Спосіб та пристрій для безперервної плавки та лиття металів з кристалізацією під тиском

1. Способ для непрерывной плавки и литья металлов с кристаллизацией под давлением, включающие плавление в индукционной печи шихтовой заготовки и периодическое заполнение жидким металлом методом выжимания с криталлизацией под давлением сочлененной с печью литей ной формы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что плавление верхней части периодически подаваемой снизу шихтовой заготовки постоянного сечения осуществляется в индукционной печи непрерывно, а нерасплавившаяся часть подаваемой шихтовой заготовки выжимает жидкий металл в форму и обеспечивает кристаллизацию отливки под давлением. 2. Устройство для непрерывной плавки и литья металлов с кристаллизацией под давлением, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что индукционная плавильная печь имеет донную уплотнительную втулку и верхний установочный фланец, а твердая часть шихтовой заготовки при ее подаче снизу в печь с расплавом является поршнем (пуансоном). Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении отливок из черных и цветных металлов и сплавов. окончания всего процесса плавки и доводки металла. Известен способ литья выжиманием с кристаллизацией под давлением, при котором порция жидкого металла, равная металлоемкости литейной формы и технологического пресс-остатка, заливается в камеру выжимания, а заполнение формы и кристаллизация отливки производится под давлением [ Литейное пр-во.~ 1990, № 6, с.15-16]. Недостатком этого способа является необходимость значительного перегрева металла с учетом потерь температуры при переливе металла в ковш и камеру выжима Известен способ плавки металлов в индукционной печи, при котором требуемая порция шихты загружается в тигель, расплавляется, доводится до требуемой температуры и сливается в ковш или литейные формы. [Волкова Л.А. Плавка металла в индукционных гіечах. Машгзиз, 1961, 60 с ] . Недостатком этого способа является периодичность плавки и невозможность использования порции жидкого металла до С > 20676 ния, что ухудшает качество металла, снижается выход годного на величину пресс-остатка. Известно устройство для литья под давлением, в котором плавильный агрегат или 5 тигель с металлом соединены с камерой выжимания каналом и соединительной деталью. Недостатком этого устройства является наличие удлиненного канала, который мо- 10 жет быть источником засорения металла продуктами футеровки, необходим дополнительный перегрев металла на компенсацию теплопотерь в литниковом канале, не исключена возможность заростання канала, необ- 15 ходим расход металла на пресс-остаток, что снижает выход годного и качество отливок [Заявка Японии № 2-19746, кл. В 22 D 17/20, 17/12, 17/20, опублик, 90.05.02, N 2-494]. ? Наиболее близким по технической сущ- 20 ности к заявляемому изобретению является способ и устройство литья с заполнением сверху, при котором металл расплавляется в проходной индукционной камере (печи) и удерживается на фильтре литникового кана- 25 ла, соединяющего тигель с литейной формой, а при достижении требуемой температуры металл выжимается газовым давлением через фильтр непосредственно в • литейную форму [Заявка США N? 5111870, 30 кл. В 22 D 18/00, 19/14, опублик. 92.05.12, том 1138, №2]. Недостатком этого способа является периодическая плавка и необходимость использования для заливки всей порции рас- 35 плавленного металла. Заливка металла сверху под давлением практически исключает спокойную заливку формы, что ухудшает качество литой поверхности, особенно при изготовлении сложных отливок, и, кроме то- 40 го, требуется размещение плавильной печи и литейной формы в прессовой емкости. Недостатком данного устройства является необходимость применения герметизирующей емкости, а также специального 45 огнеупорного фильтра, служащего дном печи, надежное функционирование которого (удержание и пропуск металла) в условиях контакта с жидким металлом является проблематичным. 50 В основу изобретения поставлена задача разработки способа и устройства для непрерывной плавки и литья металлов с кристаллизацией под давлением, обеспечивающих непрерывное плавление шихтовой 55 заготовки постоянного сечения, периодически подаваемой в активную зону печи через уплотнительную втулку, с последующим выжиманием объема жидкого металла в сочлененную с верхним фланцем печи литейную форму, соответствующего величине подачи заготовки в печь. Это обеспечивает стабильность температурно-скоростных параметров заливки, направленность затвердевания металла в форме, минимальные затраты энергоресурсов, исключает потери металла на пресс-остаток, за счет чего, повышается выход годного и качество отливок, а также расширяются технические возможности получения отливок с кристаллизацией под давлением. Поставленная задача решается тем, что в способе и устройстве для непрерывной плавки и литья металлов с кристаллизацией под давлением, включающих плавление в индукционной печи шихтовой заготовки и периодическое заполнение жидким металлом методом выжимания с кристаллизацией под давлением сочлененной с печью литейной формы, согласно изобретению, плавление верхней части периодически подаваемой снизу заготовки постоянного сечения осуществляется в индукционной печи непрерывно, а нерасплавившаяся часть подаваемой шихтовой заготовки выжимает жидкий металл в форму и обеспечивает кристаллизацию отливки под давлением. Кроме того, индукционная плавильная печь имеет донную уплотнительную втулку и верхний установочный фланец, а твердая часть шихтовой заготовки при ее подаче снизу в печь с расплавом является поршнем (пуансоном). Периодическая подача шихтовой заготовки через донную уплотнительную втулку в печь и расположение литейной формы на верхнем фланце печи обеспечивает при непрерывной плавке металла периодическое сифонное регулируемое заполнение форм металлом с минимальным перегревом и направленную кристаллизацию под давлением. Металл пресс-остатка и незатвердевшей части металлопровода используется при заливке очередной формы. Все это обеспечивает максимальный выход годного, повышает плотность отливок и качество металла, сокращает расход электроэнергии и огнеупорных материалов. Устройство для реализации предложенного способа включает в себя (см.чертеж) индуктор 1, футерованный огнеупорной смесью 2, донную уплотнительную втулку 3 из огнеупорной смеси, верхний фланец 4 индуктора, шихтовую заготовку 5, механизм подачи штанги (не показано) и механизм прижима формы (не показано), литейную форму 6. Устройствб работает следующим образом. Индуктор 1, подключенный к высокочастотному генератору, футеруется смесью 2, 20676 в донной части монтируется уплотнительная втулка с внутренним отверстием, равным диаметру шихтовой заготовки (штанги), а верхняя часть футеровки индуктора заканчивается фланцем 4 для уплотнения литейной формы и печи в момент заливки формы. Шихтовая заготовка требуемого химсостава постоянного сечения через донную уплотнительную втулку 3 вводится в индуктор до уровня верхнего фланца и включается генератор. Плавка штанги начинается в верхней части печи. По мере расплавления требуемой для заливки формы порции металла и достижения им уровня верхнего фланца при минимальном перегреве металла, что зависит от текучести металла и особенностей литейной формы, движением шихтовой заготовки вверх соответствующая порция жидкого металла выжимается под давлением в предварительно установленную на верхний фланец печи литейную форму. Давление не снимается до полного затвердевания металла в форме. В это время продолжается процесс нагрева и плавки поступившей в полость активной части индуктора твердой части плавящейся штанги и подготовка очередной формы к заливке. Предложенные способ и устройство для его реализации обеспечивают непрерывную Упорядник Замовлення 4396 5 10 15 20 плавку металла и периодическую заливку форм. Форма заполняется металлом с минимальным перегревом. .Это минимизирует у гарь и газонасыщение металла, повышает плотность и механические свойства отливок, снижает требования по огнеупорности материалов печи и формы. Роль прессующего поршня (пуансона) выполняет плавящаяся штанга, а жидкий пресс-остаток используется для заполнения последующей формы, что позволяет использовать практически весь жидкий металл на формирование отливок, исключается засорение металла футеровкой ковша, камеры выжимания и поршня (пуансона). Заполнение форм металлом под давлением непосредственно из печи, минуя дозирующие устройства, позволяет изготавливать предложенным способом сложные тонкостенные отливки любой минимальной массы. 25 При этом эффективность процесса с уменьшением массы отливки повышается. Уменьшение количества технологических операций, исключение операции дозирования металла упрощает механизацию и 30 управление технологическим процессом. Техред М.Келемеш Коректор О.Обручар Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиГв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101