UA70083C2 - Спосіб футерування порожнистого металевого виробу - Google Patents
Спосіб футерування порожнистого металевого виробу Download PDFInfo
- Publication number
- UA70083C2 UA70083C2 UA20031212438A UA20031212438A UA70083C2 UA 70083 C2 UA70083 C2 UA 70083C2 UA 20031212438 A UA20031212438 A UA 20031212438A UA 20031212438 A UA20031212438 A UA 20031212438A UA 70083 C2 UA70083 C2 UA 70083C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- product
- melt
- lining
- article
- metal
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 43
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 8
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical class [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 15
- 238000002791 soaking Methods 0.000 abstract 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 8
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000720 Silicomanganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- PYLLWONICXJARP-UHFFFAOYSA-N manganese silicon Chemical compound [Si].[Mn] PYLLWONICXJARP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052914 metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 229910052611 pyroxene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003238 silicate melt Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Coating With Molten Metal (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Спосіб футерування порожнистого металевого виробу включає нагрівання виробу до температури 500-700 °С, заповнення його внутрішньої порожнини розплавом силікатного матеріалу, витримування розплаву до утворення футерувального шару, наступний злив залишків розплаву силікатного матеріалу й охолодження виробу до температури навколишнього середовища. Перед нагріванням виробу на його внутрішню поверхню наносять захисний шар. Під час утворення футерувального шару у внутрішню порожнину виробу порційно додають свіжий розплав силікатного матеріалу. Охолодження виробу проводять у кілька стадій з витримуванням на кожній стадії. Охолодження і витримування виробу ведуть з перепадом температур між металевим корпусом виробу і внутрішньою поверхнею футерувального шару, що допускається не більше ніж 50-60 °С. Як захисний шар на внутрішню поверхню виробу наносять оксиди алюмінію або кальцію.
Description
Опис винаходу
Винахід відноситься до захисту металевих виробів, які працюють в умовах абразивного зносу, впливу 2 високих температур і агресивних середовищ, і може бути використаний в металургійній, хімічній, гірничо-збагачувальній галузях промисловості, а також при виготовленні ємностей для збереження і транспортування екологічно небезпечних речовин.
Відомий спосіб футерування порожнистого металевого виробу, що включає заповнення його внутрішньої порожнини силікатним розплавом, витримку розплаву до утворення футерувального шару, наступний злив 70 надлишку розплаву й охолодження виробу |Вейник А.М. Расчет отливки. -М.: Машиностроение, 1964. -
С.230-2311.
Вадами даного способу є неповна адгезія закристалізованого силікатного шару до металевої поверхні виробу внаслідок виникнення електрохімічних реакцій (корозія), які відбуваються на границі метал-розплав, а також неконтрольований (некерований) теплообмін між корпусом виробу і шарами футерувального покриття, що 72 викликає появу значних внутрішніх напружень, які перевищують границю міцності на розрив матеріалу, що відливається.
Найбільш близьким по технічній суті і досягаемому результату до винаходу, який заявляється, є спосіб футерування порожнистого металевого виробу, що включає нагрівання виробу до температури 500-700 ес, заповнення його внутрішньої порожнини розплавом силікатного матеріалу, витримування розплаву до утворення футерувального шару, наступний злив залишків розплаву силікатного матеріалу й охолодження виробу до температури навколишнього середовища (авт. свид. СССР Мо257237, МПК РГ161 57/00, оп. 11.11.1969г. - прототип)! Цей спосіб дозволяє підвищити адгезію силікатного шару до металу. Нагрівання виробу до температури 500-7002С перед заповненням його внутрішньої порожнини розплавом силікатного матеріалу вдвічі зменшує перепад температур між металом і розплавом у початковий момент утворення футерувального шару, сч що поліпшує його структуру і міцнісні показники. Го)
Після заливання виробу розплавом силікатного матеріалу (при температурі 1300-1350 2) за рахунок інтенсивного відводу тепла металевими стінками по периметру виливка утворюється затверділа кірка при рідкій серцевині. Потім фронт кристалізації, рухаючись від стінок виробу усередину об'єму, витісняє бульбашки с зр Бозчиненого. в розплаві газу до центра, утворюючи досить міцну структуру футерувального шару.
Газонасиченість розплавів шлаків, зокрема металургійного виробництва, дуже велика і складає 100смУ/дм3., со
Однак, загальна втрата температури розплаву по об'єму виливка за рахунок теплообміну металевого корпуса о виробу з навколишнім середовищем приводить до наростання його в'язкості, що утрудняє формування виробів складної конфігурації а також перешкоджає процесу природної дегазації футерувального шару, який о формується. їм-
Крім того, при подальшому охолодженні рідка серцевина неминуче піддається об'ємній усадці, яка досягає 1290, тоді як усадка зовнішніх, твердих шарів складає 396, що приводить до утворення усадочної пористості у футерувальному шарі і виникненню внутрішніх напружень, величина яких нерідко перевищує міцність силікатного матеріалу. «
Також, при охолодженні металевого виробу внаслідок різниці температурних коефіцієнтів лінійного у с розширення металу і закристалізованого силікатного матеріалу (у 1,73 рази) у системі метал-силікатний матеріал неминуче виникають залишкові напруги, величина яких у ряді випадків настільки велика, що металевий з корпус деформується, а футерувальний шар руйнується. Так, при складній конфігурації виробу, наприклад, сполученні конуса і циліндра, можливе видавлювання футерувального шару на конусній ділянці з наступним відривом його від металу. При товстій металевій оболонці виробу спостерігається повне руйнування -І футерувального шару, тому що метал, охолоджуючись, просто роздавлює його. У випадку відносно тонкої металевої оболонки виробу при охолодженні відбувається її пластична деформація, яка неминуче порушує о первісну форму і розміри виробу. о Ще одною вадою відомого способу є те, що в умовах тривалого впливу високих температур відбувається 5р оплавлення граничних шарів металу, міняється його первісна структура, відбувається процес активної бо електрохімічної корозії, при якій товщина металу зменшується на 10-1595, а міцність - до 24-40965. с» У відомому способі процес охолодження ведеться довільно - природне охолодження на відкритому повітрі, і не контролюється. Виникаючий перепад температур між внутрішньою поверхнею футерувального шару та металевою оболонкою виробу в процесі охолодження досягає 250-500 оС і викликає термічні залишкові в Напруги, які можуть привести до руйнування силікатного матеріалу.
Задачею винаходу є удосконалення способу футерування порожнистого металевого виробу шляхом зміни
Ф) технологічних параметрів процесу футерування таким чином, щоб знизити рівень залишкових напруг, підвищити ка міцність футерувального шару, запобігти деформації виробу в цілому та зробити його контрольованим.
Поставлена задача вирішується тим, що в способі футерування порожнистого металевого виробу, що бо Включає нагрівання виробу до температури 500-700, заповнення його внутрішньої порожнини розплавом силікатного матеріалу, витримування розплаву до утворення футерувального шару, наступний злив залишків розплаву силікатного матеріалу й охолодження виробу до температури навколишнього середовища, відповідно винаходу перед нагріванням виробу на його внутрішню поверхню наносять захисний шар, під час утворення футерувального шару у внутрішню порожнину виробу порційно додають свіжий розплав силікатного матеріалу, 65 охолодження виробу проводять у кілька стадій з витримуванням на кожній стадії, при цьому охолодження і витримування виробу ведуть з перепадом температур між металевим корпусом виробу і внутрішньою поверхнею футерувального шару, що допускається, не більш 50-602С. При цьому як захисний шар на внутрішню поверхню виробу наносять оксиди алюмінію або кальцію, а під час утворення футерувального шару у внутрішню порожнину виробу порційно додають свіжий розплав силікатного матеріалу в кількості 3-995 об'єму внутрішньої порожнини виробу.
Нанесення перед нагріванням на внутрішню поверхню виробу захисного покриття з оксидів алюмінію або кальцію запобігає при заливанні розплаву проникнення з нього кисню до граничних шарів металу й утворенню окисних оболонок, які роз'єднують зв'язок між зернами металу, і тим самим істотно послабляє електрохімічну корозію. Таким чином товщина металевої оболонки значимо не змінюється, виріб зберігає свою первісну 70 міцність.
Крім того, наявність захисного шару між металом і футерувальним шаром полегшує їхній взаємний зсув при охолодженні, сприяє релаксації напруг і зменшує їхній залишковий рівень.
Порційне додавання свіжого розплаву силікатного матеріалу у внутрішню порожнину виробу при утворенні футерувального шару перешкоджає наростанню в'язкості розплаву за рахунок збільшення теплової енергії і 75 поліпшує умови дегазації шару, що формується. Режими кристалізації також поліпшуються за рахунок підживлення фронту кристалізації свіжим розплавом. Додавання порцій теплової енергії сприяє формуванню дрібнокристалічної структури в більшій частині товщини шару футеровки, зменшує пористість матеріалу, що позитивно позначається на його міцності. При цьому додавання свіжого розплаву у кількості менш 390 об'єму внутрішньої порожнини виробу не забезпечує необхідний позитивний ефект через його недостатність, а добавка більш 995 просто зайва, тому що розплав, який додається, переллється через ливникову систему.
Після одержання необхідної товщини футерувального шару залишки розплаву зливають і ведуть охолодження виробу в кілька стадій, наприклад, з 1350 до 9509, з 950 до 75092С та 750 до 50090 з витримуванням на кожній стадії з перепадом температур між металевим корпусом виробу і внутрішньою поверхнею футерувального шару, що допускається, не більш 50-602С. Витримування при температурі 95090. Яи се протягом 1,5 годин необхідна для виділення основних кристалічних фаз (інтенсивне піроксеноутворення). о
Витримування при температурах 7502 и 5002С передбачені на підставі досліджень і практичного досвіду для зняття напруг у залишковій склофазі.
Металевий корпус виробу, навіть попередньо підігрітий, при заливанні розплаву швидко розігрівається до температури 1000-12002С7. При цьому міцнісні характеристики металу різко знижуються. На кресленні (зе) приведений графік залежності тимчасового опору розриву (св) від температури деформації (крива 1) по со експериментальним даним |Гретьяков А.В., Зюзин В.И., Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. - М.: Металлургия, 1973.- 0.14, табл.3)|), сполучений із графіком термічних напруг у о металевій оболонці товщиною рівною 1095 від сумарної з футерувальним шаром (крива 2), розрахований по о формулі: 7 Шбонй ви т й «
Я Бе со - напруга у металевій оболонці виробу; не) с ач,.ао - коефіцієнти температурного лінійного розширення силікату і металу відповідно; "з АТ - перепад температур, 2С;
Ен, Е» - модулі пружності силікату і металу; 51, Зо - площі силікатного матеріалу і металевої оболонки виробу в заданому перерізі. -1 395 Тому що теоретичне рішення (відповідно до закону Гука) справедливо тільки для області пружних деформацій, його результати застосовні для інтервалу температур до 500 9С. В області більш високих («в) температур відбувається переважно пластична деформація корпусу металевого виробу. Разом з тим із графіка о випливає, що при витримці футерувального шару при температурі 9509С тимчасовий опір розриву металу. 5р МОрпусу складає 63,5МПа, термічні напруги (у пружній області деформацій) можуть досягати величини со 48,5-58,2МПа при перепаді температур між закристалізованим шаром футеровки і металом 50-6020. Отже, якщо с охолодження і витримування футерованого виробу вести з перепадом температур, що допускається, не більш 50-602С, міцність металевого корпусу буде гарантовано забезпечена. Крім цього, час витримування виробу при температурах 750 і 5009С може бути скорочено, тому що релаксація внутрішніх залишкових напруг у Закристалізованому шарі силікатного матеріалу відбувається швидше й ефективніше без додатка стискальних зусиль з боку металевого корпусу. іФ) При здійсненні способу, що заявляється, як силікатний матеріал можуть використовуватися всі металургійні ко шлаки, що не розпадаються (доменні, силікомарганцеві й ін.).
Спосіб футерування порожнистого металевого виробу здійснюють таким чином. 60 Як приклад приводимо спосіб футерування металевого виробу об'ємом їм, що має сфероциліндричну форму. Товщина металевої оболонки виробу - бмм, необхідна товщина футерувального шару - 8Омм. Як силікатний матеріал використовують розплав силікомарганцю - відхід феросплавного виробництва. На внутрішню поверхню металевого виробу методом розпилення наносять розчин оксиду кальцію, який після висихання утворює захисний шар. Виріб нагрівають до температури 500-7002С, після чого його внутрішню 65 порожнину заповнюють розплавом силікомарганця при температурі 13502. Для утворення футерувального шару товщиною 8Омм потрібна витримка «40 хвилин (швидкість кристалізації «2мм/хв.). Через 10-15 хвилин після заливання додають порцію свіжого розплаву, і цю операцію повторюють через 10-15 хвилин ще два рази.
Сумарна кількість розплаву, що додається, складає 895 об'єму внутрішньої порожнини виробу (2248кг). Після витримування залишки розплаву зливають. Охолодження ведуть у кілька стадій з 1350 до 9502С, з 950 до 75020 1750 до 5002С та до температури навколишнього середовища з витримуванняь при температурах 950, 750 і 5002С не менш 1,5 години з перепадом температур між металевим корпусом виробу і внутрішньою поверхнею футерувального шару, що допускається, не більш 50-60 С. Контроль температур здійснюють за допомогою термопар, розміщених на внутрішній поверхні футерувального шару і металевій оболонці виробу в декількох точках.
По способу, що заявляється, було зроблено футерування гідроциклонів для гірничо-збагачувальних комбінатів на Нікопольському заводі феросплавів. Дослідно-промислове випробування запропонованого способу показало високу якість футерувального шару при повній відсутності браку.
Claims (2)
1. Спосіб футерування порожнистого металевого виробу, що включає нагрівання виробу до температури 500-7002С, заповнення його внутрішньої порожнини розплавом силікатного матеріалу, витримку розплаву до утворення футерувального шару, наступний злив залишків розплаву силікатного матеріалу й охолодження виробу до температури навколишнього середовища, який відрізняється тим, що перед нагріванням виробу на його внутрішню поверхню наносять захисний шар, під час утворення футерувального шару у внутрішню порожнину виробу порційно додають свіжий розплав силікатного матеріалу, охолодження виробу проводять у кілька стадій з витримкою на кожній стадії, при цьому охолодження і витримку виробу ведуть з перепадом температур між металевим корпусом виробу і внутрішньою поверхнею футерувального шару, що допускається С не більше ніж 50-6020. о
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як захисний шар на внутрішню поверхню виробу наносять оксиди алюмінію або кальцію.
З. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що під час утворення футерувального шару у внутрішню порожнину виробу порційно додають свіжий розплав силікатного матеріалу в кількості 3-9 95 від обєму ( внутрішньої порожнини виробу. со «в) «в)
м. -
с . и? -І («в) («в) ге» ШИ сю» іме) 60 б5
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20031212438A UA70083C2 (uk) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Спосіб футерування порожнистого металевого виробу |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20031212438A UA70083C2 (uk) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Спосіб футерування порожнистого металевого виробу |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA70083A UA70083A (en) | 2004-09-15 |
| UA70083C2 true UA70083C2 (uk) | 2007-03-15 |
Family
ID=34513357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA20031212438A UA70083C2 (uk) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Спосіб футерування порожнистого металевого виробу |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA70083C2 (uk) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6385752B2 (ja) | 2013-12-02 | 2018-09-05 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 送風装置及び空気調和装置用室外機 |
-
2003
- 2003-12-25 UA UA20031212438A patent/UA70083C2/uk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA70083A (en) | 2004-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7833490B2 (en) | Crucible for the treatment of molten silicon | |
| Nastac et al. | Advances in investment casting of Ti–6Al–4V alloy: a review | |
| CN105057593B (zh) | 一种铜合金铸件熔模铸造工艺 | |
| CN109396349A (zh) | 一种小型薄壁铸件的熔模精密铸造工艺 | |
| JP6871860B2 (ja) | ターボ機械部品、ブランクおよび最終部品の製造方法 | |
| Zabolotskiy et al. | Numerical investigation of refractory stress-strain condition under transient thermal load | |
| JP6514237B2 (ja) | 低過熱温度からゼロ過熱温度における鋳込みのための溶融金属を調製するプロセス | |
| UA70083C2 (uk) | Спосіб футерування порожнистого металевого виробу | |
| CN201442085U (zh) | 钛合金导弹舱体定向凝固铸造设备 | |
| US8312913B2 (en) | Casting process | |
| CN105478671A (zh) | 一种铝合金熔模精密铸造微震浇注工艺 | |
| CN110831712A (zh) | 利用热模具浇铸的铸造工艺 | |
| CN111136258B (zh) | 一种高温Ti基合金铸件的热处理方法 | |
| JP2015517918A (ja) | 非金属コアを伴う射出ダイキャスト法による軽合金キャスティングを製造するための方法及びプラント | |
| PL241474B1 (pl) | Sposób recyklingu wiórów tytanowych | |
| US1325725A (en) | Consin | |
| US4210193A (en) | Method of producing an aluminum-silicon casting | |
| CN102407319A (zh) | 一种用k465合金熔铸空心涡轮工作叶片的方法 | |
| RU2335377C1 (ru) | Способ изготовления точных отливок в керамических формах с кристаллизацией под давлением | |
| US20150183026A1 (en) | Investment mold having metallic donor element | |
| KR20190134047A (ko) | 진공정밀주조 및 hip 공정을 이용한 코발트-크롬-몰리브덴계 인공관절 제조방법 | |
| Kampova et al. | Stages of technological control in foundries | |
| Kampova et al. | Technological stages in investment casting: features and prospects | |
| Oborin et al. | Stages of technological process the investment casting | |
| RU2116157C1 (ru) | Способ выплавления моделей из оболочковых форм |