сло составл ет 0,05-0,2 тоЛщины изложницы.
2.Изложница по п. 1, о т л и ч аю щ а с тем, что в качестве легированного в зкого сплава на основе железа использован чугун, легированный никелем.
3.Изложница по п, 1, о т л и ч аю щ а с тем, что в качестве огнеупорного наполнител использован коИсточники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Черкасов А, М. и др. Отливка и эксплуатаци изложниц с металлокерамическим рабочим слоем. Сб. Повышение стойкости изложниц , № 2, Металлурги , М., 1974 (прототип) .

H,j повернуто на 90

fPF;W ;;

9.9-:.. -.; .)..

ffM-8,.t9: fM .. ff .99. M- -

:-f. V.V

.Л...| ,..:-Л

..-i:./:-./,I/-r://::; v -- ./.v.-/u. ,.жл f/-i. - ., T:f-v-/-.----.4-.-Zf.

f rV-/-I--/; w

.; - л i: - -.Ч- .

./«:.