Производство отливок из чугуна
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 2.2.7

Методы принудительного перемешивания чугуна

Пульсационное перемешивание чугуна

Перемешивание чугуна пульсирующей затопленной струей (пульсационное перемешивание) является сравнительно новым методом для металлургии. Концептуально он был сформулирован в работах ряда исследователей в конце 70-х и начале 80-х годов. Принципиальная схема метода пульсационного перемешивания металлургических расплавов (рис.2.6) включает периодическое заполнение металлом внутренней полости погружаемой колонны, подачу во внутреннюю ее полость реагентов и вытеснение металла вглубь ковша путем изменения давления в колонне. В ходе такой обработки в жидкой ванне формируются нисходящие пульсирующие турбулентные конвективные потоки в центральной зоне ковша и восходящие низкоскоростные потоки по периферии. В целом при правильном выборе места приложения пульсационного воздействия в перемешивание вовлекается практически весь объем металла. Интенсивность перемешивания определяется, главным образом, скоростью вытеснения металла из колонны и частотой пульсаций.

Принципиальная схема  пульсационного перемешивания металла в ковше

Такая технологическая схема внепечной обработки расплавленного металла представляется достаточно привлекательной, так как обеспечивает непрерывную направленную циркуляцию металла в ковше. Кроме того, в зависимости от физико-химических свойств реагентов, представляется возможным введение их как через внутреннюю полость колонны, так и загрузкой в ковш перед выпуском в него металла, что раскрывает дополнительные возможности для использования материалов, растворение которых известными приемами затруднено. Обычно вытеснение металла из полости колонны происходит со скоростью в 2-5 раз быстрее, чем заполнение. Низкая скорость заполнения внутренней полости колонны металлом дополнительно повышает эффективность обработки, так как шлак, расположенный на поверхности металла, практически не будет вовлекаться в перемешивание.

Рисунок 2.6 – Принципиальная схема пульсационного перемешивания металла в ковше: 1-ковш с металлом; 2 – погружаемая колонна; 3 – бункер с реагентами; 4 – распределительный клапан; 5 – патрубок для подвода газа; 6 – патрубок для отвода газа.

Главное достоинство пульсационного воздействия – высокая интенсивность перемешивания металла в ковше. По этому показателю он не уступает другим рассмотренным методам (рис.2.7).

Изменение концентрации меди в ходе пульсационной обработки при разных режимах воздействия и при продувке аргоном

Рисунок 2.7 – Изменение концентрации меди в ходе пульсационной обработки при разных режимах воздействия (1-3) и при продувке аргоном (4).

В промышленности исследованы два базовых варианта пульсационного перемешивания: обработка с созданием разрежения во внутренней полости и обработка при атмосферном давлении.

Следует отметить, что максимальная интенсивность перемешивания достигалась при условии достижения околорезонансного режима пульсаций, то есть, когда частота импульсов вынуждающего воздействия примерно совпадала с частой собственных колебаний жидкости в системе «пульсационная колонна-ковш».

В целом же метод пульсационного воздействия представляется достаточно технологичным и может быть использован для обработки металла в ковшах практически любой емкости.

Обобщая анализ способов перемешивания металла при внепечной обработке, следует отметить крайне высокие функционально-технологические возможности ковшевой металлургии как универсального технологического приема в части повышения качества чугуна и стали. По целям и решаемым задачам следует различать внепечную обработку в большегрузных чугуновозных ковшах доменных цехов и обработку чугуна в литейных цехах машиностроительных заводов, где емкость ковшей значительно меньше, а спектр решаемых задач по управлению качеством чугуна значительно шире. В настоящее время технологические возможности внепечной обработки при доводке чугуна используются далеко не полностью и в обозримом будущем можно ожидать создания новых технологий и агрегатов на базе рассмотренных способов перемешивания, которые в максимальной степени будут адаптированы к условиям конкретного современного литейного цеха.

СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 2.2.7

СТАТЬИ

ПОПУЛЯРНОЕ

КОНФЕРЕНЦИИ

КНИГИ