Разработка и внедрение технологии парогазового модифицирования чугуна в ковше и литейной форме

• Автор: Телицин, Иван Игоревич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Свердловск
• Количество страниц: 154 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1.Технологические варианты модифицирования

чугуна.

1.2.Зарождение пузырьков на срезе капилляров.

1.3.Всплывание газовых пузырей в жидком металле

1.4.Анализ обменных взаимодействий жидкого металла

с парогазовой фазой, заключенной в пузырьке

1.5.Растворимость модификаторов в железоуглеродистых расплавах.

1.6.Влияние элементовмодификаторов на поверхностное натяжение чугуна.

1.7.Постановка задачи исследований.
2.МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1.Методика определения поверхностного натяжения.
2.2.Метод измерения ЭДС для определения активности кислорода в модифицированных чугунах
2.3.Методика определения летучести сплавов
2.4.Определение упругости паров магнийсодержащих
сплавов
2.5.Методы определения физикомеханических свойств чутуна
2.5.1.Методика испытаний на растяжение.
2.5.2.Метод испытаний на ударный изгиб.
2.5.3.Определение твердости
2.6.Методы изучения структуры.
2.7.Методы анализа компонентов в сплавах
2.8.Методика определения растворимости щелочноземельных элементов в железоуглеродистых расплавах .
2.9.Аттестация препаратов и приготовления сплавов.
2В ы в о д ы
3.РАСТВОРИМОСТЬ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В
ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ РАСПЛАВАХ. .
3.1.Растворимость щелочноземельных металлов в жидком
железе
3.2.Растворимость магния, кальция и бария в железоуглеродистых расплавах
3.3.Влияние марганца на растворимость щелочноземельных элементов в жидком чугуне
3.4.Влияние кремния на растворимость щелочноземельных металлов
3.5. В ы в о д ы
4.ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ РАСПЛАВОВ,
ОБРАБОТАННЫХ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.
4.1.Поверхностное натяжение сернистых чугунов, обработанных магнием, кальцием, барием и иттрием.
4.2.Изменение поверхностного натяжения чугуна после обработки его элементамимодификаторами.
4.3. В ы в о д ы
5.ПАРОГАЗОВОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ЧУГУНА В ФОРМЕ
5.1.Упругость паров магния над медьмагниевыми расплавами
5.2.Кинетика испарения магния из медьмагниевых и медьмагнийкремниевых расплавов
5.3.Модифицирование чугуна в литейной форме.
б.ЗЛ.Устройство для модифицирования дадкого чугуна
5.4. Вывод ы
6.РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПАРОГАЗОВОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ
ЧУННА И ЕЕ ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА.
6.1.Закономерности всплывания газовых пузырьков через
жидкий металл.
6.2.Определение оптимальных геометрических параметров
парогазового модифицирования
6.3.Разработка устройства для парогазовой обработки
высокопрочного чугуна .
6.4.Опытнопромышленная отработка технологических
параметров парогазового модифицирования
6.5.Промышленная проверка технологии парогазового модифицирования жидкого чугуна.
6.6.Получение коленчатых валов из высокопрочного чугуна методом парогазового модифицирования
6.7. В ы в о д ы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Для оценки взаимодействия пара модификатора; с металлом, необходимо знать растворимость последнего в чугуне в зависимости от. Рассмотрим, вначале общие закономерности формирования газовых пузырьков, выдуваемых из твердого капилляра на границе с жидкой металлической фазой. Этот вопрос, так же как закономерности всплывания пузырьков, взаимодействия их с; растворенными в металле примесями, широко обсуждаются в литературе в связи с развитием в последние годы процессов продувки жидкого металла нейтральными и активными газами, порошкообразными смесями и т. Режимы истечения газа через пористые пробки с отверстиями различного; диаметра проанализированы в работе []. В ней установлены режимы' истечения газа, приводящие к "пробою" ванны. Известные теории зарождения пузырьков в жидкостях обсуждены [] при анализа процессов кавитации, вскипании и дегазации. Авторы отмечают, что при описании процесса зарождения пузырьков необходимо применять потенциал; Гельмгольца, а не Гиббса. Г.Левиным [Г5,1б] использована флюктуационная модель при изучении зарождения пузырей. Р , включающее: член,учитывающий плотность электростатической энергии в меафазном. Работа образования. О = & А (О + 2 ПЪ. А (^ ) - поверхностное натяжение и площадь соответственно. Уг + &А , (1. При: рассмотрении роста газового пузырька на твердой поверхности считают, что его поверхность растет с увеличением внутреннего давления, совершая синусоидальные колебания с определенней амплитудой и частотой в зависимости; от физико-механических параметров жидкости. Эти колебания увеличивают массоперенос из расплава в пузырек []. Размеры пузырей, генерируемых при фиксируемом диаметре отверстия, зависят от величины критериев Фруда и Вебера. Максимальная частота образования пузырей, несколько возрастает с уменьшением диаметра отверстия, а момент перехода от режима с изменяющейся частотой к стационарному, отвечает величине критерия Вебера ~ 0,. При повышенных: скоростях потока размер; пузыря зависит: от скорости потока газа и не зависит от физических свойств жидкости. MZе*р [- Ж-Lhwj (1. Больцмана, 1,. Дк/град; aJ* - энергия перемещения молекулы относительно' соседних молекул в направлении к поверхности раздела: фаз; Wmax~ работа, необходимая для образования пузырька критических размеров на границе раздела: фаз. Q) - зависимость энергии связи пузырька с подложкой от краевого угла смачивания. Величина. Dm? I (1. Af0 = kTin ^2-, d. Проанализируем вклад каждого члена! Отношение В /В° находится экспериментальным путем из температурной зависимости коэффициентов диффузии для каждого исследуемого состава. Величина! Отдельный: пузырь, образовавшийся на поверхности раздела, продолжает расти, например, за! До тех пор пока поверхностное натяженив превышает подъемную силу, пузырек находится на поверхности раздела. При достижении максимального допустимого размера, называемого отрывным объемом Уй , пузырек отрываетоя от поверхности, на которой он: сформировался. Басфорт и Адаме: [] произвели приближенное интегрирование дифференциальных уравнений , описывающих состояние; газо:-вого, пузыря до момента: отрыва. С помощью приведенных ими таблиц оказалось возможным представить графически зависимость максимального размера; пузыря Утах. Зная сг и 9 можно с. В уравнение (1. Записывая их конкретные значения уравнение (1. Процесс подъема парогазовых пузырей в объеме жидкого металла, имеет. Скорость подъема зависит от многих факторов и изменяется при переменном: гидростатическом давлении вледствие изменения размера пузырей. Многочисленные исследования, относящиеся к этому вопросу, посвящены; расчету сопротивления движения поднимающемуся пузырьку [] , описанию траекторий движения и деформации пузырей [,], разработке способов определения времени их всплывания [] , теоретическим расчетом; роста пузырей при подъеме [2б] , оценке скорости их всплывания [-] и целого ряда других парат,1етров. Принимая, что поднимающийся пузырек генерирует слабый импульс [], верхняя его сфера стремится сжать прилегающую среду, а нижняя - оторваться от прилегающей жидкости. Таким образом: вверх по жидкости побежит волна, уплотнения’, а вниз - волна разрежения.