Файл: Чернявский И.Я. Износоустойчивые металлошлаковые трубы.pdf

слое удается дегазацией жидкого металла известными в литейном производстве способами. Наши исследования показали, что в случае выплавки чугуна в индукцион­

тельный результат (вследствие хорошего перемешива­ ния металла под воздействием так называемого спинэффекта). Надо тщательно следить за шихтой, очищать ее, просушивать и т. п. Опыты показывают, что газовые раковины могут возникать и при заливке расплава в кокиль из плохо высушенного ковша или при пользова­ нии непросушенным лотком.

Все эти дефекты обнаруживаются на чугунном слое визуально. Окончательная браковка отливки или устра­ нение дефекта зависит как от условий будущей эксплу­ атации трубы, так и от имеющихся средств исправления пороков. Установлено, например, что при поверхност­ ном отбеле, если он не вызвал появления трещин (твер­ дость не выше 300—400НВ), труба может монтировать­ ся в трубопровод.

Доказано также, что продольные трещины в чугуне, не превышающие по длине 100—120 мм и не вызываю­ щие растрескивания шлакового слоя, могут быть зава­ рены, а шов зачищен. Каждую отливку после исправ­ ления дефектов пли с явно выраженным спаем надо проверить на гидродавление (помимо предусмотренной ТУ выборочной проверки на гидродавление отливок из каждой партии).

Основными видами дефектов шлаковой футеровки являются рыхлоты, усадочные и газовые раковины, де­ формации, остеклование торцов, трещины и разностеиность.

При заливке перегретого шлакового расплава в ко­ киль, в результате того что внутренние слои шлака ох­ лаждаются медленнее периферийных (особенно в плохо кристаллизующихся «длинных» шлаках), наблюдаются многочисленные образования рыхлот, местами перехо­ дящих в сосредоточенные усадочные раковины. Возник­ новению рыхлот способствует и то обстоятельство, что во время центрифутирирования более тяжелые частицы стремятся к периферии, но останавливаются на границе твердой корки, образуя менее плотный слой с крупными кристаллами, выросшими в благоприятных термических условиях центра трубы.

Газовые раковины появляются при значительной газонасыщенности расплава. Иногда газовая раковина является следствием захватывания воздуха шлаком во время центрифугирования.

При охлаждении свободная поверхность отливки не­ редко покрывается либо складками н пузырями (при «длинных» шлаках), либо спелями (при «коротких» шлаках). Появление пузырей и складок вызывается одновременным двусторонним охлаждением расплава. В то время, как внутренний и наружный слои начинают затвердевать, масса шлака между ними остается еще жндкоподвижной. При дальнейшем остывании объемная усадка этой массы приводит к образованию складок еще пластичного поверхностного слоя. Кроме того, по­ верхностный слой деформируется под давлением газов, содержащихся в расплаве. Газы вспучивают его в ви­ де отдельных вздутий, покрытых тонкой шлаковой пленкой.

позволило нам утверждать возможность применения труб со шлаковой футеровкой для траспортирования абразивных сред. Необходимо учесть еще и то, что пос­ ле годичного испытания в промышленных условиях ше­ роховатости обычно отшлифовывались, и поверхность

Одна из них — неодинаковая скорость заливки шлаково­ го и чугунного расплавов, другая — неточная дозировка расплавов. Так, увеличение объема металла приводит к значительному утолщению гладкого торца трубы (сю­ да стекают с лотка последние порции металла); увели­ чение объема шлака — к утолщению трубы в буртовой ее части. Разностенности способствуют и колебания в продолжительности заливки металла в буртовую часть,

ный слой шлака образуется от резкого перепада темпе­ ратур при заливке перегретого расплава в кокиль и закрывании крышек изложницы. Этот слой очень хруп­ кий и после выемки трубы из формы скалывается. Если слой стекла толще 3 мм и его невозможно в дальней­ шем устранить, то труба непригодна для эксплуатации.

Характерным дефектом металлошлаковых труб при центробежном литье являются трещины. Они бывают тонкие, волосные, едва заметные невооруженным гла­ зом, обычно в продольном направлении и, значительно реже, более широкие п короткие — в поперечном на­ правлении. Их возникновение объясняется термически­ ми H фазовыми напряжениями, появляющимися в от­ ливке при охлаждении.

Исследованиями было установлено, что некоторые дефекты органически свойственны данному способу из­ готовления труб, и устранить их невозможно. Сюда от­ носятся шероховатость рабочей поверхности и трещино­ ватость футеровки. Необходимо подчеркнуть, что эти дефекты, как показали промышленные испытания, не снижают эксплуатационных качеств труб: трещины по­ степенно заиливаются мелкими частицами движущейся массы, а шероховатости сглаживаются. Однако если в футеровке имеются поперечные трещины шириной бо­ лее 1 мм, трубы не могут быть допущены к эксплуата­ ции.

Для предупреждения образования газовых раковин необходимо дегазировать шлаковый расплав. В лабора­ торных условиях это достигается постоянным переме­ шиванием расплава перед разливкой. В промышленных условиях для этих целей необходим гомогенизатор. Кроме того, не следует перегревать расплав и сливать его в непросушенный ковш. Заливка расплава в кокиль при оптимальной температуре в значительной мере уст­ раняет образование усадочных рыхлот.

Основным средством предотвращения остекловання торцов является соблюдение оптимальной температуры при заливке расплава (без перегрева) в предваритель­ но нагретый кокиль.

Для избежания разностеиности отливки необходимы равномерная скорость подачи расплавов в форму, точ­ ность дозировки и определенное время заливки метал­ ла в буртовую часть трубы. Допустимой можно считать разностенпость в 3—10 мм в зависимости от колеба­

ний внутреннего диаметра шлаковой футеровки в ин­ тервале 170—800 мм.

Сравнительно небольшой опыт изготовления и экс­ плуатации металлошлаковых труб не позволяет еще дать четкую характеристику всех видов дефектов и пу­ тей их исправления. Все это может быть уточнено в процессе серийного производства металлошлаковых труб и длительного периода их экспулатацпн.

Б. СПОСОБ НАМОРАЖИВАНИЯ

Технологическая схема изготовления изделий

Футеровка намораживания шлакового слоя на внут­ ренней поверхности металлического кожуха является одним из способов повышения устойчивости трубопро­ вода против истирания при гидротранспортировке абра­ зивных сред [155]. В числе преимуществ этого спосо­ ба — относительная простота технологии и, что особенно важно, возможность получения футерованных элемен­ тов сложной конфигурации, которые не могут быть изготовлены другим путем, например центробежным литьем. Намораживание шлаком элементов трубопро­ водов большой длины и сложной конфигурации выгодно отличается от отдельного изготовления футерующих элементов и последующей укладки их в металлический кожух.

Намораживают шлаковый слой на металлический ко­ жух следующим образом (рис. 52). Шлаковый расплав заливают в относительно холодный металлический ко­ жух, в данном случае в элемент трубопровода, диаметр которого увеличен на толщину потребного футерующего слоя. В соприкасающихся с металлом слоях шлака про­ исходит резкое понижение температуры, что приводит к его затвердеванию. После слива жидкого остатка на внутренней поверхности кожуха остается намерзший шлаковый слой, повторяющий его конфигурацию. Тол­ щина намерзшего шлакового слоя зависит от условий заливки, природы шлака и времени выдержки расплава в металлическом кожухе.

а сглаживает, скругляет резкие переходы, места соеди­ ненных под различными углами деталей кожуха. Тол-

щпма шлакового слоя в этих местах отлична от средней толщины отливки. Шлаковый слой намерзает также на закрытом торце элемента трубопровода «дне»; у откры­ того торца, используемого в качестве горловины для заливки, шлаковый слой тоньше, но имеет утолщения у стенок кожуха, которые препятствуют сливу жидкого остатка.

Влияние горловины и дна формы на получаемую от­ ливку можно исключить применением быстросъемных надставок (рис. 53). В этом случае неровности шлако­ вого слоя и намерзшие стен­ ки находятся в надставках, и после их отделения отлив­ ка имеет ровную шлаковую футеровку на рабочих по-

4 - ^

верхностях. Отделение надставки от отливки достигает­ ся установкой в плоскости разъема металлических колецотсекателей.

Надставка, являющаяся временным дном формы, может быть закрытой или иметь съемную крышку для слива жидкого остатка. Диаметр надставки в плоскости сочленения должен быть равен диаметру металлическо­ го кожуха или больше его на 5—10 мм. Это уменьшает нарост шлакового слоя на отсекающем кольце. Высоту надставки мы выбирали в пределах 3—5 толщин шла­ кового слоя, что достаточно для исключения влияния дна на толщину намерзающей на стенках вблизи плос­ кости разъема шлаковой оболочки. Внутреннюю поверх­ ность надставки выполняли в виде усеченного конуса.

Опыт показал, что по образующей конуса достаточно иметь уклон 1 : 25 для удаления намерзшего в надстав­ ке слоя встряхиванием или переворачиванием дном вверх. Верхняя надставка (горловина) помимо функций, аналогичных донной надставке, выполняет роль питате­ ля, а затем прибыли отливки. Отсюда шлаковый рас­ плав поступает в отливку для компенсации увеличения ее объема за счет термического расширения металли­ ческого кожуха, а также усадки затвердевающего шла­ кового слоя. Практически высота горловины должна быть равна 5—7 толщинам намораживаемого слоя. Ос­ тальные требования к конструкции горловины такие же, как и к надставке для дна.

Известное значение для получения доброкачествен­ ной отливки имеет конструкция отсекающего кольца: кольцо должно обеспечивать отделение надставки от отливки при минимальном усилии, придавать ровную поверхность торцу отливки и не сказываться на толщи­

ет его коробление и в результате срез шлакового слоя оказывается неровным. Применение устойчивых к ко­ роблению колец толщиной 3—5 мм способствует допол­ нительному намерзанию на нем шлакового слоя н иска­ жает внутренний диаметр отливки и торца.

Компромиссным является применение отсекающих колец переменного сечения. По внутреннему диаметру такое кольцо может иметь толщину около 1, по наруж­ ному— 3—5 мм. Оно устойчиво к термическому короб­ лению и меньше влияет на толщину намерзающего шлакового слоя. Это кольцо может быть выполнено за­ одно с буртом для крепления элемента в трубопровод и приварено непосредственно к металлическому кожу­ ху. Для уменьшения влияния отсекающего кольца на толщину намерзающего на нем шлакового слоя внут­ ренний диаметр его может быть на 5—10 мм больше внутреннего диаметра шлакового слоя.

Неразделенная отсекающим кольцом часть шлаково­ го слоя, как правило, растрескивается при охлаждении и почти не влияет иа величину усилия отрыва и каче­ ство торцевой поверхности.