Способи модифікування чавуну
Різноманітні умови виробництва виливків з високоміцного чавуну, вимоги до якості металу, наявність модифікаторів визначають спосіб введення модифікатора в чавун. Застосовувані способи Сфероідізірующій обробки умовно можна розділити на чотири групи: модифікування у формі, модифікування в спеціальній реакційній камері, модифікування в ковші і обробка чавуну модифицирующей дротом. Розглянемо всі чотири варіанти модифікування:
1. Зміна в ковші.
Отримання високоміцного чавуну за допомогою модифікаторів найбільш просто здійснюється в стаціонарних (за матеріальним становищем в процесі заповнення чавуном і модифікування) ковшах, при цьому досить висока (30-60%) ступінь засвоєння магнію досягається при введенні модифікатора в ківш по сендвіч-процесу, причому відомо багато його різновидів: модифікатор на дні ковша може бути прігружен сталевий або чавунної висічкою, дробом, чавунної стружкою, і т. д. Суть процесу полягає в розміщенні на дні ковша перегородки, яка буде розділяти ківш на дві камери реагентної та металлопріемную. На дно реагентної камери засипається шар чавунної стружки товщиною 10-15мм для запобігання зашлаковиваніе камери. Поверх засипається розрахункова кількість Сфероідізірующій і графітізірующего модифікатора. Зверху модифікатори покриваються шаром укривного матеріалу - чавунної стружкою або сталевий висічкою (1-2см). В процесі наповнення ковша покривний матеріал предох ранящих модифікатор від передчасного контакту з розплавом до заповнення ковша.
Мал. 1. Сполучений спосіб модифицировании чавуну типу ківш-кришка:
1-кришка, 2-отвір для зливу чавуну, 3-ківш, 4-модифікатор, 5-покривний матеріал.
Заливати метал в ківш необхідно з високою швидкістю. При цьому не можна допускати попадання струменя в реакційну камеру на покривний матеріал, інакше це призведе до розмивання модифікатора, виносу його на поверхню металу і згорянню. Суворе дотримання наведеної вище технології модифікування забезпечить стабільний модифікує ефект.
Підвищений (в 1,2 -1,3 рази) засвоєння магнію досягається при поєднанні сендвіч-процесу і застосуванні спеціальної кришки, яка встановлюється на ківш і грає також роль ливарної чаші (рис. 1). Цей метод розроблений в Швеції і завдяки своїй простоті, зменшення димовидалення та стабільним результатам модифікування використовується (з удосконаленнями) у багатьох країнах. При відсутності зазору між ковшем і кришкою і при наявності в порожнині кришки чавуну в процесі наповнення ковша процес модифікування відбувається практично без піроефект. Підбором перетину отвору для чавуну вдається регулювати тривалість заповнення ковша металом в залежності від обсягу останнього. Підвищенню засвоєння магнію сприяє і перегородка на дні ковша, що відокремлює перші порції заливається в ківш чавуну від модифікатора, завдяки чому реакція модифікування починається, коли випускний отвір в кришці вже перекрито шаром чавуну в ній.
2. Зміна в формі.
Основою модифікування чавуну в формі (Inmold - процес) є застосування в літніковой системі спеціальної реакційної камери, в яку поміщається модифікатор. Обсяг камери розраховується за спеціальною методикою. Перевагами цього методу є висока ступінь засвоєння магнію (65-90%), отримання однорідної структури, відсутність диму і піроефект, можливість індивідуальної технології обробки для кожного виливка, зниження витрати модифікатора. Однак слід зазначити, що для отримання якісного чавуну з включеннями графіту кулястої форми необхідно суворе дотримання співвідношень між температурою і швидкістю заливки розплаву, складом, кількістю і фракцією модифікатора, а також наявність якісних шихтових матеріалів і проведення контролю на всіх стадіях процесу. Крім цього, за рахунок збільшення літнтковой системи, знижується технологічний вихід придатного.
Мал. 2 Схема модифікування у формі при inmold-процесі:
1 - стояк; 2 - шлакоуловителя; 3 - літніковий хід; 4 - зумпф; 5 - реакційна камера;
6 - модифікатор.
3. Зміна в спеціальній реакційній камері (метод Флотрет).
Цей метод являє собою внутріжелобное модифікування. Принцип модифікування заснований на використанні розплаву чавуну з сіркою не більше 0,015%. Чавун переливається через багатосекційний жолоб, в який попередньо поміщено необхідну кількість Сфероідізірующій модифікатора. Метод застосовується для невеликих порцій чавуну (до 1 тонни). Вторинне зміну здійснюється в розливному ковші. При модифікуванні цим способом досягається досить високе засвоєння магнію (до 80%), майже повне виключення піроефект і димовидалення, значно менше, ніж в разі обробки в ковші, падіння температури.
Мал. 3 Схема модифікування чавуну методом Флотрет:
1-литниковая чаша; 2-літніковие ходи; 3-реакційна камера з модифікатором; 4-камера-накопичувач; 5-випускний отвір.
4. Обробка чавуну модифицирующей дротом.
Всі існуючі методи обробки чавуну магнійсодсржащімі присадками, засновані на одночасному введенні в метал необхідної дози модифікатора, незважаючи на зазначені вище технологічні заходи, не дозволяють досягти високого засвоєння магнію головним чином тому, що реакція модифікування проходить в локальній ділянці, і бульбашки випаровується магнію, піднімаючись до поверхні розплаву, мають обмежений час контакту з розплавом. Площа контакту магнію з рідким металом і, отже, засвоєння магнію значно підвищується, якщо модифікатор вводити в чавун в подрібненому вигляді малими порціями, наприклад інжектування твердих, рідких або пароподібні присадок. Однак ці методи промислового застосування не знайшли. Найбільш зручним і технічно легко здійсненним є введення в розплав тонкоподрібнених модифікують присадок, поміщених в металевих трубках. При подачі в метал таких наповнених модифікатором трубок (порожнистої дроту) з
регульованої швидкістю, що забезпечує необхідну витрату модифікатора, процес модифікування протікає без диму і піроефект, а ступінь засвоєння магнію в порівнянні з обробкою в ковші збільшується майже в 1,5-2 рази. Відомі різні методи обробки чавуну модифицирующей дротом, що подається в струмінь металу за допомогою спеціального пристрою - трайб-апарату.
Мал. 4. Способи обробки чавуну модифицирующей дротом:
а - в струмінь (А-вертикальне введення, В-діагональне введення),
б - в струмінь при заливці з стопорного ковша,
в - в ковші.