SU1069944A1

SU1069944A1 - Apparatus for modifying liquid metal

Info

Publication number: SU1069944A1
Application number: SU823406502A
Authority: SU
Inventors: Борис Михайлович Лепинских; Иван Игоревич Телицин; Виталий Витальевич Вербов
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1984-01-30

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, содержащее чашу, стопор, сто к, реакционную камеру дл размещени модификатора, отличающеес тем, чю, с целью увеличени степени усвоени модификатора и повышени качества отливок, реакционна камера выполнена в виде емкости с патрубком, введенным в сто к на глубину 0, его высоты, причем выходное отверстие патрубка равно 0,2-0,4 диаметра сто ка.A DEVICE FOR MODIFICATION OF LIQUID METAL containing a bowl, stopper, standto, a reaction chamber for placing a modifier, characterized in order to increase the degree of assimilation of the modifier and improve the quality of castings, the reaction chamber is made in the form of a container with a branch pipe depth 0, its height, with the outlet of the nozzle being 0.2-0.4 of the stand diameter.

Description

Изобретение относитс к металлур гии, в частности к литейному производству , и может быть использовано дл модифицировани жидкого металла легкоиспар к димис веществами. Известны устройства, предназначенные дл получени высокопрочного чугуна с шаровидным графитом модифи цированием в литейной форме, состо щие из литниковой чаши, сто ка, реа ционной камеры, шлак-оуловител и пи тател fl . Однако наличие в указанном устро стве реакционной -камеры (где происх дит обработка чугуна) усложн ет: из готовление литниковой системы и уве личивает ее размеры, что уменьшает выход годного (за счет увеличени возврата) При этом возможно попада ние в отливку нерастворившихс частиц модификатора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс устройство дл модифицировани в форме серого высокопрочного чугунов, включающее литниковую чашу,стопор, сто ки реа ционную камеру - сосуд дл размещени модификатора, выполненный в вид стержн 2. В известном устройстве модифици рующий вкладыш расположен в стержне который установлей непосредственно в литниковой чаше. Однако при раств рении модификатора в виде модифициругадего вкладыша в расплаве в откры той .чаше на воздухе неизбежно его. окисление и ошлакование, что ведет к засорению отливки неметаллически ;ми включени ми и, как следствие, неполному усвоению модификатора, тем более что скорость растворени вкла дыша непосто нна во времени, так как мен етс его поверхность. Кроме того, при использовании магнийсодержащих модификаторов возможен пироэффект и, следовательно, неполное усвоение расплавом магни и засор отливки неметаллическими включени ми . Не исключаетс также возможность отрыва в результате теплового удара И попадани в отливку нерастворившихс частиц модификатора. Цель изобретени - увеличение степени усвоени модификатора и повы шение качества отливок. Дл достижени поставленной цели ,в устройстве дл модифицировани жид кого металла, содержащем чашу, стопор , сто к, реакционную камеру дл , размещени модификатора, реакционна камера выполнена в виде емкости с патрубком, введенным в сто к на глубину 0,85-0,95 его высоты, причем выходное отверстие патрубка равно 0,2-0,4 диаметра сто ка. На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид-, , Устройство имеет литниковую чашу 1, камеру с модификатором 2, стопор 3/ сто к 4, патрубок 5 и литник 6. Устройство работает следующим образом . Стопором 3 закрываетс отверстие сто ка 4, Жидкий металл подаетс в литниковую чашу 1 и, омыва камеру 2 . с модификатором, расплавл ет и далее возгон ет внутри нее модификатор, например магний. Затем Стопор 3 убираетс и жидкий металл поступает в сто к 4, расплавл пробку, парообразный модификатор под действием избыточного давлени подаетс в стоик 4 и далее в литник б. Вихревые воронки в литниковой системе обычно вызывают вредные последстви , но в данном случае они способствуют засасыванию металлом паров магни и дальнейшему продвижению их .с потоком в литейную полость. Выходное сечение патрубка на глубине 0,85-0,95 высоты сто ка как раз попадает в зону действи вихр , который образуетс при поступлении металла из сто ка в шлакоуловитель. Совместно с гидростатическим напором вихрь преп тствует всплыванию пузырьков магни . Расположение на этих глубинах выходного сечени патрубка частично гасит вихревые воронки, преп тству попаданию воздуха в литейную полость. Исследовани провод т в камерах, выполненных из алунда () и в камерах из нержавеющей стали при температурах обработки чугуна. Врем прогрева дл огнеупорной камеры (из 20 с, а дл теплопроводной (из нержавеющей стали) 5с. Испарение магни происходит из расплава , поэтому оно не зависит от кусковатости магнийсодержащего сплава. Исследовани ведут по кинетике испарени магни из сплавов Си - М и Си - Mg-S-i с различным содержанием магни . Давление паров магни при содержании магни 25% в Со-Мг,-сш1аве составл ет 0,08-0,09 МПа (0,8-0,9атм) В литниковой системе и в полости самой формы давление меньше вслед ствие- того, что объем литейной формы значительно больше объема камеры. Пример. Модифицированию парами магни подвергают чугун следунлцего химического состава, вес.%: углерод 3,35; кремний 2,12; марганец 0,85; фосфор 0,09; сера 0,030. Исследуют вли ние расположени и размеров выпускного сечени патрубка на структуру и свойства проб с виде плит весом 50 кг, а также заливкой проб на механические свойства чугуна . В качестве модификатора используют сплав магни с медью (25% магни ). Размеры сто ка: высота 500 и диаметр 30 мм.The invention relates to metallurgy, in particular to the foundry industry, and can be used for modifying a liquid metal to easily evaporate it with dimis substances. Devices are known for producing high-strength nodular cast iron by modifying in a mold, consisting of a casting cup, a stand, a reaction chamber, a slag-cell and a fl. However, the presence in the specified arrangement of the reaction chamber (where the pig iron is processed) complicates: the preparation of the gating system and its size increases, which reduces the yield (by increasing the return). This may lead to the casting of undissolved modifier particles. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is a device for modifying gray high-strength cast iron in the form of a runner bowl, stopper, stand-up chamber — a vessel for accommodating the modifier, made in the form of a rod 2. In a known device a modifying liner located in the rod which is installed directly in the gating bowl. However, when the modifier is dissolved as a modified other insert in the melt in an open cup in air, it is inevitable. oxidation and slagging, which leads to clogging of the casting with non-metallic inclusions and, as a result, incomplete assimilation of the modifier, especially since the rate of dissolution of the contribution of breathing is not constant over time, as its surface changes. In addition, when using magnesium-containing modifiers, a pyroelectric effect is possible and, therefore, incomplete absorption by the molten magnesium and clogging of the casting with non-metallic inclusions. The possibility of breakage as a result of thermal shock and ingestion of undissolved particles of the modifier is also not excluded. The purpose of the invention is to increase the degree of assimilation of the modifier and improve the quality of castings. In order to achieve this goal, in a device for modifying a liquid metal containing a bowl, a stopper, one hundred, a reaction chamber for placing the modifier, the reaction chamber is designed as a container with a nozzle inserted into one hundred to a depth of 0.85-0.95 its height, with the outlet of the nozzle being 0.2-0.4 of the diameter of the stand. The drawing shows the proposed device, a common view, The device has a sprue bowl 1, a chamber with modifier 2, a stopper 3 / one hundred to 4, a branch pipe 5 and a sprue 6. The device works as follows. The stopper 3 closes the opening of the stand 4, the liquid metal is fed into the runner bowl 1 and washing the chamber 2. with the modifier, melts and then sublimates the modifier inside it, for example magnesium. Then the stopper 3 is removed and the liquid metal enters into a hundred to 4, melted the cork, the vapor modifier under the action of overpressure is supplied to stoic 4 and then to the sprue b. Vortex funnels in the gating system usually cause detrimental consequences, but in this case they contribute to the suction of magnesium vapors with the metal and their further advancement with the flow into the casting cavity. The outlet section of the nozzle at a depth of 0.85-0.95 of the height of the stand just falls into the zone of action of the vortex, which is formed when the metal enters from the stand in the slag trap. Together with hydrostatic pressure, the vortex prevents the bubbling of magnesium from floating up. The location at these depths of the outlet section of the nozzle partially extinguishes the vortex funnels, preventing air from entering the casting cavity. The studies were carried out in chambers made of alundum () and in chambers made of stainless steel at cast iron processing temperatures. Warming-up time for the refractory chamber (from 20 s, and for heat-conducting (stainless steel) 5c. Magnesium evaporation occurs from the melt, so it does not depend on the lumpiness of the magnesium-containing alloy. Studies lead on the kinetics of evaporation of magnesium from Cu-M and Cu-Mg alloys -Si with different magnesium content. The vapor pressure of magnesium at 25% magnesium content in Co-Mg, -save is 0.08-0.09 MPa (0.8-0.9 atm) In the gating system and in the cavity of the mold itself, the pressure less due to the fact that the volume of the mold is significantly greater than the volume of the chamber. Magnesium vapor is modified by casting iron with the following chemical composition, wt.%: Carbon 3.35, silicon 2.12, manganese 0.85, phosphorus 0.09, sulfur 0.030. samples with the form of plates weighing 50 kg, as well as pouring samples on the mechanical properties of cast iron. As a modifier, use magnesium alloy with copper (25% magnesium). Sizes stand: height 500 and diameter 30 mm.

Получают чугун марки ВЧ 42-12. Температура чугуна 1390-1400 С.Get iron brand HF 42-12. The temperature of the iron 1390-1400 C.

Результаты обработки представлены в табл, 1.The results of processing are presented in Table 1.

Как видно из табл. 1, расположени патрубка на глубине менее 0,85 высота сто ка и при диаметре отверсти менее 0,2 диаметра сто ка недостаточно дл полного усвоени магни что косвенно подтверждаетс структурой и меха:ническими свойствами,As can be seen from the table. 1, the location of the nozzle at a depth of less than 0.85 height of the drain and with a hole diameter of less than 0.2 of the diameter of the drain is not enough to fully absorb magnesium, which is indirectly confirmed by the structure and mechanical properties,

Расположение выпускного патрубка на Глубинах 0,85 высоты сто ка и выше и при диаметрах 0,2-0,4 диаметра сто ка ведет к полному усвоению магни и по влению в структуре только , шаровидного графита.The location of the outlet nozzle at Depths 0.85 of the height of the sink and above and with diameters of 0.2-0.4 of the diameter of the sink leads to the full absorption of magnesium and the appearance of only spherical graphite in the structure.

Расположение выпускного патрубка слишком близко к зумпфу сто ка ведет к разкмву стенки формы и, как следствие , к засорам в теле отливки.The location of the outlet nozzle too close to the sump of the stand leads to the opening of the mold wall and, as a result, to blockages in the body of the casting.

Плавкую пробу изготавливают из сплава Вуда. Fusible sample is made from Wood alloy.

Как видно из табл, 2, при диаметре отверсти выпускного патрубка меньшем 0,2 диаметра сто ка в структуре литого металла наблюдаетс шаровидный и вермикул рный графит, что свидетельствует о недостаточности модифицировани . При выходном сечеНИИ 0,2; 0,3 иО,4 диаметра сто ка в структуре чугуна наблюдаетс только шаровидный графит. При большем диаметре структура чугуна становитс неоднородной по высоте отливки, т.е. расход модификатора увеличиваетс и первые порции металла промодифицированы , а последние промодифицированы недостаточно.As can be seen from Table 2, spherical and vermicular graphite is observed in the structure of the cast metal with the diameter of the outlet of the outlet nozzle smaller than 0.2 of the diameter of the stack, which indicates a lack of modification. With an output cross-section of 0.2; 0.3 IO, 4 diameters of the stack in the cast iron structure only spherical graphite is observed. With a larger diameter, the cast iron structure becomes non-uniform in height of the casting, i.e. the modifier consumption increases and the first portions of the metal are modified and the latter are not sufficiently modified.

Расположение выпускного патрубка The location of the exhaust pipe

0 слишком близко к зумпфу сто ка ведет к р,азмыву стенки формы и к засорам в теле отливки.0 too close to the sump of the sink leads to p, and the opening of the mold wall and to blockages in the body of the casting.

Предлагаемое устройство дл модифицировани жидкого металла позволит снизить брак по засорам на сложных отливках и сократить объем выборки и заварки дефектов в среднем на 25%, что составл ет 12,5% от общего объема дефектов. Стоимость выборки дефектов на 1 т годного лить по существуквдер технологии состав ,л ет 47,1 руб.The proposed device for modifying a liquid metal will reduce the waste on blockages on complex castings and reduce the sample size and welding defects by an average of 25%, which is 12.5% of the total defect volume. The cost of sampling defects per 1 ton of suitable casting according to existing technology, the composition, is 47.1 rubles.

Экономический эффект от снижени объема выборки составл ет 5,90руб/т, Кроме того, предлагаемое устройство позвол ет снизить расход модификатора за счет повышени степени его усвоени примерно на 20%,The economic effect of reducing the sample size is 5.90 rubles / t. In addition, the proposed device reduces the consumption of modifier by increasing its absorption rate by about 20%.

; Т.а l-i JLJL i; T. l-i JLJL i

П Примечание. ВГ- вермикул рный графит; ШГ - шаровидный графит; - перлит; Н. - высота сто ка; Dg,- - диаметр сто ка.P Note. VG - vermicular graphite; SHG - spherical graphite; - perlite; N. - height of a hundred; Dg, - is the diameter of a hundred.

0,0250.025

0,0260.026

DCT0 ,038 DCT0,038

0,036 0.036

D 0,038 0,040 DC 0,043 D 0,036 DT 0,047 0,029D 0.038 0.040 DC 0.043 D 0.036 DT 0.047 0.029

Т а 6 л и ц а 2T a 6 l and c a 2

ШГ+ВГ П70%SHG + VG P70%

ШГ+П80% ШГ+П80% ШГ+П80%SHG + P80% SHG + P80% SHG + P80%

ВГ + 40%ШГ П80%VG + 40% SHG P80%

Claims

DEVICE FOR MODIFICATION OF LIQUID METAL, containing a bowl, stopper, riser, reaction chamber for placement of the modifier, characterized in that, in order to increase the degree of assimilation of the modifier and improve the quality of castings, the reaction chamber is made in the form of a container with a pipe inserted into the riser to a depth of 0 , 85-f0.95 of its height, with the outlet opening of the riser nozzle.

equal to 0.2-0.4 diameter