Способы модифицирования чугуна

Разнообразные условия производства отливок из высокопрочного чугуна, требования к качеству металла, наличие модификаторов определяют способ ввода модификатора в чугун. Применяемые способы сфероидизирующей обработки условно можно разделить на четыре группы: модифицирование в форме, модифицирование в специальной реакционной камере, модифицирование в ковше и обработка чугуна модифицирующей проволокой. Рассмотрим все четыре варианта модифицирования:

1. Модифицирование в ковше.

Получение высокопрочного чугуна с помощью модификаторов наиболее просто осуществляется в стационарных (по положению в процессе заполнения чугуном и модифицирования) ковшах, при этом достаточно высокая (30-60%) степень усвоения магния достигается при вводе модификатора в ковш по сэндвич-процессу, причем известно много его разновидностей: модификатор на дне ковша может быть пригружен стальной или чугунной высечкой, дробью, чугунной стружкой, и т. д. Суть процесса заключается в размещении на дне ковша перегородки, которая будет разделять ковш на две камеры реагентную и металлоприемную. На дно реагентной камеры засыпается слой чугунной стружки толщиной 10-15мм для предотвращения зашлаковывания камеры. Поверх засыпается расчетное количество сфероидизирующего и графитизирующего модификатора. Сверху модификаторы покрываются слоем укрывного материала - чугунной стружкой или стальной высечкой (1-2см). Впроцессе наполнения ковша укрывной материал предох раняетмодификатор от преждевременного контакта с расплавом до заполнения ковша.

Рис. 1. Совмещенный способ модифицировании чугуна типа ковш-крышкаРис. 1. Совмещенный способ модифицировании чугуна типа ковш-крышка:

1-крышка, 2-отверстие для слива чугуна, 3-ковш, 4-модификатор, 5-укрывной материал.

Заливать металл в ковш необходимо с высокой скоростью. При этом нельзя допускать попадания струи в реакционную камеру на укрывной материал, иначе это приведет к размыванию модификатора, выносу его на поверхность металла и сгоранию. Строгое соблюдение приведенной выше технологии модифицирования обеспечит стабильный модифицирующий эффект.

Повышенное (в 1,2 -1,3 раза) усвоение магния достигается при совмещении сэндвич-процесса и применении специальной крышки, устанавливаемой на ковш и играющей также роль литейной чаши (рис. 1). Этот метод разработан в Швеции и благодаря своей простоте, уменьшению дымовыделения и стабильным результатам модифицирования используется (с усовершенствованиями) во многих странах. При отсутствии зазора между ковшом и крышкой и при наличии в полости крышки чугуна в процессе наполнения ковша процесс модифицирования происходит практически без пироэффекта. Подбором сечения отверстия для чугуна удается регулировать длительность заполнения ковша металлом в зависимости от объема последнего. Повышению усвоения магния способствует и перегородка на дне ковша, отделяющая первые порции заливаемого в ковш чугуна от модификатора, благодаря чему реакция модифицирования начинается, когда выпускное отверстие в крышке уже перекрыто слоем чугуна в ней.

2. Модифицирование в форме.

Основой модифицирования чугуна в форме (Inmold — процесс) является применение в литниковой системе специальной реакционной камеры, в которую помещается модификатор. Объем камеры рассчитывается по специальной методике. Преимуществами этого метода являются высокая степень усвоения магния (65-90%), получение однородной структуры, отсутствие дыма и пироэффекта, возможность индивидуальной технологии обработки для каждой отливки, снижение расхода модификатора. Однако следует отметить, что для получения качественного чугунас включениями графита шаровидной формы необходимо строгое соблюдение соотношений между температурой и скоростью заливки расплава, составом, количеством и фракцией модификатора, а также наличие качественных шихтовых материалов и проведение контроля на всех стадиях процесса. Помимо этого, за счет увеличения литнтковой системы, снижается технологический выход годного.

Рис. 2 Схема модифицирования в форме при inmold-процессе:

1 — стояк; 2 — шлакоуловитель; 3 — литниковый ход; 4 — зумпф; 5 — реакционная камера;6 - модификатор.

Рис. 2 Схема модифицирования в форме при inmold-процессе

3. Модифицирование в специальной реакционной камере (метод Флотрет).

Этот метод представляет собой внутрижелобное модифицирование. Принцип модифицирования основан на использовании расплава чугуна с серой не более 0,015%. Чугун переливается через многосекционный желоб, в который предварительно помещено необходимое количество сфероидизирующего модификатора. Метод применяется для небольших порций чугуна (до 1 тонны). Вторичное модифицирование осуществляется в разливочном ковше. При модифицировании этим способом достигается достаточно высокое усвоение магния (до 80 %), почти полное исключение пироэффекта и дымовыделения, значительно меньшее, чем в случае обработки в ковше, падение температуры.

Рис. 3 Схема модифицирования чугуна методом Флотрет:

1-литниковая чаша; 2-литниковые ходы; 3-реакционная камера с модификатором; 4-камера-накопитель; 5-выпускное отверстие.

Рис. 3 Схема модифицирования чугуна методом Флотрет

4. Обработка чугуна модифицирующей проволокой.

Все существующие методы обработки чугуна магнийсодсржащими присадками, основанные на одновременном вводе в металл требуемой дозы модификатора, несмотря на указанные выше технологические меры, не позволяют достичь высокого усвоения магния главным образом потому, что реакция модифицирования проходит в локальном участке, и пузырьки испаряющегося магния, поднимаясь к поверхности расплава, имеют ограниченное время контакта с расплавом. Площадь контакта магния с жидким металлом и, следовательно, усвоение магния значительно повышается, если модификатор вводить в чугун в измельченном виде малыми порциями, например инжектированием твердых, жидких или парообразных присадок. Однако эти методы промышленного применения не нашли. Наиболее удобным и технически легко осуществимым является ввод в расплав тонкоизмельченных модифицирующих присадок, помещенных в металлических трубках. При подаче в металл таких наполненных модификатором трубок (полой проволоки) срегулированной скоростью, обеспечивающей требуемый расход модификатора, процесс модифицирования протекает без дыма и пироэффекта, а степень усвоения магния по сравнению с обработкой в ковше увеличивается почти в 1,5-2 раза. Известны различные методы обработки чугуна модифицирующей проволокой, подаваемой в струю металла с помощью специального устройства — трайб-аппарата.

Рис. 4.Способы обработки чугуна модифицирующей проволокой:

а — в струю (А-вертикальное введение, В-диагональное введение),
б — в струю при заливке из стопорного ковша,
в — в ковше.

а) Рис. 4. Способы обработки чугуна модифицирующей проволокой

б) Рис. 4. Способы обработки чугуна модифицирующей проволокой

в) Рис. 4. Способы обработки чугуна модифицирующей проволокой


Другие Чугун: