LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості сталевих виливків шляхом удосконалення тепло-газового режиму лиття у сиру форму

спрямованого газового потоку з ливарної форми.

Для розв'язання цієї задачі провели теоретичні й експериментальні дослідження для визначення раціональної конструкції вентиляційних каналів та оптимального газового тиску зміною довжини шляху фільтрації газу. Встановлено, що для забезпечення ефективності фільтрації газу для виливка "ланка гусениці" відповідального призначення оптимальна відстань від межі контакту "метал-форма" до дна газового каналу становить 8...12 мм. На розроблене технічне рішення отримане авторське свідоцтво № 1447530.

Одним із способів створення спрямованого газового потоку з ливарної форми є використання рознімання форми як вентиляційного каналу. Для того щоб газ міг безперешкодно видаляться по розніманню необхідно, щоб цей природний вентиляційний канал не був заповнений рідким металом, тобто необхідно попередити утворення заливок по розніманню. Перешкодою для утворення заливок служить зменшення довжини зазору між верхньою і нижньою напівформами. Це можна зробити, якщо поверхні зіткнення будуть мати мінімальні нерівності, головною причиною утворення яких є нерівномірний розподіл зусилля відриву опоки за площоюїї зіткнення з моделлю.

Для підвищення рівномірності розподілу зусилля відриву запропонували ввести етап попереднього протягання моделі за допомогою еластичного матеріалу, що виступає з поглиблень по контуру опоки. На запропоноване технічне рішення отримане авторське свідоцтво № 1463377. Упровадження технологічних прийомів ефективної вентиляції ливарної форми забезпечило зниження браку виливків через газові раковини на 6,5 % від загальної кількості забракованих.

Одним з чинників, що впливає на газонасиченість рідкого металу, є технологія його розкислення. На основі аналізу технологічного процесу і проведених досліджень удосконалено і впроваджено спосіб розкислення високомарганцевистої сталі, що дозволяє знизити її газонасиченість і зменшити кількість дефектів газового походження за рахунок використання для розкислення комплексного феросплаву феросилікомарганцеалюмінію, який містить 2...5 % алюмінію. Застосування цієї технології розкислення дозволило зменшити окисленість металу за рахунок зниження вмісту кисню в сталі на 0,0023 %, зменшити рівень браку по газових раковинах на 6,1 %, ситоподібної пористості на 16,6 % і знизити витрату розкислювачів, у тому числі алюмінію. Спосіб захищений авторським свідоцтвом № 1592347.

Досліджували вплив температури і часу відливання високомарганцевистої сталі в ливарну форму на рівень браку виливків через дефекти газового походження. Встановлено, що оптимальне значення температури і часу відливання, що забезпечує мінімальну кількість браку виливків "ланка гусениці" зі сталі 110Г13Л, становить є? і с. Впровадження цих рекомендацій сприяло стабілізації технологічного процесу виробництва виливків.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Тепло- і масообмінні процеси, що відбуваються при відливанні ливарної форми, вивчені недостатньо щодо масового виробництва сталевих виливків у сирих піщаних формах. Враховуючи, що якість виливків визначається цими процесами, виникла необхідність у розробці сучасного системного підходу до аналізу та керування тепло-газовим режимом лиття.

2. Як основний об'єкт вивчення прийнята система "стержень – метал – сира піщана форма". На основі використання системного підходу розроблена принципова схема моделювання процесів, що формують ТГР сирої піщаної форми. Отримано залежності впливу вологості суміші, твердості поверхневого шару форми, товщини стінки виливка, температури сталі, що заливається, і довжини шляху фільтрації газу на зміну газового тиску в ливарній формі.

3. На спеціально розробленій лабораторній установці був вивчений процес формування температурних полів і газового тиску в сирій піщаній формі. Отримано кількісні залежності, що описують зв'язки цих величин з керованими параметрами технологічного і конструктивного характеру стосовно автоматизованого виготовлення сталевих виливків, у тому числі виробів "ланка гусениці" відповідального призначення.

4. Розроблено і програмно реалізовано математичну модель, що описує процес формування параметрів ТГР у системі: "стержень – метал – сира піщана форма", що включає моделювання чотирьох базових процесів: температурного поля; процесу виділення теплоти кристалізації рідкої сталі; кінетики формування поля вологості і процесу формування газового тиску в сирій піщаній формі при її відливанні рідким металом. При їхній розробці використані методи сіток, фізико-хімічного аналізу, ітераційно-різницевий та математичного аналізу експериментальних даних. Загальний алгоритм моделювання ТГР ливарної форми реалізовано мовою Фортран на ПЕОМ у вигляді пакета прикладних програм "MAGMA-R". Зіставлення результатів моделювання з експериментом показало, що її відносна точність становить 10-15 % при використанні параметрів моделі, отриманих внаслідок їх ідентифікації за результатами спеціально проведених експериментів.

5. Розроблено систему керування приготуванням формувальних сумішей, що враховує вплив складу суміші на ТГР ливарної форми і на якість виливків. Впровадження зазначеної системи в практику сталеливарного цеху дозволило знизити брак виливків через дефекти газового походження на 8 % від загальної кількості забракованих.

6. Проведено експериментальні дослідження впливу розмірів і розташування у формі спеціальних вентиляційних каналів, які забезпечують створення в ній спрямованого газового режиму, що сприяє попередженню утворення дефектів газового походження і зниженню браку виливків на 6,5 % від загальної кількості забракованих.

7. Проведено експериментальні і теоретичні дослідження впливу процесів газонасиченості та дегазації рідкої сталі на формування газових раковин, ситоподібної і газоусадочної пористості в сталевих виливках. Удосконалено і впроваджено дифузійно-осадовий спосіб розкислення високомарганцевистої сталі з використанням комплексного феросплаву феросилікомарганцеалюмінію, що дозволяє знизити її газонасиченість і рівень браку виливків через газові раковині на 6,1 %, ситоподібну пористість на 16,6 % від загальної кількості забракованих та знизити витрату розкислювачів, у тому числі алюмінію.

8. Результати роботи з оптимізації технологічного процесу виготовлення сталевого литва впроваджені на ВАТ "ХТЗ". Запропоновані технічні рішення захищені трьома авторськими свідоцтвами. Економічний ефект від впровадження роботи склав 129 тис. руб. (у цінах 1990 р.)

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Радченко А.А., Руденко В.А., Волков Д.И. Технология раскисления марганцовистой стали ферросиликомарганецалюминием // Литейное производство. – 1995. – № 7-8. – С. 15.

2. Пелых С.Г., Пономаренко О.И., Радченко А.А. Моделирование физических полей в управлении технологией литья // Процессы литья. – 2001. – № 3. – С. 66-69.

3. Радченко А.А.