Способы фильтрации расплава. Влияние материала фильтра на качество фильтрации.

В больших масштабах для очистки алюминиевых расплавов от неметаллических включений применяют фильтрование через сет­чатые, зернистые и пористые керамические фильтры.

Сетчатые фильтры широко используют для очистки расплавов от крупных включений и плен. Они отделяют те включения, раз мер которых больше ячейки сетки. Сетчатые фильтры изготавли­вают из стеклоткани различных марок с размером ячейки от 0,5x0,5 до 1,5x1,5 мм и титана. Их устанавливают в распредели­тельных коробках и кристаллизаторах, в литниковых каналах и раздаточных тиглях (рис. 54); применение их позволяет в 1,5...2 раза снизить содержание крупных неметаллических включений и плен и не оказывает влияния на содержание дисперсных включе­ний и водорода.

Значительно больший эффект очистки дают зернистые фильт-оы- Простейший фильтр представляет собой слой из зерен филь­трующего материала размером 5...15 мм в поперечнике, толщи­ной 100...150 мм. Для изготовления их используют шамот, магне­зит, алунд, графит, сплавы хлоридов и фторидов и другие мате­риалы.

Рис. 54. Расположение сетчатых фильтров: а - в распределительной воронке в кристалли­заторе; б - к распределительном желобе; в - в кристаллизаторе и подлеточной коробке; г ~ в раздаточном тигле: д - в литейной форме под стояком; 1 - ломик; 2 - желоб; 3 -фильтр; 4 - распределительная воронка; J - кристаллизатор; 6 - миксер; 7 - распредели­тельная коробка: S - стопор; 9 - слиток

Очистка металлических расплавов от взвешенных включений при фильтровании через зернистые фильтры обусловлена меха­ническими и адгезионными процессами. Первым из них принад­лежит решающая роль при отделении крупных включений и плен, вторым — при отделении тонкодисперсных включений. За счет сеточного эффекта зернистые фильтры задерживают лишь те вклю­чения, размеры которых превышают эффективный диаметр меж-зеренных каналов.

Полнота удаления взвешенных включений зависит от приро­ды материала, размера зерна, толщины слоя фильтра и металло-статического напора, определяющего скорость фильтрации. Наи­более эффективны фильтры, изготовленные из сплавов фторидов (активных материалов).

Существенное влияние на полноту отделения крупных вклю­чений и плен оказывают скорость и режим течения расплава по межзеренным каналам фильтра. С увеличением скорости умень­шается возможность осаждения включений из движущегося по­тока под действием силы тяжести и увеличивается вероятность смыва уже осевших включений за счет гидродинамического воз­действия, сила которого пропорциональна квадрату скорости те­чения расплава.

Активные материалы наряду с крупными включениями и пле­нами позволяют отделить до 30...40 % тонкодисперсных взвесей и на 10...20 % снизить содержание водорода в сплавах, подверг­нутых рафинированию флюсом или хлоридами.

Эффективность очистки алюминиевых расплавов от тонкодис­персных включений зернистыми фильтрами возрастает по мере ухудшения смачивания фильтра и включений расплавом.

Зернистые фильтры, так же как и сетчатые, устанавливают на пути перелива металла из миксера в форму. При непрерывном литье слитков оптимальным местом установки является кристал­лизатор; при фасонном литье фильтр располагают в стояке, раз­даточном тигле или литниковой чаше.

Насыпные зернистые фильтры, несмотря на высокий уровень очистки расплавов, обладают существенным недостатком — при использовании их сложно обеспечить стабильность процесса из-за возможного образования каналов большого сечения.

Самый эффективный способ очистки алюминиевых расплавов от плен и крупных неметаллических включений — электрофлю­совое рафинирование. Оптимальный режим этого про­цесса предусматривает пропускание струи металла диаметром 5...7 мм, нагретого до 700..720 "С, через слой расплавленного флюса толщиной 100... 150 мм с наложением поля постоянного тока си­лой 600...800 А и напряжением 6...12 В с катодной поляризацией

Пропускание тонких струй расплава через слой жидкого флю­са с одновременным наложением на металл и флюс поля посто­янного тока создает благоприятные условия для адсорбции вклю­чений флюсом за счет снижения межфазного натяжения на гра­нице с металлом и уменьшения краевого угла смачивания неме­таллических включений флюсом. С увеличением удельной повер­хности и длительности контакта металла с флюсом эффектив­ность очистки возрастает. Поэтому конструкция устройств для флюсового и электрофлюсового рафинирования предусматрива­ет дробление струи металла. Эффективность очистки снижается по мере повышения температуры флюса, уменьшения толщины его слоя, увеличения диаметра струи металла и длительности ис­пользования флюса.

Электрофлюсовое рафинирование в отличие от зернистых фильтров не сопровождается дегазацией расплава и очисткой от тонкодисперсных включений и не оказывает влияния на макро­структуру отливок.

29. Виды дефектов при производстве слитков непрерывным способом.

При нарушении режимов литья, а также в том случае, если ре­жимы литья недостаточно отработаны, слитки могут получиться с различными дефектами.

Трещины_ в^слитках образуются при нарушении установленных скорости и температуры литья, при неравномерном охлаждении по периметру слитка или из-за неправильного распределения ме­талла в кристаллизаторе. Трещины при литье ряда сплавов могут также образовываться при отклонении от установленного наиболее благоприятного химического состава сплава [1].

Неслитины — поверхностный дефект слитка, вызванный ча­стичным затвердеванием открытой поверхности слитка. Для ряда сплавов и разных размеров слитков, при отливке которых вы­нуждены применять низкие скорости литья из-за возможного по­явления трещин, образование неслитин неизбежно. Неслитины образуются при следующих нарушениях режимов литья: непо­стоянстве уровня расплава в кристаллизаторе, неправильной установке распределительной коробки, низкой температуре литья.

Наиболее действенные средства борьбы с неслитинами — по­вышение скорости литья для сплавов с достаточно хорошими ли­тейными свойствами и применение кристаллизаторов с конусно­стью в верхней части гильзы в тех случаях, когда увеличение ско­рости литья невозможно из-за образования трещин.

Неслитины могут быть устранены обточкой|заготовок перед их деформированием, однако это ведет к значительному (5—10 %) снижению выхода годного.

Ликвационные наплывы — дефект также поверхностный; вы­зывается нарушением следующих режимов литья: скорости, тем­пературы и распределения расплава в кристаллизаторе:. При за­вышенной скоросйглитья на поверхности слитка не успевает об­разовываться достаточно прочная корочка, и легкоплавкие со­ставляющие выдавливаются по междендритным каналам на по­верхность слитка. Высокая температура литья приводит к этому же явлению.

При неправильной установке распределительной коробки, когда она смещена относительно оси слитка, образовавшаяся корочка размывается и появляются ликвационные наплывы или даже расплав истекает в зазор между слитком и кристаллизатором. Ликвационные наплывы увеличиваются при повреждении окисной пленки на поверхности слитка.

Наиболее эффективное средство борьбы с ликвационными на­плывами (помимо соблюдения указанных режимов литья) — ин­тенсификация охлаждения слитка в кристаллизаторе за счет утонения стенки гильзы и уменьшения трения между слитком и кристаллизатором в результате повышения качества обработки внутренней поверхности кристаллизатора и равномерной его смазки. Ликвационные наплывы могут быть удалены обточкой за­готовок. Прессование заготовок с указанным дефектом приводит к образованию «наслоений» на полуфабрикатах.

Поры — дефект внутреннего строения, слитка. Пористость об^ разуется при высокой газонасыщенности расплава, которая мо­жет быть вызвана его перегревом, применением рафинирующих реагентов, содержащих влагу, а также при использовании непро-сушенной литейной оснастки^rl. Поры приводят к образованию в полуфабрикатах дефектов типа «штрихов» (расслоений).

В литниковой части слитка вследствие недостаточного его питания расплавом после прекращения литья образуется усадоч­ная пористость, которая удаляется при достаточной обрезке лит­никовой части слитка.

Твердые неметаллические включения являются следствием недо­статочной чистоты исходных материалов, плохого рафинирования расплава или нарушения окисной пленки в процессе подачи рас­плава из миксера в кристаллизатор.

Наиболее эффективное средство борьбы с неметаллическими включениями — фильтрация расплава. Эффективность филь­трации возрастает по мере приближения фильтра к слитку. Наи­лучший эффект дает установка фильтра непосредственно в рас пределительной коробке. Широкое применение получили описан­ные ранее сетчатые фильтры из стеклоткани.

Интерметаллические включения возникают в сплавах, легиро­ванных "такими тугоплавкими компонентами, как титан, цирко­ний, хром, железо, никель, марганец, ванадий. Интерметалличе­ские соединения могут образовываться в процессе литья при низ­кой температуре расплава [1].

К средствам борьбы с интерметаллическими включениями от­носятся корректировка состава сплава и повышение температуры литья. Необходимо также обеспечивать полное растворение ком­понента в сплаве, что достигается при использовании лигатур с низким содержанием плохо растворяющихся компонентов.

Б^рак по размерам может получиться из-за ошибок исполнителей при литье и обработке слитков,; Такие дефекты, как неслитины и ликвационные наплывы, могут также вывести слитки из установ­ленных допусков.

Большое значение для устранения этого брака имеет исправ­ность и надежность работы оборудования и измерительных при­боров, т. е. надежность контроля длины отливаемых слитков, длины заготовок при резке, правильная центровка слитков при обточке и перпендикулярность реза относительно оси слитка.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: