UA53051A - Method of thermit welding of cast irons - Google Patents
Method of thermit welding of cast irons Download PDFInfo
- Publication number
- UA53051A UA53051A UA2002021429A UA200221429A UA53051A UA 53051 A UA53051 A UA 53051A UA 2002021429 A UA2002021429 A UA 2002021429A UA 200221429 A UA200221429 A UA 200221429A UA 53051 A UA53051 A UA 53051A
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- cast iron
- welding
- thermite
- chamber
- silicon
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 title claims abstract description 6
- 238000007133 aluminothermic reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 4
- -1 for example Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000003832 thermite Substances 0.000 description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 235000013522 vodka Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до ливарного виробництва, а саме до способів виготовлення чавунних заготовок 2 зварюванням та литвом за допомогою термітної суміші і може бути використаний при терміновому виготовленні чавунних заготовок, а також при термітному зварюванні матеріалів у ремонтних цехах.The invention relates to foundry production, namely to methods of manufacturing cast iron billets 2 by welding and casting using a thermite mixture and can be used in urgent production of cast iron billets, as well as in thermite welding of materials in repair shops.
Найближчим до запропонованого способу є спосіб виготовлення додаткової частини ливарної форми, що включає отримання рідкого металу за рахунок алюмінотермічної реакції. В результаті цього утворюється термітний сплав, що заповнює ливарну або зварювальну порожнину (11. 70 Недоліком порівнюваного способу є висока ступінь випалювання модифікуючих елементів та утворення відбіленого шару при зварюванні чавунів різного типу.The closest to the proposed method is the method of manufacturing an additional part of the casting mold, which includes obtaining liquid metal due to an aluminothermic reaction. As a result, a thermite alloy is formed that fills the foundry or welding cavity (11. 70 The disadvantage of the compared method is a high degree of burning of modifying elements and the formation of a bleached layer when welding different types of cast iron.
Завдання винаходу полягає в отриманні високоперегрітого рідкого чавуну при мінімальному випалюванні модифікуючих елементів, а також в усуненні відбіленого шару при зварюванні різних типів чавунів за рахунок використання термітного чавуну з глобулярним графітом, утвореного у двокамерному пристрої. 19 Поставлене завдання досягається таким чином, що спосіб термітного зварювання чавунів, який включає процес алюмінотермічної реакції отримання рідкого металу, який відрізняється тим, що лігатуру ферум-силіцій-магній-рідкісноземельні метали (наприклад церій) вводять після завершення процесу алюмінотермічної реакції.The task of the invention is to obtain highly superheated liquid cast iron with minimal burning of modifying elements, as well as to eliminate the bleached layer when welding different types of cast iron due to the use of thermite cast iron with globular graphite formed in a two-chamber device. 19 The task is achieved in such a way that the method of thermite welding of cast irons, which includes the aluminothermic reaction process of obtaining a liquid metal, which differs in that the ligature of ferrum-silicon-magnesium-rare earth metals (for example, cerium) is introduced after the completion of the aluminothermic reaction process.
Переваги запропонованого способу використання екзотермічної суміші для зварювання чавунів полягають у тому, що термітний чавун з глобулярним графітом вміщує підвищену кількість силіцію, який поступає з лігатури ферум-силіцій-магній-рійкісноземельні метали, і деяку кількість алюмінію, що попадає у метал із фероалюмінієвого терміту, що сприяє переходу частини силіцію і алюмінію у проміжкову зону часткового оплавлення зварюваного чавуну та запобігає випаданню в ній при твердінні евтектичного цементиту, при цьому зварний шов отримується міцнішим ніж основний метал у випадку зварювання сірого чавуну.The advantages of the proposed method of using an exothermic mixture for welding cast irons are that thermite cast iron with globular graphite accommodates an increased amount of silicon, which comes from the ligature of ferrum-silicon-magnesium-rich-earth metals, and some amount of aluminum, which enters the metal from ferroaluminum thermite, which contributes to the transition of a part of silicon and aluminum to the intermediate zone of partial melting of the welded cast iron and prevents it from falling out during the hardening of eutectic cementite, while the weld is stronger than the base metal in the case of welding gray cast iron.
На фіг.1. приведена схема металотермічного реактору, де 1 - верхня камера, 2 - нижня камера, З - « пластинка, що розділяє камери, 4 - порожнина для термітного зварювання, 5 і 6 - чавунні деталі, що підлягають зварюванню, 7 - запобіжна пластинка.In Fig.1. a diagram of a metal-thermal reactor is given, where 1 is the upper chamber, 2 is the lower chamber, C is the plate separating the chambers, 4 is the cavity for thermite welding, 5 and 6 are cast iron parts to be welded, 7 is the safety plate.
Металотермічний реактор працює наступним чином - у верхній камері 1 проходить металотермічна реакція горіння фероалюмінієвого терміту і розчинення у термітній сталі графітового порошку, а також розділення -- рідких продуктів реакції на металічну і шлакову фази. При цьому шлакова фаза спливає, а рідкий чавун 0 збирається у нижній частині камери і пропалює тонку пластинку 3. Час пропалювання пластини, залежить від Її товщини і повинен бути достатнім для повного розділення двох рідких фаз у камері 1. Камера 2 служить для о проведення інмолд-процесу - пізнього модифікування чавуну і, одночасно, його легування силіцієм та іншими со елементами. Розчинення пластини 7 приводить до виливання рідкого сплаву у порожнину зварювання 4, де і 3о проходить оплавлення перегрітим термітним чавуном зварюваних чавунних деталей 5 і 6, а після охолодження і о тверднення всієї системи - міцне їх зварювання.The metal-thermal reactor works as follows - in the upper chamber 1, the metal-thermal reaction of ferro-aluminum thermite combustion and dissolution of graphite powder in thermite steel takes place, as well as the separation of liquid reaction products into metal and slag phases. At the same time, the slag phase floats, and liquid cast iron 0 collects in the lower part of the chamber and burns the thin plate 3. The time of burning the plate depends on its thickness and should be sufficient for the complete separation of the two liquid phases in chamber 1. Chamber 2 serves for inmolding -process - late modification of cast iron and, at the same time, its alloying with silicon and other elements. The dissolution of the plate 7 leads to the pouring of the liquid alloy into the welding cavity 4, where the welded iron parts 5 and 6 are melted by superheated thermic cast iron, and after cooling and hardening of the entire system, their solid welding takes place.
Спосіб термітною зварювання чавунів здійснюють наступним чином: у реакційній камері 1, де проходить горіння суміші терміту та порошку терміту (мало випалюваного компоненту суміші) і розділення за питомою « масою рідкометалічної фази від шлакової, отримують перегрітий рідкий чавун. У камері легування та З 50 модифікування 2 відбувається взаємодія утвореного розплаву чавуну з лігатурою с ферум-силіцій-магній-рідкісноземельні метали під час перетікання його у порожнину термітного зварювання 4.The method of thermite welding of cast irons is carried out as follows: in the reaction chamber 1, where the mixture of thermite and thermite powder is burned (little of the burned-out component of the mixture) and separation by specific mass of the liquid metal phase from the slag, superheated liquid iron is obtained. In the alloying chamber and Z 50 modification 2, the formed cast iron melt interacts with the ligature of ferrum-silicon-magnesium-rare earth metals during its flow into the thermite welding cavity 4.
Із» При цій взаємодії проходить насичення рідкого чавуну силіцієм і елементами-модифікаторами для глобуляризації. У наступному чавун поступає у порожнину термітного зварювання 4 і міцно зварює чавунні деталі, попередньо нагріті газовим полум'ям або електроконтактним та іншими методами до 300 - 35070.With this interaction, liquid cast iron is saturated with silicon and modifier elements for globularization. Next, cast iron enters the thermite welding cavity 4 and firmly welds cast iron parts preheated by a gas flame or electric contact and other methods to 300 - 35070.
Приклад конкретного використання. Використовується термітний чавун з глобулярним графітом, отриманий у і-й двокамерному реакторі в результаті горіння термітної суміші такого складу, у мас. 90: (95) порошок графіту 3,5 - 6,3; о лігатура ферум-силіцій-магній-рідкісноземельні метали (наприклад церій) 3,0 - 6,0; сл 20 плавіковий шпат 2,0 - 3,0; фероалюмінієвий терміт решта. -ьAn example of a specific use. Thermite cast iron with globular graphite is used, obtained in the i-th two-chamber reactor as a result of the combustion of a thermite mixture of this composition, in mass. 90: (95) graphite powder 3.5 - 6.3; o ligature of ferrum-silicon-magnesium-rare earth metals (for example, cerium) 3.0 - 6.0; sl 20 fluorspar 2.0 - 3.0; ferroaluminum thermite the rest. -
На фіг.2 зображена схема метало-термічного реактору для зварювання чавунних деталей, де 1, 2 - чавунні плити з СЧ20 товщиною 2Омм., З - формувальна суміш, 4 - пінополіуретан, 5 - опока, 6 - вертикальний ливарний канал, 7 - двокамерний реактор, 8 - отвір, 9 - нижня камера, 10 - верхня камера, 11 - стержень з отвором, 12 р» - пластина, 13 - суміш терміту та графітового порошку. Плити 1 і 2 заформовували у піщано-глиняну суміш З, при цьому щілина між ними шириною ЗОмм. заповнювалася пінополіуретаном 4. Плити 1, 2 і поліуретановий прошарок 4 прикривалися опокою з формувальною сумішшю 5, яка мала рівні лади. У верхній напівформі передбачався канал 6, на якому встановлювався двокамерний реактор 7. У формувальній суміші передбачався 60 тимчасовий отвір 8, через який подавалося полум'я газової горілюию, що пропалювало пінополіуретановий прошарок 4, розжарювало торці плит 1 і 2 та прогрівало порожнину термітного зварювання, а одночасно і канал б, нижню 9 та верхню 10 камери реактору. Після завершення операції прожарювання у камеру 9 закладалася лігатура ферум-силіцій-магній-рідкісноземельні метали і стержень 11 з отвором, який перекривався тонкою пластиною зі сталі, як варіант - алюмінієвого або титанового сплаву. Після цього у камеру 10 засипалася суміш 65 терміту і графітового порошку 13. Проводився розігрів плит 71 і 2 горілкою приблизно до 250"С. Суміш підпалювалась термітним сірником або запальними порошками магнію чи титану, які у свою чергу підпалювали -Д-Fig. 2 shows the scheme of a metal-thermal reactor for welding cast iron parts, where 1, 2 - cast iron plates with a thickness of СЧ20 with a thickness of 2 Омм., C - molding mixture, 4 - polyurethane foam, 5 - firebox, 6 - vertical casting channel, 7 - two-chamber reactor, 8 - hole, 9 - lower chamber, 10 - upper chamber, 11 - rod with a hole, 12 - plate, 13 - mixture of thermite and graphite powder. Plates 1 and 2 were molded into a sand-clay mixture C, while the gap between them was 3 mm wide. was filled with polyurethane foam 4. Plates 1, 2 and the polyurethane layer 4 were covered with a layer of molding mixture 5, which had equal bars. In the upper half-form, a channel 6 was provided, on which a two-chamber reactor 7 was installed. In the molding mixture, a temporary opening 60 was provided, through which the gas burner flame was fed, which burned the polyurethane foam layer 4, heated the ends of the plates 1 and 2 and heated the thermite welding cavity. and at the same time channel b, lower 9 and upper 10 of the reactor chamber. After the firing operation was completed, a ligature of ferrum-silicon-magnesium-rare earth metals and a rod 11 with a hole that was covered by a thin plate of steel, as an option - aluminum or titanium alloy, were placed in the chamber 9. After that, a mixture of thermite 65 and graphite powder 13 was poured into the chamber 10. Plates 71 and 2 were heated with vodka to approximately 250°C. The mixture was ignited with a thermite match or incendiary powders of magnesium or titanium, which in turn ignited -Д-
звичайним сірником. Приблизно через 20 - 25 секунд після початку технологічної операції пластина 12 пропалювалась термітним чавуном, який виливався у камеру 9 розчиняючи на своєму шляху лігатуру ферум-силіцій-магній-рідкісноземельні метали, а далі стікав у канал 6 і у порожнину зварювання. Шар на торцях до плит 1 та 2 оновлювався розплавом чавуну, який вміщував силіцій. Плити міцно приварюються одна до одної у процесі їх оплавлення перегрітим чавуном і його твердіння.an ordinary match. Approximately 20 - 25 seconds after the start of the technological operation, the plate 12 was burned with thermite cast iron, which poured into the chamber 9, dissolving the ferrum-silicon-magnesium-rare earth metal ligature on its way, and then flowed into the channel 6 and into the welding cavity. The layer on the ends of plates 1 and 2 was updated with molten iron containing silicon. The plates are firmly welded to each other in the process of their melting with superheated cast iron and its hardening.
Результати дослідження зварного шва показано у таблиці. аThe results of the weld seam are shown in the table. and
Ме піп МеталMe pip Metal
Кількість глобулярного графіту у структурі Твердість, НВ чі 000000011101100100000000тороюо юю 0-0 вв-ев| тео) Бо 4 " Механічні властивості визначено па стандартних зразках діаметром 1О0ммThe amount of globular graphite in the structure. teo) Bo 4 "Mechanical properties are determined by standard samples with a diameter of 100 mm
Запропонований спосіб дозволяє проводити зварювання чавунних заготовок з отриманням міцного зварногоThe proposed method makes it possible to weld cast iron blanks to obtain a strong weld
ШВУ.ShVU
Техніко-економічна ефективність. Термітне зварювання чавуну запропонованим способом у З - 4 рази дорожче традиційної технології зварювання чавунних деталей. Економічний ефект досягається у тому випадку, коли чавунні деталі необхідно зварювати в умовах відсутності звичайного зварювального обладнання, зовнішніх джерел енергії. При зварюванні досягається висока якість за рахунок відсутності у зварюваного шва зони ов Відбілу. В результаті зварювання сірого чавуну шов набуває структури і властивостей високоміцного чавуну.Technical and economic efficiency. Thermite welding of cast iron by the proposed method is 3 - 4 times more expensive than the traditional technology of welding cast iron parts. The economic effect is achieved in the case when cast iron parts need to be welded in the absence of conventional welding equipment and external energy sources. When welding, high quality is achieved due to the absence of a free zone in the welded seam. As a result of welding gray cast iron, the seam acquires the structure and properties of high-strength cast iron.
Очікуваний економічний ефект - 50Отис. гривень в рік. «The expected economic effect is 50 Otys. UAH per year. "
Винахід може бути використаний у ливарному виробництві та ремонтних цехах при терміновому отримуванні сплаву, а також для зварювання чавунів і для виготовлення або живлення чавунних виливків при застосуванні технології екзотермічних ливарних додатків. «-The invention can be used in foundry production and repair shops for urgently obtaining alloy, as well as for welding cast iron and for the production or feeding of cast iron castings when applying the technology of exothermic foundry applications. "-
Джерела інформації 1. а. с. Мо444600 "Способ изготовления прибьільной части литейной формь!" - прототип. о «в)Sources of information 1. a. with. Mo444600 "Method of production of the white part of casting molds!" - a prototype. about "c)
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002021429A UA53051A (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Method of thermit welding of cast irons |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002021429A UA53051A (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Method of thermit welding of cast irons |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA53051A true UA53051A (en) | 2003-01-15 |
Family
ID=74166299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2002021429A UA53051A (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Method of thermit welding of cast irons |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA53051A (en) |
-
2002
- 2002-02-20 UA UA2002021429A patent/UA53051A/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA53051A (en) | Method of thermit welding of cast irons | |
| EA000224B1 (en) | A method of aluminothermic welding of rails by pouring intermediate metal with alloying in the zone of rail head | |
| US3779742A (en) | Method of remelting a frozen metal plug in the ceramic nozzle of a metallurgical vessel | |
| RU2465361C1 (en) | Aluminothermic method for obtaining metals, and melting furnace for its implementation | |
| UA52962A (en) | Metallothermic reactor | |
| US717840A (en) | Process of joining metal pieces. | |
| US4168736A (en) | A method of repairing ferrous metal bodies | |
| RU2277456C1 (en) | Method of producing dopediron alloy from industrial wastes | |
| GB1495528A (en) | Repair of bottle top moulds | |
| RU2404018C2 (en) | Method of producing continuous section-shaped billet from thermit steel | |
| RU2112058C1 (en) | Apparatus for metallothermic reduction of metal halides | |
| RU2302475C2 (en) | Method of production of ingots on base of refractory metals by vacuum autocrucible arc melting | |
| US733957A (en) | Process of manufacturing homogeneous metal castings. | |
| GB1181663A (en) | Production of Ingots by Electroslag Remelting Processes | |
| RU2262415C1 (en) | Method of producing iron alloy from production waste | |
| RU2367539C2 (en) | Method of receiving of steel castings | |
| EP3782762B1 (en) | Exothermic welding system and method | |
| UA27948U (en) | method of metal thermal welding of high-speed cutting steel instrument plate to support of tool | |
| JPS6111702B2 (en) | ||
| US623239A (en) | Robert deissler | |
| RU2006107872A (en) | METHOD OF ELECTRIC SLAG FILLING | |
| JP2006015362A (en) | Casting mold, and method for manufacturing the same | |
| CA1045335A (en) | Method for the centrifugal casting of metallic blanks | |
| RU83441U1 (en) | INSTALLATION FOR PRODUCING CONTINUOUS STEEL PROFILES FROM TERMITE BASIS | |
| US861129A (en) | Process of reducing refractory oxids. |