способ изготовления графитового кристаллизатора для непрерывного литья металлов

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРАФИТОВОГО КРИСТАЛЛИЗАТОРА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ, включающий механическую обработку, пропитку вакуумным всасыванием или под давлением стенки кристаллизатора пропиточным составом и последующую термическую обработку кристаллизатора, отличающийся тем, что пропитку стенок кристаллизатора осуществляют расплавом азотнокислого алюминия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к установкам непрерывного литья металлов.

Известен способ изготовления графитового кристаллизатора [1] включающий его механическую обработку, пропитку вакуумным всасыванием водным раствором Al(NO₃)₃ при температуре 80-100^оС и последующий нагрев кристаллизатора до 365-380^оС.

Недостаток способа сложность его осуществления: длительный процесс пропитки, необходимость приготовления водного раствора. Кроме того, способ обеспечивает увеличение износостойкости графитового кристаллизатора лишь на 40%

Наиболее близким аналогом по совокупности совпадающих признаков является способ изготовления графитового кристаллизатора [2] включающий его механическую обработку, многократную пропитку вакуумным всасыванием или под давлением раствором из борной кислоты и этилсиликата и сушку с последующей термической обработкой.

Недостаток известного способа сложность его осуществления: термическая обработка пропитанного кристаллизатора осуществляется по сложной программе (рост температуры 5-8^оС/мин). Уровень температур (900-1000^оС) требует организации с целью защиты графита от окисления, специальной среды (инертной или вакуума). Кроме того, способ обеспечивает увеличение износостойкости графитового кристаллизатора только на 53,1%

Цель изобретения увеличение износостойкости графитового кристаллизатора и упрощение процесса изготовления графитового кристаллизатора.

Графитовый кристаллизатор, который получают механической обработкой графита, пропитывают расплавом Al(NO₃)₃ (температура плавления Al(NO₃)₃ около 70^оС), предварительно нагретым до температуры 80-110^оС.

Благодаря тому, что обработка осуществляется расплавом Al(NO₃)₃, время пропитки сокращается в сравнении с пропиткой водным раствором Al(NO₃)₃. Снижается трудоемкость, а отсутствие необходимости приготовления водного раствора Al(NO₃)₃ упрощает процесс изготовления. В то же время поры графита более плотно заполняются Al(NO₃)₃, а после термической обработки Al₂O₃ (это легко устанавливается контрольным взвешиванием образцов после их термической обработки: образцы обработанные расплавом тяжелее обработанных водным раствором), что повышает износостойкость графита. Температура расплава должна быть в пределах 80-110^оС. При температуре ниже 80^оС расплав Al(NO₃)₃ вязок и его проход через стенку кристаллизатора затруднен, увеличивается время пропитки. При температуре расплава выше 110^оС Al(NO₃)₃ начинает разлагаться, ухудшая тем самым экологию процесса и увеличивая расход расплава, что удорожает способ изготовления.

Для осуществления предлагаемого способа изготовленный механической обработкой кристаллизатор помещают в расплав Al(NO₃)₃, предварительно нагретый до температуры 80-110^оС, и вакуумным всасыванием или под давлением пропитывают его стенки. Пропитанный кристаллизатор помещают в печь, предварительно нагретую до 366^оС. Удерживаемый в порах графита Al(NO₃)₃ под действием температуры разлагается:

4Al(NO₃)₃ ->> 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂ NO₂ и О₂ отсасываются вытяжной системой, а в порах графита остается Al₂O₃.

Исследуют образцы цилиндрической формы, изготовленные из графита марки ИГ-1 следующих размеров: внутренний диаметр 25 мм, наружный диаметр 46 мм, высота 50 мм. На пропиточной установке вакуумным всасыванием расплава Al(NO₃)₃ при температуре 80^оС в течение 1,5 мин пропитывают стенки образцов. После термической обработки (при температуре 366^оС) образцы в сравнении с необработанными испытываются на износ по схеме втулка-колодка на машине трения СМЦ-2. Образцы прижимаются к контртелу (кольцо из стали 45, твердость истирающей поверхности HRC-40-45, шероховатость Ra 0,8 мкм) с силой F 300 Н.

При прохождении образцами пути в 14 км износ необработанных образцов оказывается на 65% выше, чем у обработанных по предлагаемой технологии.

Результаты исследования образцов, пропитанных при разных температурах расплава Al(NO₃)₃ приведены в таблице.

Способ изготовления графитового кристаллизатора позволяет упростить процесс и снизить трудоемкость изготовления, повысить эксплуатационные качества графитового кристаллизатора и производительность литья.