Методы принудительного перемешивания чугуна
Внепечная обработка чугуна в вибрационных ковшах
Способ внепечной обработки чугуна в вибрационных ковшах был предложен в 1959 г. С.Екеторном и В.Каллингом. После экспериментов с сосудом, наполненным водой, вместимостью 308 л, была сооружена первая установка для внепечной десульфурации чугуна на базе вибрационного ковша вместимостью 3 тонны. Ковш подвешивали на раме, установленной на трех кривошипах, соединенных с электродвигателем. При вращении кривошипов ковш описывал кругообразные движения вокруг оси. Возникавшие на поверхности металла в ковше волны обеспечивали хорошее перемешивание его с реагентами: при частоте вращения ковша 70 об/мин и в эксцентриситете 0,061 м за 0,5 часа удавалось присадкой 2,3% извести снизить содержание серы в металле с 0,078 до 0,003%. При применении карбида кальция в процессе вибрационного перемешивания уже за 6 мин содержание серы снизилось с 0,14 до 0,010%.
В дальнейшем метод получил достаточно широкое распространение за рубежом при получении чугунов высокого качества в литейных цехах автомобилестроительных заводов. Так, на заводах фирмы «Fiat» (Италия) десульфурацию чугуна производят во встряхивающих ковшах емкостью 15 тонн с введением 1,5% извести.
Вибрационная обработка чугуна в ковше может обеспечить и более широкие возможности по повышению качества отливок. Обработка жидкого чугуна в графитошамотных тиглях с частотой 30-70 Гц способствовала повышению прочности на 26 %, твердости - на 21% и увеличению плотности с 7087 до 7217 кг/м3. При определенном режиме воздействия (частота 50 Гц, амплитуда 0,14 мм, длительность обработки 120 с) включения графита принимали компактную форму.
Обобщая известные промышленные данные по использованию виброковшей для обработки чугуна, следует, тем не менее, обратить внимание на серьезные ограничения при использовании вибровоздействия для больших масс металла из-за больших динамических нагрузок на оборудование, возникающих в ходе обработки, и низкой интенсивности перемешивания жидкой ванны.
Гораздо более перспективным представляется использование вибровоздействия для обработки отливок непосредственно в ходе затвердевания, так как в этом случае обрабатываются значительно меньшие массы расплава, что позволяет повысить интенсивность обработки.