PL228539B1 - Sposób wytwarzania małogabarytowych odlewów ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego - Google Patents

Sposób wytwarzania małogabarytowych odlewów ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego

Info

Publication number
PL228539B1
PL228539B1 PL414771A PL41477115A PL228539B1 PL 228539 B1 PL228539 B1 PL 228539B1 PL 414771 A PL414771 A PL 414771A PL 41477115 A PL41477115 A PL 41477115A PL 228539 B1 PL228539 B1 PL 228539B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
casting
temperature
charge
cast steel
rate
Prior art date
Application number
PL414771A
Other languages
English (en)
Other versions
PL414771A1 (pl
Inventor
Zbigniew Stradomski
Grzegorz Stradomski
Marek Sławomir Soiński
Original Assignee
Politechnika Czestochowska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Czestochowska filed Critical Politechnika Czestochowska
Priority to PL414771A priority Critical patent/PL228539B1/pl
Publication of PL414771A1 publication Critical patent/PL414771A1/pl
Publication of PL228539B1 publication Critical patent/PL228539B1/pl

Links

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

(21) Numer zgłoszenia: 414771 e22D 13/00 (2006.01)
B22D 13/02 (2006.01)
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 11.11.2015
Sposób wytwarzania małogabarytowych odlewów ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego (73) Uprawniony z patentu:
POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA, Częstochowa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:
22.05.2017 BUP 11/17 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2018 WUP 04/18 (72) Twórca(y) wynalazku:
ZBIGNIEW STRADOMSKI, Częstochowa, PL GRZEGORZ STRADOMSKI, Częstochowa, PL MAREK SŁAWOMIR SOIŃSKI,
Częstochowa, PL (74) Pełnomocnik:
rzecz, pat. Cezary Radecki σ>
co m
co
CM
CM
Q_
PL 228 539 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania małogabarytowych odlewów ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego, zwłaszcza odlewów stosowanych w urządzeniach, maszynach i instalacjach do odwadniania i przepompowywania mediów agresywnych o niskim pH i zwiększonym udziale cząstek stałych, w przemyśle metalurgicznym oraz chemicznym i petrochemicznym, jak również w przemyśle wydobywczym przy eksploatacji złóż szelfowych.
Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 205645 sposób wytwarzania blachy stalowej dwufazowej polegający na tym, że zwój blachy stalowej o składzie: 0,02-0,20% węgla, 0,010-0,150% aluminium, maksymalnie 0,01% tytanu, maksymalnie 0,5% krzemu, a maksymalnie 0,060% fosforu, maksymalnie 0,030% siarki, 1,5-2,40% manganu, 0,03-1,50% chromu, 0,03-1,50% molibdenu, podaje się do strefy ogrzewania, przy czym taśmę przesuwa się przez strefę ogrzewania systemem ciągłym do nagrzania jej do temperatury 727-774°C. Taśmę następnie przesuwa się przez strefę wygrzewania utrzymując jej temperaturę w zakresie 727-771°C przez 20 do 90 sekund, a potem taśmę przesuwa się przez strefę chłodzenia ochładzając ją z szybkością większą niż 1°C na sekundę, po czym przerywa się chłodzenie taśmy gdy jej temperatura zostanie zmniejszona do ±17°C względem temperatury kąpieli do cynkowania. W kolejnym etapie taśmę przetrzymuje się w temperaturze 454-493°C i ±17°C względem temperatury kąpieli do cynkowania przez 20 do 100 sekund, następnie taśmę zanurza się w kąpieli do cynkowania i chłodzi się ją do temperatury otoczenia.
Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 150919 sposób wytwarzania odlewów ze staliwa o strukturze austenityczno-ferrytycznej polegający na wytapianiu staliwa w indukcyjnym piecu elektrycznym o wyłożeniu zasadowym. Odlewy elementów na przykład pomp uzyskiwane w tym sposobie poddaje się obróbce cieplnej polegającej na przesycaniu z temperatury 1020-1050°C w wodzie, a następnie starzeniu przy temperaturze 480-500°C przez 5 godzin.
Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr 125 644 sposób otrzymywania łopatek turbin gazowych polegający na tym, że wsad metalowy znajdujący się w zbiorniku topielnowlewowym w górnej części formy umieszczonej w piecu grzewczym poddaje się wraz z formą nagrzaniu do temperatury wyższej od temperatury topienia stosowanego stopu. Następnie wnękę formy zapełnia się roztopionym, przegrzanym i odgazowanym metalem, po czym formę w celu wywołania kierunkowego krzepnięcia wysuwa się ze strefy grzewczej pieca ze stałą prędkością. W wyniku takiego sposobu postępowania otrzymuje się łopatki turbin gazowych o strukturze monokrystalicznej, w wyniku czego wykazują one wyższą wytrzymałość na pełzanie i plastyczność.
Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 146962 sposób wytwarzania cienkościennych odlewów według wynalazku polegający na tym, że wsad metalowy topi się i rafinuje w czasie 300-900 s w zależności od stopnia jego czystości, przy ciśnieniu 10-2-10-3 Tr oraz modyfikuje dodatkami lantanowców w ilości 0,005-0,04% wagowych, a następnie odlewa się go metodą grawitacyjną lub syfonową, w obecności argonu czystego będącego pod ciśnieniem 400 Tr, do formy, którą stanowi misa z wlewem głównym i jedną lub dwoma belkami współśrodkowymi lub misa z wlewem trzpieniowym, a po wytopieniu wosku z formy w autoklawie wysokociśnieniowym obsypuje się ją wermiculitem, wyżarza w temperaturze 1050-1100°C oraz poddaje odsysaniu iniekcyjnemu i odgazowaniu w piecu próżniowym w czasie 150-300 s. Modyfikacji wsadu lantanowcami dokonuje się na pięć minut przed zalaniem go do formy odlewniczej. Argon wprowadza się do pieca próżniowego równocześnie z zalewaniem formy.
Celem wynalazku było opracowanie sposobu wytwarzania małogabarytowych odlewów cienkościennych o zwiększonej udarności oraz odporności korozyjnej i erozyjnej dla poszerzania możliwości wykorzystania wykonanych odlewów w urządzeniach pracujących dynamicznie.
Sposób według wynalazku polega na tym, że wsad wytopiony do temperatury 1580°C - 1600°C zalewa się do formy z czujnikiem temperatury końca krzepnięcia odlewu, a następnie wsad chłodzi się z prędkością 15°C/s - 60°C/s aż do uzyskania przez powstały odlew co najmniej temperatury końca krzepnięcia zmierzonej przez czujnik temperatury końca krzepnięcia odlewu, nie dłużej niż do osiągnięcia temperatury początku zakresu wydzielania się w odlewie fazy sigma, po czym uzyskany odlew chłodzi się z prędkością 0,3°C/s w zakresie temperatur wydzielania się fazy sigma aż do uzyskania przez odlew temperatury 600°C.
Korzystnym jest gdy wsad chłodzi się z prędkością 15°C/s - 20°C/s aż do uzyskania przez powstały odlew temperatury końca krzepnięcia.
W sposobie według wynalazku wykorzystany został mechanizm umacniania dyspersyjnego w celu zwiększenia odporności na zużycie erozyjne wydzieleniami fazy sigma o określonej dyspersji
PL 228 539 B1 i rozkładzie. Przyjęty w sposobie zakres szybkości krzepnięcia oraz chłodzenia odlewu umożliwił uzyskanie bardzo silne rozdrobnionego ziarna oraz korzystną z punktu widzenia własności erozyjnych, morfologię i dyspersję fazy sigma. Określone w opracowanym sposobie szybkości krzepnięcia oraz chłodzenia umożliwiają uzyskanie w surowym odlewie korzystnej struktury staliwa duplex bez dodatkowej, bardzo kosztownej ze względu na stosowane temperatury przesycania, sięgające 1150°C obróbki cieplnej.
Dla niewielkich odlewów o wadze od kilku do kilkunastu kg uzyskano około 10% udział fazy sigma. Badania laboratoryjne odporności erozyjnej potwierdziły skuteczność sposobu, którego efektywność sięga nawet 300%.
Sposób według wynalazku gwarantuje jednocześnie około czterokrotny wzrost uda rności co poszerza możliwości wykorzystania tak wykonanych elementów w urządzeniach pracujących dynamicznie.
P r z y k ł a d 1
Przykład dotyczy przygotowania 4,5 kg wirnika o małych łopatkach przeznaczonego do pracy w pompie do wybierania zasolonej i zapiaszczonej wody. W tym celu około 6 kg wsadu stanowiącego staliwo duplex o składzie określonym w poniższej tabeli 1 wytopionego w temperaturze 1580°C zalano do formy z czujnikiem temperatury umożliwiającym określenie temperatury końca krzepnięcia odlewu, a następnie wsad został chłodzony z prędkością 15°C/s aż do uzyskania przez powstały odlew temperatury końca krzepnięcia wynoszącej 1230°C. Temperatura ta została zmierzona przez czujnik temperatury końca krzepnięcia odlewu umieszczony w formie. Szybkość chłodzenia została utrzymana aż do temperatury 1050°C stanowiącej temperaturę początku zakresu wydzielania się w odlewie fazy sigma, po czym uzyskany odlew chłodzony był z prędkością 0,3°C/s w zakresie temperatur wydzielania się fazy sigma aż do uzyskania przez odlew temperatury wynoszącej 600°C.
Szybkość krzepnięcia odlewu poniżej 15°C/s byłaby niekorzystna gdyż spowodowałoby wzrost wielkości ziarna a co za tym idzie obniżenie własności plastycznych, w tym udarności. Chłodzenie zakrzepniętego odlewu w zakresie temperatur 950-600°C przebiegające z szybkością 0,3°/s umożliwiło uzyskanie drobnoziarnistej struktury ferrytyczno-austenitycznej z około 10% fazy sigma o bardzo drobnej i równomiernej dyspersji.
T a b e l a 1. Skład chemiczny staliwa [% wag.]
ozn. C Cr Ni Cu Mo Mn Si S P N Fe
% wag. 0,025 26,80 6,48 0,03 3,00 1,19 1,04 0,011 0,008 0,25 reszta
P r z y k ł a d 2
Przykład dotyczy przygotowania 6 kg wirnika o małych łopatkach przeznaczonego do pracy w systemie do wybierania zasolonej i zapiaszczonej wody. W tym celu 8 kg wsadu stanowiącego staliwo duplex o składzie określonym w poniższej tabeli 2 wytopionego w temperaturze 1600°C zalano do formy z czujnikiem temperatury umożliwiającym określenie temperatury końca krzepnięcia odlewu, a następnie wsad został chłodzony z prędkością 40°C/s aż do uzyskania przez powstały odlew temperatury końca krzepnięcia odlewu wynoszącej 1230°C po czym odlew chłodzony był dalej z prędkością 0,3°C/s w zakresie temperatur wydzielania się fazy sigma aż do uzyskania przez odlew temperatury wynoszącej co najmniej 600°C.
Ciągła szybkość chłodzenia odlewu powyżej 60°C/s byłaby niekorzystna gdyż spowodowałoby to niewydzielenie się fazy sigma bądź jej wydzielenie w bardzo małe ilości.
T a b e l a 2. Skład chemiczny staliwa [% wag.]
ozn. C Cr Ni Cu Mo Mn Si S P N Fe
% wag. 0,025 26,80 6,48 0,03 3,00 1,19 1,04 0,011 0,008 0,25 reszta
PL 228 539 B1

Claims (2)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania wyrobów małogabarytowych ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego polegający na wytopieniu wsadu, a następnie dwuetapowym chłodzeniu, znamienny tym, że wsad wytopiony do temperatury 1580oC-1600°C zalewa się do formy z czujnikiem temperatury końca krzepnięcia odlewu, a następnie wsad chłodzi się z prędkością 15°C/s - 60°C/s aż do uzyskania przez powstały odlew co najmniej temperatury końca krzepnięcia zmierzonej przez czujnik temperatury końca krzepnięcia odlewu, nie dłużej niż do osiągnięcia temperatury początku zakresu wydzielania się w odlewie fazy sigma, po czym uzyskany odlew chłodzi się z prędkością 0,3°C/s w zakresie temperatur wydzielania się fazy sigma aż do uzyskania przez odlew temperatury 600°C.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wsad chłodzi się z prędkością 15°C/s - 20°C/s aż do uzyskania przez powstały odlew temperatury końca krzepnięcia.
    Departament Wydawnictw UPRP
PL414771A 2015-11-11 2015-11-11 Sposób wytwarzania małogabarytowych odlewów ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego PL228539B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL414771A PL228539B1 (pl) 2015-11-11 2015-11-11 Sposób wytwarzania małogabarytowych odlewów ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL414771A PL228539B1 (pl) 2015-11-11 2015-11-11 Sposób wytwarzania małogabarytowych odlewów ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL414771A1 PL414771A1 (pl) 2017-05-22
PL228539B1 true PL228539B1 (pl) 2018-04-30

Family

ID=58709031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL414771A PL228539B1 (pl) 2015-11-11 2015-11-11 Sposób wytwarzania małogabarytowych odlewów ze staliwa ferrytyczno-austenitycznego

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL228539B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL414771A1 (pl) 2017-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102360099B1 (ko) 고강성 저열팽창 주물 및 그 제조 방법
Qi et al. Effect of directional solidification of electroslag remelting on the microstructure and primary carbides in an austenitic hot-work die steel
Kang et al. Effects of Cu and Si contents on the fluidity, hot tearing, and mechanical properties of Al-Cu-Si alloys
JP2023094446A (ja) アルミニウム合金鍛造品
Kim et al. Mold filling ability and hot cracking susceptibility of Al-Fe-Ni alloys for high conductivity applications
CN112981190A (zh) 用于模铸的铝合金和使用该用于模铸的铝合金制造铸造铝合金的方法
CN112941383B (zh) 一种含有非晶增强相的镁合金材料及其制备方法与应用
JP2023094439A (ja) アルミニウム合金鍛造品
JP6793574B2 (ja) 低熱膨張合金
CN108607973A (zh) 一种生成细长柱状晶凝固组织的铝合金铸造方法
RU2616734C1 (ru) Литейный высококремнистый сплав на основе алюминия
US20160102392A1 (en) Methods of making and treating copper-based alloy compositions and products formed therefrom
AU2006218029A1 (en) Method for casting titanium alloy
JP6793583B2 (ja) 低熱膨張合金
KR102748419B1 (ko) 새로운 오스테나이트계 합금
CN110691860B (zh) 新型双相不锈钢
JP6949352B2 (ja) 低熱膨張合金
Rodríguez et al. Metallographic study of a cast Al–Si–Cu alloy by means of a novel etchant
Daswa et al. The solution heat treatment of rheo-high pressure die cast Al-Mg-Si-(Cu) 6xxx series alloys
WO2013028086A4 (en) Method for producing investment castings
CN108779516A (zh) 具有方向性晶粒的锌-铝合金及其制备方法
Nazaratin et al. Study of the solidification kinetics and casting-technological properties of the new high-nitrogen corrosion-resistant Cr-Ni-Mn-Mo-N steel for casting production
JPS61195746A (ja) 連続鋳造用鋳型
Kociubczyk et al. Interphase evolution and defect formation during horizontally directional solidification process of Sn-Zn alloys
US10994328B2 (en) Method for casting