Малоінерційна ливникова система для модифікування чавуну в ливарних формах з вертикальним роз’ємом

Реферат: Малоінерційна ливникова система для модифікування чавуну в ливарних формах з вертикальним роз'ємом, що складається з ливникової лійки, стояка, нахиленого вхідного каналу, реакційної камери, з'єднувального каналу, роздільної камери та живильника, причому реакційна камера має форму циліндра з вертикальною віссю обертання, нижня основа якого зрізана під кутом 15-20°, вхідний канал розміщено під кутом 135-140° дотично до циліндричної поверхні, роздільна камера знаходиться над реакційною і має форму циліндра з горизонтальною віссю обертання, дотично до якого розміщені вертикальний з'єднувальний канал і живильник, при цьому об'єми реакційної та роздільної камери співвідносяться як 2:1. UA 85967 U (12) UA 85967 U UA 85967 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель, що пропонується, належить до ливарного виробництва, зокрема до одержання виливків із високоміцного чавуну з кулястим графітом методом внутрішньоформового модифікування. Відома ливникова система для модифікування рідкого чавуну в ливарній формі [Скаланд Т. "Производство высокопрочного чугуна. Сравнение альтернативных методов обработки магнием на ВЧ" // Литейщик России. - 2011, № 3, стр. 28-37], що складається з ливникової чаші, стояка, реакційної камери, яка має форму чотирикутної призми, шлаковловлювача та живильника. Дана ливникова система має ряд недоліків. В умовах прямоточного руху розплаву в реакційній камері його взаємодія з модифікатором протікає повільно, що може бути причиною недомодифікування розплаву і браку виливків по структурі. Використання довгих горизонтальних шлаковловлювачів зменшує корисну площу модельних плит, знижує вихід придатного лиття, і є неприйнятним для форм малої металоємності, що виготовляються на високопродуктивних автоматичних лініях. Найбільш близькою до корисної моделі є ливникова система для модифікування в формі (Авторское свидетельство СССР № 1537372, B22D 27/20, В22С 9/08; опубл. 23.01.1992), що складається з ливникової лійки, стояка, реакційної камери, демпфера, відцентрового шлаковловлювача та живильника. Відома ливникова система для модифікування має компактну конструкцію і певною мірою сприяє прискореному розчиненню модифікатора. Недоліком такої ливникової системи є прямоточний рух розплаву через реакційну камеру, який обмежує можливості інтенсифікації процесу розчинення модифікатора. В умовах відносно спокійного прямоточного руху розплаву через реакційну камеру в початковий період заливання ливарної форми процеси нагрівання, плавлення та розчинення модифікатора характеризуються певною інерційністю до моменту досягнення стаціонарного теплового стану. Таким чином, протягом декількох секунд у виливок може надходити недомодифікований розплав, що у випадку виготовлення тонкостінних виробів призведе до браку по структурі. Запропонована конструкція відцентрового шлаковловлювача сприяє очищенню розплаву тільки від значних за розміром шлакових включень і малоефективна для видалення дрібних неметалевих продуктів реакції модифікування - комплексних магнієвих оксидів, сульфідів, силікатів, які утворюються при взаємодії чавуну з магнієвими модифікаторами на основі феросиліцію. Вказані недоліки можуть призводити до брака виливків по структурі (відхилення форми графіту від кулястої) і дефектам (плівкам, неметалевим включенням та ін.). Задачею корисної моделі є підвищення якості виливків з високоміцного чавуну, модифікованого в формах з вертикальним роз'ємом, за рахунок інтенсифікації розчинення модифікатора в початковий період заливання і підвищення ефективності очищення розплаву від залишкових продуктів реакції модифікування. Поставлена задача вирішується тим, що в малоінерційній ливниковій системі для модифікування чавуну в формах з вертикальним роз'ємом, що складається з ливникової лійки, стояка, нахиленого вхідного каналу, реакційної камери, з'єднувального каналу, роздільної камери та живильника, в якій, згідно з корисною моделлю, реакційна камера має форму циліндра з вертикальною віссю обертання, нижня основа якого зрізана під кутом 15-20°, вхідний канал розміщено під кутом 135-140° дотично до циліндричної поверхні, роздільна камера знаходиться над реакційною і має форму циліндра з горизонтальною віссю обертання, дотично до якого розміщені вертикальний з'єднувальний канал і живильник, при цьому об'єми реакційної та роздільної камери співвідносяться як 2:1. Розроблена ливникова система (див. креслення) складається із ливникової лійки (1), стояка (2), нахиленого вхідного каналу (3), відцентрової реакційної камери (4), з'єднувального каналу (5), відцентрової роздільної камери (6) та живильника (7). Вказана ливникова система забезпечує підвищення рівня модифікування розплаву в початковий період заливання форми завдяки інтенсифікації процесів плавлення і розчинення модифікатора за рахунок створення, поряд з проточним, додаткового відцентрового руху, який прискорює утворення рідко-твердого середовища розплаву чавуну та зернистого модифікатора з розвиненою поверхнею міжфазної взаємодії. Далі модифікований розплав із залишками продуктів реакційної взаємодії і недорозчиненими частками модифікатора потрапляє до відцентрової роздільної камери, де закінчується реакція модифікування, видаляються неметалеві включення і усереднюється розподіл магнію і інших модифікуючих елементів в об'ємі чавуну. Неметалеві включення, частки модифікатора і продукти модифікування, які в порівнянні з розплавом мають в 2 рази меншу щільність, спливають і після заповнення камери скупчуються у її верхній частині. Завдяки тому, що живильник розміщений дотично до середини роздільної камери і утворює з нею гідравлічний затвор, рух розплаву у виливок починається тільки після повного заповнення об'єму роздільної камери, що додатково стримує потрапляння продуктів реакції модифікування до виливка і на 1 UA 85967 U 5 10 15 20 25 виході з живильника забезпечує перехід руху розплаву в режим наближений до ламінарного. Площі перетинів стояка, нахиленого вхідного каналу, вертикального з'єднувального каналу і живильника співвідносяться як 2,65: 2,0: 1,35: 1,0. Для перевірки розробленої ливникової системи застосовувалась реакційна камера діаметром 65 мм. В реакційну камеру через стояк засипали подрібнену магнієву лігатуру ФСМг7 (з вмістом 7,6 % Mg) фракційного складу 1…10 мм. В формах металоємністю 18 кг чавуну одержували виливки важелів, з яких виготовляли зразки для спектрального та металографічного аналізів і для проведення механічних випробувань високоміцного чавуну. В порівнянні з відомою, в запропонованій ливниковій системі при витраті лігатури в кількості 0,8 % від маси розплаву, що заливається, коефіцієнт переходу магнію у метал виливків збільшується в 1,5 разу. При використанні відомої ливникової системи виявлені наступні недоліки: наявність у виливках нестабільної структури по формі графіту за ступенем сфероїдизації (не більше 85 %) і дефектів (плівок, неметалевих включень), які обумовлені потраплянням у виливок залишкових продуктів реакції модифікування, що може призводити до значного зниження механічних властивостей. При використанні запропонованої ливникової системи виливки мали стабільну структуру з ферито-перлітної металевої основи та включень кулястого графіту із ступенем сфероїдизації 90-95 %. У структурі виливків не виявлено включень продуктів реакції модифікування. Випробовування запропонованої ливникової системи підтвердило її високу ефективність для одержання високоякісних виливків з високоміцного чавуну із стабільними структурою і механічними властивостями. Таким чином, запропонована ливникова система з відцентровими реакційною та роздільною камерами для модифікування чавуну в ливарних формах з вертикальною площиною роз'єму забезпечує підвищення рівня модифікування в початковий період заливання, дозволяє ефективно очистити розплав від продуктів реакції модифікування і отримати виливки заданої якості з рівномірністю структури та механічних властивостей. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Малоінерційна ливникова система для модифікування чавуну в ливарних формах з вертикальним роз'ємом, що складається з ливникової лійки, стояка, нахиленого вхідного каналу, реакційної камери, з'єднувального каналу, роздільної камери та живильника, яка відрізняється тим, що реакційна камера має форму циліндра з вертикальною віссю обертання, нижня основа якого зрізана під кутом 15-20°, вхідний канал розміщено під кутом 135-140° дотично до циліндричної поверхні, роздільна камера знаходиться над реакційною і має форму циліндра з горизонтальною віссю обертання, дотично до якого розміщені вертикальний з'єднувальний канал і живильник, при цьому об'єми реакційної та роздільної камери співвідносяться як 2:1. 2 UA 85967 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3