Спосіб футерування порожнистого металевого виробу

1. Спосіб футерування порожнистого металевого виробу, що включає нагрівання виробу до температури 500-700 °С, заповнення його внутрішньої порожнини розплавом силікатного матеріа C2 2 (19) 1 3 70083 4 го шару, наступний злив залишків розплаву силіперепад температур між внутрішньою поверхнею катного матеріалу й охолодження виробу до темфутер увального шару та металевою оболонкою ператури навколишнього середовища [авт. свид. виробу в процесі охолодження досягає 250-500°С і СССР №257237, МПК F16L57/00, оп. 11.11.1969г. викликає термічні залишкові напруги, які можуть прототип]. Цей спосіб дозволяє підвищити адгезію привести до руйнування силікатного матеріалу. силікатного шару до металу. Нагрівання виробу до Задачею винаходу є удосконалення способу температури 500-700°С перед заповненням його футер ування порожнистого металевого виробу внутрішньої порожнини розплавом силікатного шляхом зміни технологічних параметрів процесу матеріалу вдвічі зменшує перепад температур між футер ування таким чином, щоб знизити рівень металом і розплавом у початковий момент утвозалишкових напруг, підвищити міцність футеруварення футер увального шару, що поліпшує його льного шару, запобігти деформації виробу в цілоструктур у і міцнісні показники. му та зробити його контрольованим. Після заливання виробу розплавом силікатноПоставлена задача вирішується тим, що в го матеріалу (при температурі 1300-1350°С) за способі футерування порожнистого металевого рахунок інтенсивного відводу тепла металевими виробу, що включає нагрівання виробу до темпестінками по периметру виливка утворюється заратури 500-700°С, заповнення його внутрішньої тверділа кірка при рідкій серцевині. Потім фронт порожнини розплавом силікатного матеріалу, викристалізації, рухаючись від стінок виробу усеретримування розплаву до утворення футер увальнодину об'єму, витісняє бульбашки розчиненого в го шару, наступний злив залишків розплаву силірозплаві газу до центра, утворюючи досить міцну катного матеріалу й охолодження виробу до структур у футер увального шару. Газонасиченість температури навколишнього середовища, відповірозплавів шлаків, зокрема металургійного виробдно винаходу перед нагріванням виробу на його ництва, дуже велика і складає 100см 3/дм 3. Однак, внутрішню поверхню наносять захисний шар, під загальна втрата температури розплаву по об'єму час утворення футерувального шару у внутрішню виливка за рахунок теплообміну металевого корпорожнину виробу порційно додають свіжий розпуса виробу з навколишнім середовищем привоплав силікатного матеріалу, охолодження виробу дить до наростання його в'язкості, що утр удняє проводять у кілька стадій з витримуванням на коформування виробів складної конфігурації, а тажній стадії, при цьому охолодження і витримуванкож перешкоджає процесу природної дегазації ня виробу ведуть з перепадом температур між футер увального шару, який формується. металевим корпусом виробу і вн утрішньою поверКрім того, при подальшому охолодженні рідка хнею футер увального шару, що допускається, не серцевина неминуче піддається об'ємній усадці, більш 50-60°С. При цьому як захисний шар на внуяка досягає 12%, тоді як усадка зовнішніх, твердих трішню поверхню виробу наносять оксиди алюмішарів складає 3%, що приводить до утворення нію або кальцію, а під час утворення футерувальусадочної пористості у футерувальному шарі і виного шару у вн утрішню порожнину виробу никненню внутрішніх напружень, величина яких порційно додають свіжий розплав силікатного манерідко перевищує міцність силікатного матеріалу. теріалу в кількості 3-9% об'єму внутрішньої порожТакож, при охолодженні металевого виробу нини виробу. внаслідок різниці температурних коефіцієнтів ліНанесення перед нагріванням на внутрішню нійного розширення металу і закристалізованого поверхню виробу захисного покриття з оксидів силікатного матеріалу (у 1,73 рази) у системі меалюмінію або кальцію запобігає при заливанні тал-силікатний матеріал неминуче виникають зарозплаву проникнення з нього кисню до граничних лишкові напруги, величина яких у ряді випадків шарів металу й утворенню окисних оболонок, які настільки велика, що металевий корпус деформуроз'єднують зв'язок між зернами металу, і тим сається, а футер увальний шар руйнується. Так, при мим істотно послабляє електрохімічну корозію. складній конфігурації виробу, наприклад, сполуТаким чином товщина металевої оболонки значиченні конуса і циліндра, можливе видавлювання мо не змінюється, виріб зберігає свою первісну футер увального шару на конусній ділянці з настуміцність. пним відривом його від металу. При товстій метаКрім того, наявність захисного шару між металевій оболонці виробу спостерігається повне руйлом і футерувальним шаром полегшує їхній взаєнування футер увального шару, тому що метал, мний зсув при охолодженні, сприяє релаксації наохолоджуючись, просто роздавлює його. У випадку пруг і зменшує їхній залишковий рівень. відносно тонкої металевої оболонки виробу при Порційне додавання свіжого розплаву силікатохолодженні відбувається її пластична деформаного матеріалу у вн утрішню порожнину виробу при ція, яка неминуче порушує первісну форму і розміутворенні футерувального шару перешкоджає ри виробу. наростанню в'язкості розплаву за рахунок збільЩе одною вадою відомого способу є те, що в шення теплової енергії і поліпшує умови дегазації умовах тривалого впливу високих температур відшару, що формується. Режими кристалізації також бувається оплавлення граничних шарів металу, поліпшуються за рахунок підживлення фронту міняється його первісна структура, відбувається кристалізації свіжим розплавом. Додавання порцій процес активної електрохімічної корозії, при якій теплової енергії сприяє формуванню дрібнокристовщина металу зменшується на 10-15%, а міцталічної структури в більшій частині товщини шару ність - до 24-40%. футеровки, зменшує пористість матеріалу, що поУ відомому способі процес охолодження везитивно позначається на його міцності. При цьому деться довільно - природне охолодження на віддодавання свіжого розплаву у кількості менш 3% критому повітрі, і не контролюється. Виникаючий об'єму вн утрішньої порожнини виробу не забезпе 5 70083 6 чує необхідний позитивний ефект через його неваного виробу вести з перепадом температур, що достатність, а добавка більш 9% просто зайва, допускається, не більш 50-60°С, міцність металетому що розплав, який додається, переллється вого корпусу буде гарантовано забезпечена. Крім через ливникову систему. цього, час витримування виробу при температурах Після одержання необхідної товщини футер у750 і 500°С може бути скорочено, тому що релаквального шару залишки розплаву зливають і весація внутрішніх залишкових напруг у закристалідуть охолодження виробу в кілька стадій, напризованому шарі силікатного матеріалу відбувається клад, з 1350 до 950°С, з 950 до 750°С та 750 до швидше й ефективніше без додатка стискальних 500°С з витримуванням на кожній стадії з перепазусиль з боку металевого корпусу. дом температур між металевим корпусом виробу і При здійсненні способу, що заявляється, як внутрішньою поверхнею футерувального шару, що силікатний матеріал можуть використовуватися всі допускається, не більш 50-60°С. Витримування металургійні шлаки, що не розпадаються (доменні, при температурі 950°С протягом 1,5 годин необсилікомарганцеві й ін.). хідна для виділення основних кристалічних фаз Спосіб футерування порожнистого металевого (інтенсивне піроксеноутворення). Витримування виробу здійснюють таким чином. при температурах 750°С и 500°С передбачені на Як приклад приводимо спосіб футер ування підставі досліджень і практичного досвіду для металевого виробу об'ємом 1м 3, що має сфероцизняття напруг у залишковій склофазі. ліндричну форму. Товщина металевої оболонки Металевий корпус виробу, навіть попередньо виробу - 6мм, необхідна товщина футер увального підігрітий, при заливанні розплаву швидко розігрішару - 80мм. Як силікатний матеріал використовається до температури 1000-1200°С. При цьому вують розплав силікомарганцю - відхід фероспламіцнісні характеристики металу різко знижуються. вного виробництва. На внутрішню поверхню метаНа кресленні приведений графік залежності тимлевого виробу методом розпилення наносять часового опору розриву (σв) від температури дерозчин оксиду кальцію, який після висихання утвоформації (крива 1) по експериментальним даним рює захисний шар. Виріб нагрівають до темпера[Третьяков А.В., Зюзин В.И., Механические свойстури 500-700°С, після чого його внутрішню порожтва металлов и сплавов при обработке давленинину заповнюють розплавом силікомарганця при ем. - М.: Металлургия, 1973.- С.14, табл.3], сполутемпературі 1350°С. Для утворення футерувальчений із графіком термічних напруг у металевій ного шару товщиною 80мм потрібна витримка »40 оболонці товщиною рівною 10% від сумарної з хвилин (швидкість кристалізації »2мм/хв.). Через футер увальним шаром (крива 2), розрахований по 10-15 хвилин після заливання додають порцію формулі: свіжого розплаву, і цю операцію повторюють через 10-15 хвилинще два рази. Сумарна кількість роз(а2 - а1 )D TS1 s2 = , де плаву, що додається, складає 8% об'єму внутріS 2 S1 + шньої порожнини виробу (»248кг). Після витримуE1 E2 вання залишки розплаву зливають. Охолодження σ2 - напруга у металевій оболонці виробу; ведуть у кілька стадій з 1350 до 950°С, з 950 до а1,.а2 - коефіцієнти температурного лінійного 750°С і 750 до 500°С та до температури навколирозширення силікату і металу відповідно; шнього середовища з витримуванняь при темпеΔΤ - перепад температур, °С; ратурах 950, 750 і 500°С не менш 1,5 години з пеЕ1, Е 2 - модулі пружності силікату і металу; репадом температур між металевим корпусом S1, S2 - площі силікатного матеріалу і металевиробу і внутрішньою поверхнею футер увального вої оболонки виробу в заданому перерізі. шару, що доп ускається, не більш 50-60°С. КонтТому що теоретичне рішення (відповідно до роль температур здійснюють за допомогою термозакону Гука) справедливо тільки для області пружпар, розміщених на внутрішній поверхні футеруних деформацій, його результати застосовні для вального шару і металевій оболонці виробу в інтервалу температур до 500°С. В області більш декількох точках. високих температур відбувається переважно пласПо способу, що заявляється, було зроблено тична деформація корпусу металевого виробу. футер ування гідроциклонів для гірничоРазом з тим із графіка випливає, що при витримці збагачувальних комбінатів на Нікопольському зафутер увального шару при температурі 950°С тимводі феросплавів. Дослідно-промислове випробучасовий опір розриву металу. корпусу складає вання запропонованого способу показало високу 63,5МПа, термічні напруги (у пружній області деякість футер увального шару при повній відсутності формацій) можуть досягати величини 48,5браку. 58,2МПа при перепаді температур між закристалізованим шаром футеровки і металом 50-60°С. Отже, якщо охолодження і витримування футеро 7 Комп’ютерна в ерстка Т.Чепелева 70083 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601