Спосіб відцентрового лиття порожистих трубних заготовок

Изобретение относится к литейному производству, в частности, центробежному литью и может быть использовано при отливке толстостенных заготовок, предназначенных для дальнейшего передела в горячекатанные трубы. Качество исходной заготовки является одной из основных причин, влияющих на качество горячекатанных труб, которые используются непосредственно для монтажа трубопроводов и к которым предъявляют жесткие требования и по условиям прочности, удобству монтажа непосредственно в полевых условия х, уменьшению их металлоемкости и увеличения ресурса работы за счет повышения механических свойств. Известен способ центробежного литья преимущественно толстостенных полых отливок (А.с. №1473901, кл. B22 13/04, 1989, Бюл. 15). Данный способ предусматривает заливку жидкого металла во вращающуюся форму, воздействием охлаждаемым вращающимся валком на свободную поверхность вовлекаемого во вращение жидкого металла отливки и обеспечением постоянного контакта валка в процессе увеличения толщины отливки. Постоянный контакт поверхности валка со свободной поверхностью металла отливки осуществляется путем перемещения валка по радиусу к оси вращения формы, Недостатком этого способа является то, что при воздействии вращающимся охлаждаемым валком на свободную поверхность отливки будет сформирован дополнительный фронт кристаллизации, что приводит к нарушению направленности затвердевания и спровоцирует образование дефектов в теле отливки. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ центробежной отливки стальной заготовки, включающий нанесение футеровочного покрытия на рабочую поверхность формы, заливку металла на вращаемую форму и подачу шлака, отличающийся тем, что, с целью повышения качества толстостенной заготовки, форму вращают с часто той, соответствующей гравитационному коэффициенту 80 - 200 на наружной поверхности заготовки, металл заливают со скоростью 70 - 100кг/с, а шлак подают после кристаллизации 8 - 10% слоя залитого металла, при этом футеровочное покрытие используют с термическим сопротивлением 0,02 0,04м 2к/вт (А.с. СССР №1135541, кл. B22D13/00, 1995, Бюл. №3). Недостатками этого способа является то, что технологические параметры, представленные а.с. 1135541, не обеспечивают надлежащее качество отлитых заготовок. Указанные недостатки обусловлены тем, что влияние гравитационного коэффициента будет уменьшаться по мере нарастания слоя, и, если величины наружного диаметра и стенки будут значительными, то на внутренние слои будет взаимодействовать величина такого незначительного гравитационного коэффициента, которые не в состоянии обеспечить полный захват и распределение жидкого металла и приведет его к выбросу из формы. Кроме того, следует отметить, что высокое значение гравитационного коэффициента на наружной поверхности в период образования первой корочки в начальной стадии кристаллизации может оказаться причиной образования разрыва сплошности, что в дальнейшем приведет к образованию трещин, несплошностей и други х дефектов, что негативно отразится на качестве заготовки. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа центробежного литья полых трубных заготовок, в котором за счет изменения режима вращения изложницы устраняется анизотропия, как по толщине стенки, так и по длине заготовки в процессе ее заливки и формирования, что обеспечивает надлежащее качество отлитых заготовок. Поставленная задача решается тем, что в способе центробежного литья полых трубных заготовок, включающем нанесение футеровочного покрытия на рабочую поверхность изложницы, заливку жидкого металла и подачу жидкого флюса во вращающуюся изложницу, согласно изобретению изложницу вращают с частотой, обеспечивающей постоянную величину гравитационного коэффициента, равную 40 - 79 единиц. Одновременно с этим механические свойства металла отливки не будут иметь анизотропии по толщине стенки, за счет адекватного воздействия центробежных сил на всю толщину формирующейся заготовки, вследствие чего будет уменьшаться напряженное состояние металла. Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Производство центробежных заготовок из стали 45 с химическим составом по ГОСТ 1050 88, размерами диаметры наружный - 360мм; внутренний 160мм; длина 3800мм осуществляется следующим образом. Перед запуском проверялась работоспособность центробежной машины, устанавливают и закрепляют необходимую оснастку. С помощью песочницы щелевого типа наносят на вращающуюся внутреннюю поверхность изложницы теплоизоляционное песчаное покрытие толщиной 5мм. Затем устанавливают и закрепляют заливочное устройство, которое носком входит в полость изложницы. Диаметр выходного отверстия носка 50мм. Изложнице сообщают частоту вращения 523об/мин с таким расчетом, чтобы на первые порции металла величина гравитационного коэффициента составляла 55 единиц. Заливка металла с температурой 1520 1540°C осуществлялась стопорным заливочным ковшом через заливочное устройство с массовой (весовой) скоростью заливки 35 - 38кг/с. По мере нарастания слоя - уменьшения внутреннего диаметра, возрастала частота вращения, создавая на внутренней поверхности величину гравитационного коэффициента 55. При нарастании стенки частота вращения составила об/мин на с последующей выдержкой такой частоты вращения 784об/мин до полного затвердевания. После окончания заливки расплава на свободную поверхность жидкого металла подавали расплавленный флюс марки АН-348-В по ГОСТ 9087 - 81 толщиной 8 - 10мм. После полного затвердевания заготовки вращение изложницы прекращают, раскрепляют и извлекают запорные устройства, отводят заливочное устройство, извлекают отливку и транспортируют ее на стеллаж для полного охлаждения и передачи на дальнейший передел. Контроль качества металла центробежнолитых заготовок показал на весьма удовлетворительные механические свойства, равномерную плотность по всему сечению стенки, и отсутствие скоплений неметаллических включений и других де фектов. Пример 1. Для изготовления заготовки с наружным диаметром 360мм, внутренним диаметром 160мм и длиной 3800мм из стали 45. Все технологические параметры такие же, как в предыдущем описании. Частота вращения изложницы сообщалась такая, которая в процессе формирования отливки создавала на свободной поверхности гравитационный коэффициент 40 единиц. Частота вращения при нарастании стенки была следующая: Частота вращения 669об/мин выдерживалась до полного затвердевания. Затем прекращают вращение изложницы, раскрепляют запорные приспособления, извлекают заготовку и отправляют на стеллаж для охлаждения. Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что на внутренней поверхности создается гравитационный коэффициент, равный 50 единиц. Частота вращения при нарастании стенки была следующей: Пример 3. Отличается от примера 1 тем, что на внутренней поверхности создается гравитационный коэффициент, равный 60. Частота вращения при нарастании стенки была следующей: Пример 4. Отличается от примера 1 тем, что на внутренней поверхности создается гравитационный коэффициент, равный 70 единиц. Частота вращения при нарастании стенки была следующая: Пример 5. Отличается от примера 1 тем, что на внутренней поверхности создается гравитационный коэффициент, равный 79. Частота вращения при нарастании стенки была следующей: Пример 6 (прототип). Производство заготовок по этому способу осуществлялось следующим образом. На внутреннюю поверхность изложницы вращающуюся с частотой вра щения 450об/мин наносят теплоизоляционные покрытие толщиной 6,5мм, имеющее термическое сопротивление 0,035м 2К/Вт. После нанесения покрытия сообщают изложнице частоту вращения 945 об/мин, что соответствует гравитационному коэффициенту 180 на наружной поверхности. Заливку жидкого металла производили стопорным ковшом во вращающуюся изложницу с массой (весовой) скоростью 86кг/с в течение 28с. На внутренней поверхности гравитационный коэффициент оказался 80. После кристаллизации 10мм слоя залитого металла подавался шлак. Из заготовок полученных известным и предлагаемым способом, были отобраны и изготовлены образцы для определения механических свойств по ГОСТ 1497 - 84 и ГОСТ 9454 - 78. Кроме того, металлографическим способом определили общую загрязненность металла неметаллическими включениями. Результаты, полученные в результате испытаний механических свойств, и загрязненность металла неметаллическими включениями в центробежнолитом металле ст.45 приведены в таблице. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным (прототипом) обеспечивает следующие преимущества . 1. Повышает прочностные свойства - пределы прочности и текучести у заготовок, полученных предлагаемым способом, значительно выше чем у заготовок, полученных известным способом. 2. Повышаются пластические свойства относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость у заготовок, полученных предлагаемым способом так же выше, чем у заготовок, полученных известным способом. 3. Повышается способность формируемости металла за счет повышения пластических свойств, в результате уменьшаются отходы и дефекты в процессе горячей деформации заготовок в трубы. 4. Количество неметаллических включений, т.е. чистота металла остается на прежнем уровне. 5. Улучшение качества внутренней поверхности за счет применения флюса, позволило избежать трудоемкого и неэкономичного процесса расточки заготовок перед горячей деформацией.