Показать меню Технической информации

Исследования качества стального литья при использовании фильтров из вспененной керамики

(L.S. Aubrey, ж. "Giesserei-Praxis" №8, 1987 г.)

Использование фильтров из вспененной керамики для очистки алюминиевых сплавов, сплавов на основе меди, высокопрочного чугуна весьма эффективно, поэтому целесообразна оценка действия их при литье сталей, т.к. при плавке и заливке их обра­зуется большое количество экзогенных и эндогенных включений. В проведенных для этой цели исследованиях использовались фильтры, изготовленные компанией "Ceramic Foam Filter Division Consolidated Aluminium Corp", а также фирмой "Henderson", изго­товленные путем вспенивания шликера окиси алюминия с сушкой и обжигом. Обычную не легированную среднеуглеродистую сталь расплавляли в 200-килограммовой индук­ционной тигельной печи; в качестве шихтовых материалов использовали возврат и от­ходы штамповки; раскислители - кремниевые и марганцовистые присадки, алюминий присаживался в металл перед выпуском из печи. В песчаных формах двух конструкций с использованием фильтров из вспененной керамики изготовляли образцы для исследо­ваний. По первому варианту фильтр площадью 58 см² , толщиной 19 мм с 10 порами/см устанавливался в литниковой системе по ладу формы. Поток жидкой стали над фильт­ром разделялся на две части - одна часть поступала без фильтрации в закрытую бобыш­ку, другая часть через фильтр - в полость литейной формы, которая была выполнена в виде открытого цилиндрического образца. По второму варианту фильтр имел эффек­тивную площадь 45 см с 4 порами/см, над фильтром располагались цилиндрическая открытая полость и прямоугольная полость формы под углом 9° к стояку, нижняя часть которой, или карман, имела размеры 279x127x102, а верхняя - 254x104x363 мм; при этом прямоугольная полость отстояла от фильтра на расстоянии 267 мм. Для обес­печения постоянства гидростатического напора жидкого металла образцы имели одина­ковый размер по высоте с литниковой чашей (363 мм); литниковая чаша имела боковой слив. Из отливок нефильтрованной и фильтрованной сталей брались образцы на полный металлографический и химический анализы, во втором варианте образцы вырезались из следующих мест: для цилиндра над фильтром - неспосредственно над фильтром и на высоте 241 мм; для прямоугольной отливки - на высоте 89 и 241 мм. В работе также определялась пропускная способность фильтров по следующей схеме. Расплав стали из индукционной печи выливался в разливочное устройство, в выпускном стакане ко­торого располагали фильтр, в устройстве также было предусмотрено; сливное отверстие для обеспечения постоянства напора. Из разливочного устройства сталь попадала в ко­киль, установленный на взвешивающем приспособлении, что обеспечивало определе­ние расхода ее через фильтр.

Результаты исследований. Содержание основных элементов в пяти плавках меня­лось в пределах, %: С- 0,26-0,19; Мn- 0,72 - 0,17; Si - 0,85 - 0,08; Аl - 0,076 - 0,020; температура заливки 1620°С. По первому варианту опытные отливки массой 77 кг зали­вались в течение  30 с или со средней скоростью потока металла в фильтре 6,1 см/с. Со­держание кислорода в отфильтрованном металле снизилось на 72 %, т.е. с 0,0047 до 0,0013% соответственно; крайние отдельные значения содержания кислорода в неотфильтрованном и фильтрованном металле составили 0,0029 и 0,0051 %, 0,0009 и 0,0025 % соответственно. Разница в количестве неметаллических включений составила 49 % (7970 и 4049 шт./мм² соответственно). По второму варианту опытные отливки массой 44 кг заливались в течение 12,7 с или со средней скоростью 10,9 см/с. Анализ образцов, взятых из указанных ранее мест, показал снижение содержания окисных включений в отфильтрованной стали на 65 %. При определении расхода расплава стали через фильтр по вышеуказанной методике для фильтра с 4 порами/см и толщиной 19 мм напор со­ставлял 50 мм и для фильтра с 10 порами/см - 75 мм. Было установлено, что при фильтрации расплава расход расплава сначала растет, затем по мере закупоривания фильтра неметаллическими включениями становится постоянным, при этом время ус­тановления постоянного расхода зависит от состава стали и эффективной поверхности фильтра. Так, для первого фильтра расход расплава стали с содержанием, %: С-0,25, Mn-0,60, Si-0,37, А1 - 0,065 стал постоянным (около 44 кг) через 20-25 с; для стали с С-0Д6, Мп - 0,46, Si-0,23, А1 - 0,043 - расход 18 кг через Юс; для второго фильтра и стали с С-0,21, Mn-0,48, Si-0,31, А1 - 0,059 - расход 9-10 кг через 10 с.