Показать меню Технической информации
Влияние переменных параметров на работоспособность пенокерамических фильтров
(J.J. Valckx и др. (Нидерланды) Доклад на 60-м Международном конгрессе литейщиков. Гаага. 1993)
(ж. "Литейное производство" №7, 1993 г.)
Фирма De Globe/Globen Group является крупным поставщиком чугунных отливок (до 50 тыс. т отливок в год). Последние несколько лет фирма широко применяет фильтры из пенокерамики для очистки расплава из ЧШГ, что при известных преимуществах все же накладывает определенные ограничения. Для максимальной эффективности фильтр должен располагаться как можно ближе к полости формы. Вместо привычных сужающихся литниковых систем (ЛС) рекомендуется применение расширяющихся литниковых систем, что приводит к снижению выхода годного и увеличению объема финишных операций. Однако и при выполнении всех этих условий основная проблема — преждевременная блокада фильтра — остается нерешенной.
Специально спроектированная модельная оснастка рассчитана на изготовление экспериментальных блоков отливок массой до 260 кг с фильтром размером 100x100x20 мм (10 пор на линейный дюйм).
Поставщик фильтров фирма Foseco рекомендует применять их для очистки до 200 кг ЧШГ.
На работоспособность фильтра могут повлиять девять переменных факторов:
А — схема заполнения формы (верхняя или нижняя);
В — содержание серы в исходном чугуне, влияющее на работоспособность фильтра через содержание MgS после обработки расплава магнием;
С — содержание меди (ожидалось влияние на жидкотекучесть расплава);
D — масса фильтра в г (ожидалось, что более легкий фильтр будет дольше работать);
Е — температура заливки;
F — содержание остаточного магния, который должен был влиять на содержание MgO и MgS;
G — СЕ в %;
Н — температура перегрева чугуна в индукционной плавильной печи;
I — модифицирование в струе.
Факторы А—Н имеют по два уровня.
Большое число переменных при двух уровнях их значений потребовало применения математического планирования экспериментов, позволяющего определить степень влияния каждого переменного на работоспособность фильтра при минимальном числе опытов. Критериями работоспособности фильтра были выбраны масса и врехмя прохождения расплава через фильтр до блокады последнего и средняя весовая скорость потока. В первой (из трех) серий экспериментов принято допущение о независимом влиянии переменных. Каждый опыт дублировался. Использовалась техника серных отпечатков с применением анализатора изображений и компьютерной системы счета и сравнения.
По результатам первой серии экспериментов сделаны следующие выводы. Способ заполнения формы признан одним из наиболее сильнодействующих факторов. Работоспособность фильтра оказалась выше при верхней литниковой системе. Слабо влияют или совсем не влияют на работоспособность фильтра уровни содержания S, Си, остаточного Mg, Се, перегрев металла в печи, модифицирование в струе. Более легкий фильтр, как и ожидалось, пропускает больше металла, но и чаще ломается. При меньшей температуре заливки работоспособность фильтра повышается. Блокада фильтров с пористостью 10 пор на линейный дюйм не наступает при пропускании через фильтр < 115 кг расплава, что соответствует <1,15 кг/см2.
Во второй серии экспериментов были добавлены следующие переменные факторы:
- положение фильтра в литниковой системе, вертикальное (I) или наклонное;
- наличие или отсутствие Се в лигатуре FeSiMg для ввода Mg. Переменные были распределены по уровням 1 и 2:
| 1 | 2 | |
| A. Способ заполнения формы....................... | Верхняя ЛС | Нижняя ЛС |
| B. Масса фильтра, г..................................... | 80 | 110 |
| C. Положение фильтра................................. | 1 | П |
| D. Наличие Се в FeSiMg, %.......................... | 0,35 | 0 |
Было принято допущение, что взаимодействовать друг с другом могут факторы А — В, В — С, С — А. Остальные переменные удерживались в следующих пределах:
|
|
1 |
2 |
|
S до обработки расплава магнием,%........... |
<0,01 |
- |
|
Остаточный Mg, %..................................... |
0,035; |
0,045 |
|
СЕ, %....................................................... |
4,5 |
4,6 |
|
Температура заливки, "С........................... |
1370 |
1390 |
|
Модифицирование в струе, %..................... |
0,05 |
0,08 |
Получены следующие результаты. Подтверждено, что блокада фильтра не наступает при прохождении через него < 115 кг расплава. Наклонное положение фильтра способствует большей его работоспособности. Отсутствие Се ухудшает работоспособность фильтра. Данные первой серии экспериментов относительно типа ЛС не подтвердились. Взаимодействие типа ЛС и положения фильтра оказывает незначительный эффект.
Третья серия экспериментов уточнила некоторые результаты первой и второй серий. В ней исследовали параметры:
-время, прошедшее между обработкой расплава магнием и разливкой;
-метод заполнения формы без фильтра в литниковой системе;
-работоспособность фильтров без Се при заливке отливок массой 70 кг.
В последнем случае эксперимент проводили с реальной отливкой, что создало некоторые производственные проблемы. Сперва в литниковую систему устанавливали четыре фильтра, которые регулярно выходили из строя вследствие блокады. Затем число фильтров было доведено до шести, проблема блокады была устранена, но к концу заливки существенно понижалась скорость потока, что указывало на прогрессирующее засорение фильтров.