Спосіб одержання великих сталевих виливків

Реферат: Спосіб одержання великих сталевих виливків, при якому виконують заповнення форми виливка і додатка металом, а також теплоізоляцію дзеркала металу додатка за допомогою періодичного введення теплоізолюючих матеріалів. Перед заповненням форми виливка металом виконують теплоізоляцію бічної поверхні додатка, а після заповнення - розігрів металу додатка за допомогою екзотермічних матеріалів, при цьому після заповнення додатка на всю висоту металом із температурою 1590-1690 °C, виконуваного не більше ніж через 30 хвилин після розігріву металу, проводять додатковий його розігрів за допомогою екзотермічних матеріалів. UA 89101 U (12) UA 89101 U UA 89101 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до металургії та ливарного виробництва, а саме - до лиття металів та їх обробки шляхом зміни температури. Для відповідальних деталей (що працюють під тиском, навантаженням при підвищених температурах, значних знакозмінних та ударних навантаженнях) в тілі виливка не допускається наявність пухкості, тому на цих виливках необхідно встановлювати додаток, який забезпечить достатнє живлення. Додатки великих виливків, як правило, доливають рідким металом після закінчення заливання форми. Для поліпшення живлення масивних виливків додаток при заливанні форми заповнюють частково, щоб через деякий проміжок часу долити його великою кількістю гарячого рідкого металу. При цьому найбільш великі додатки масивних виливків доливають декілька разів. Відома технологія (спосіб) отримання великих виливків, впроваджена на Новокраматорському машинобудівному заводі (далі - НКМЗ), за якою додаток заповнюється на половину його висоти, при цьому доливання додатка виконується декілька разів порціями свіжого металу (див. Крупные стальные отливки. Манакин A.M., Денисов В.А. и др. - М.: Машиностроение, 1969. - 215 стр., ил.; стр. 109-114). Застосування даної технології дозволяє ліквідувати усадні раковини й істотно знизити вміст вуглецю, сірки та фосфору під додатком виливка, що значно зменшує кількість термічних тріщин, які утворюються при відрізанні додатка. Так при виготовленні виливка "Шабот" у фасонно-ливарному цеху № 1 НКМЗ виконувалися наступні технологічні операції: - заповнення форми виливка через основну ливникову систему до виходу металу в додаток; - переїзд ковша до додаткової ливникової системи та заливання додатка на задану висоту; - засипання додатка спученим перлітом для формування шлакового прошарку та запобігання навуглецюванню металу в додатку при його контакті з дрібняком коксовим (коксом ливарним); - засипання додатка дрібняком коксовим для теплоізоляції дзеркала металу; - 1-е доливання додатка через 5 годин після закінчення первинного заливання на задану висоту; - засипання додатка спученим перлітом; - засипання додатка дрібняком коксовим; - 2-е доливання додатка через 10 годин на задану висоту; - засипання додатка спученим перлітом; - засипання додатка дрібняком коксовим; - 3-є доливання додатка через 15 годин на всю висоту додатка; - засипання додатка спученим перлітом; - засипання додатка дрібняком коксовим; - контроль прогоряння теплоізолюючої засипки додатка із періодичним досипанням дрібняку коксового. Недоліком даного способу є висока витрата рідкого металу для компенсації усадних явищ при виготовленні масивних сталевих виливків, необхідність багаторазового доливання додатка із проведенням декількох додаткових плавок, а також утворення тріщин в металі виробу внаслідок активного розвитку лікваційних процесів під додатком. За сукупністю суттєвих ознак описаний спосіб отримання великих сталевих виливків є найбільш близьким аналогом (прототипом). В основу корисної моделі поставлена задача - створити спосіб отримання великих сталевих виливків, який забезпечує досягнення необхідної якості й одночасне зниження собівартості лиття. Ця задача вирішується за рахунок технічного результату, що полягає в збільшенні часу перебування металу додатка виливка в рідкому стані без виконання доливання. Для досягнення зазначеного результату при отриманні великого сталевого лиття: - бічна поверхня додатка утеплюється, наприклад, за допомогою теплоізолюючої повсті; - форма виливка заповнюється через основну ливникову систему до виходу металу в додаток на певну висоту; - додаток засипається теплоізолюючим порошком із екзотермічним ефектом для теплоізоляції дзеркала металу та його розігріву; - не більше ніж через 30 хвилин додаток заповнюється металом із температурою 15901690 °C на всю висоту через додаткову ливниковусистему; - додаток засипається теплоізолюючим порошком із екзотермічним ефектом; 1 UA 89101 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - додаток засипається теплоізолюючим порошком на основі спучених пісків вулканічного походження (наприклад, спученим перлітом); - проводиться контроль прогоряння теплоізолюючого порошку на основі спучених пісків вулканічного походження із періодичним його досипанням. Відомий і заявлений способи мають наступні подібні ознаки: спосіб одержання великих сталевих виливків, при якому виконують заповнення форми виливка і додатка металом, а також теплоізоляцію дзеркала металу додатка за допомогою періодичного введення теплоізолюючих матеріалів. Заявлений спосіб має такі відмітні ознаки: перед заповненням форми виливка металом виконують теплоізоляцію бічної поверхні додатка, а після заповнення - розігрів металу додатка за допомогою екзотермічних матеріалів, при цьому після заповнення додатка на всю висоту металом із температурою 1590-1690 °C, виконуваного не більше ніж через 30 хвилин після розігріву металу, проводять додатковий його розігрів за допомогою екзотермічних матеріалів. Між відмітними ознаками корисної моделі та технічним результатом, що досягається, є причинно-наслідковий зв'язок. За рахунок теплоізоляції бічної поверхні додатка перед заповненням форми виливка металом зменшуються втрати тепла додатка через формувальну суміш. За рахунок розігріву металу за допомогою екзотермічних матеріалів після заповнення форми виливка металом, а також додаткового розігріву металу за допомогою екзотермічних матеріалів після заповнення додатка на всю висоту металом із температурою 1590-1690 °C, виконуваного не більше ніж через 30 хвилин після розігріву металу, забезпечується створення позитивного теплового градієнта в напрямку "додаток-виливок". В результаті збільшується тривалість знаходження металу додатка в рідкому стані без виконання доливань. Завдяки цьому дзеркало металу додатка в процесі живлення виливка опускається рівномірно по всьому перерізу додатка, що призводить до зменшення обсягу металу за рахунок отримання більш пологої форми усадкової раковини та зменшення її протяжності у вертикальному напрямку. Зазначені властивості та відмітні особливості способу дозволяють зменшити висоту додатка, виключити доливання, знизити витрату рідкого металу і, в результаті, підвищити технологічний коефіцієнт виходу придатного, підвищити якість виливків і знизити їх собівартість. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б однієї не забезпечує досягнення технічного результату. Заявлене технічне рішення не відомо з рівня техніки, тому є новим. На НКМЗ розроблена технологія отримання масивних виливків із вуглецевих марок сталей, зокрема, 25Л і 30Л із використанням заявленого рішення. У виробничих умовах НКМЗ були реалізовані вищеописані технологічні прийоми. Вихідні дані: - виріб: "Шабот", матеріал - сталь 25Л, маса - 172 000 кг, габаритні розміри 5000×2200×2600 мм. - обладнання: високошвидкісний змішувач для приготування холодно-твердіючих сумішей за фуран-процесом; - оснащення: гідроізольований кесон; - матеріали: теплоізолююча повсть, теплоізолюючий порошок із екзотермічним ефектом, теплоізолюючий порошок на основі спучених пісків вулканічного походження (спучений перліт). Отримання великих сталевих виливків, у відповідності із цим способом, здійснювали наступним чином. Бічну поверхню додатка утеплили за допомогою теплоізолюючої повсті. Форму виливка заповнили через основну ливникову систему до виходу металу в додаток на задану висоту. Засипали додаток теплоізолюючим порошком із екзотермічним ефектом. Через 15 хвилин виконали заливання додатка на всю висоту через додаткову ливникову систему металом із температурою 1600 °C. Здійснили засипання додатка теплоізолюючим порошком із екзотермічним ефектом і засипання додатка спученим перлітом. Проводили контроль прогоряння спученого перліту з періодичним його досипанням. Таким чином, при реалізації способу отримання великих сталевих виливків за рахунок збільшення часу перебування металу додатка в рідкому стані зменшуються розміри усадкових раковин, знижується витрата рідкого металу, підвищується технологічний коефіцієнт виходу придатного і, в результаті, підвищується якість виливків та знижується їх собівартість. 2 UA 89101 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб одержання великих сталевих виливків, при якому виконують заповнення форми виливка і додатка металом, а також теплоізоляцію дзеркала металу додатка за допомогою періодичного введення теплоізолюючих матеріалів, який відрізняється тим, що перед заповненням форми виливка металом виконують теплоізоляцію бічної поверхні додатка, а після заповнення розігрів металу додатка за допомогою екзотермічних матеріалів, при цьому після заповнення додатка на всю висоту металом із температурою 1590-1690 °C, виконуваного не більше ніж через 30 хвилин після розігріву металу, проводять додатковий його розігрів за допомогою екзотермічних матеріалів. 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