Бубликов В.Б., Нестерук Е.П.

(ФТИМС НАН Украины, г. Киев)

О ВЛИЯНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ПРОЦЕСС МОДИФИЦИРОВАНИЯ В ПРОТОЧНЫХ РЕАКТОРАХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ

Оптимизация процессов модифицирования является одним из факторов повышения качества отливок из высокопрочного чугуна при одновременном снижении их стоимости.Эффективным путем экономии материальных, энергетических и других видов ресурсов при производстве отливок из высокопрочного чугуна является применение модифицирования в проточных реакторах, расположенных в литейной форме.

Было проведено сравнительное исследование влияния диаметра проточного реактора (Ø ПР) и коэффициента заполнения реактора модификатором (Кзап) на содержание магния в отливках и коэффициент его усвоения для улучшения показателей процесса модифицирования в проточных реакторах литниковых систем. При изучении влияния одного из параметров на переход магния в металл отливок другие параметры имели постоянное значение. При модифицировании в прямоточном реакторе с увеличением диаметра с 70 до 100 мм содержание магния в отливках изменяется с 0,030 до 0,048 %, а коэффициент усвоения магния не превышает 70 %. При модифицировании в центробежном реакторе содержание магния в отливках и коэффициент усвоения с увеличением диаметра реактора повышаются и составляют 0,039-0,063 % и 56-90 %, соответственно. Максимальный переход магния в металл отливок достигается в центробежном реакторе диаметром 100 мм. В нем растворение модификатора происходит наиболее быстро вследствие большой площади поперечного сечения, малой высоты засыпки модификатора и наиболее высокой скорости центробежного движения. В таких условиях твердая фаза быстро всплывает и растворяется в условиях движущейся жидко-твердой среды. Коэффициент заполнения характеризует отношение объема засыпки лигатуры к объему реактора. При модифицировании в прямоточном реакторе при коэффициенте заполнения 30 %, засыпка лигатуры сосредоточена в донной части реактора, где интенсивность циркуляции расплава минимальна, содержание магния в отливках низкое. При коэффициенте заполнения 50 % переход магния из лигатуры в металл отливок максимальный и составляет 0,037 %. При повышении коэффициента заполнения до 75 % скорость растворения лигатуры замедляется, поскольку в реакторе увеличивается соотношение между ее количеством и количеством расплава, что снижает температуру в зоне межфазного взаимодействия. При модифицировании в центробежном реакторе содержание магния увеличивается с увеличением коэффициента заполнения и при коэффициенте заполнения 70 % содержание Mg составляет 0,058 %, а коэффициент усвоения достигает 82 %.

Создание в проточных реакторах режима центробежного движения активизирует размыв засыпки модификатора, ускоряя образование движущейся жидко-твердой среды, в которой интенсифицируется тепломассообмен, что позволяет создать высокоэффективные процессы получения высокопрочного чугуна и повысить степень перехода магния из лигатуры в металл отливок на 30-50 % и более. Применение центробежных реакторов позволяет увеличить заполнение их твердой фазой до 70-75 % и таким образом повысить выход годного литья.