Электрогидроимпульсная обработка расплава и ее физические особенности, страница 2

Рассмотрены и вопросы массопереноса в металлических расплавах, подвергнутых ЭГИО [47, 48]. Показано, что после обработки  повышается степень однородности расплава, приобретающего склонность к объемной кристаллизации с формированием мелкодисперсной структуры. Установлено снижение кинематической вязкости стали, чугуна и меди на величину от 5 до 20%. Показано повышение  их поверхностного натяжения. Диффузионные процессы при ЭГИО ускоряются на величину от 20 до  25%.

Из исследованных литейных свойств подвергнутых ЭГИО расплавов нужно особо отметить то, что их технологическая жидкотекучесть  повышается [35].  В работе [28] на основе теоретического анализа из первопринципов эффектов переноса в расплаве показано, что увеличение жидкотекучести вызвано уменьшением плотности расплава после ЭГИО. Величина этого уменьшения однозначно зависит от координационного числа и плотности вводимой энергии. Если брать уровни энергии, достигаемые при ЭГИО, то они способны изменить координационное число на одну - две единицы. Таким образом, если координационное число равно 10, то после воздействия следует ожидать увеличения жидкотекучести до 20%. Последующее уменьшение плотности расплава возможно при плотностях вводимой энергии существенно превышающей те значения, которые реально можно получить в акустическом поле при ЭГИО.

Большой объем работ выполнен по изучению технологических аспектов ЭГИО черных и цветных сплавов. В литературном обзоре [36] этот вопрос подробно изложен и показаны  наиболее оптимальные пределы режимов энерговвода при ЭГИО расплава в ковше. В таблице 1.3 показано сравнение удельных затрат на ЭГИО и на обработку при использовании традиционных металлургических приемов.

Таким образом, анализ известных результатов, полученных при изучении эффектов ковшевой обработки расплава с помощью ЭРГУКов, позволяет на сегодняотносительно уверенноописывать технологические приемы обработки, задавая ее


Таблица 1.3 - Затраты на реализацию отдельных способов внепечной обработки

Наименование

Расход электроэнергии

на 1 т, кВт×ч

Затраты1)

на 1 т,

$США

Комплексные технологические приемы

Комплекс печь-ковш ASEA-SKF [49-52]

Комплекс печь-ковш Fukhs [50]

Комплекс печь-ковш Krupp, Германия [50]

Комплекс печь-ковш Daniely, Италия [50]

Комплекс печь-ковш (АКОС-15), Россия [50]

Комплекс печь-ковш, Украина [50]

Комплекс печь-ковш АО Электросила [49]

Дуплекс процесс: электродуговая- индукционная печи, Украина [53]

Электропечь-миксер ДЧМ-10, АО «Кредмаш», г.Кременчуг [54]

 от 10 до 90

33

30

от 30 до 40

от 25 до 40

от 30 до 40

 от 7 до 40

от 760 до 569

 от 890 до 1053

от 1 до 10

4

3

3

3

3

от 1 до 4

от 61 до 81

от 95 до 112

Способы вторичной металларгии

·  вакуум и индуцируемый ток при ВИП [55,56]

·  вакуум и электрическая дуга при ЭЛП [57]

·  ВИП+ЭЛП сплавов[57]

·  нагрев сопротивлением при ЭШП[57]

·  нагрев плазмой при ПДП ( расход Ar 250 л/мин [56])

3200

4000

1000

2450

50

341

424

1064

261

1381

Физическое воздействие

температурная обработка

·  термовременная обработка[57, 58]

·  VAD – процесс (выдержка 60 т. расплава и перемешивание Ar при расходе 20 л/мин [51], 10 минут)

от 216 до 335

60

от 23 до 36

170

электромагнитное перемешивание

кондукционное

·  стали [52, 56,60, 61]

·  чугуна [61,62]

·  устройством с вращающимся и геликоидальным полем конструкции ВВС-СЕМ (фирма Крупп Зюдвестфален, Германия) [64]

устройством с бегущим полем конструкции АЕГ-Элотерм (фирмаТиссен шталь, Германия) [63]

от 30 до 350

350

170

180

от 3 до 37

37

18,1

19,2

индукционное

·  стали [60]

·  чугуна [61]

120

70

13

7,5

электрогидроимпульсная обработка

·  ЭГУ 42.81.000, ИИПТ НАН Украины (40кВт, 3т., 5 мин.)

от 1 до 2

 от 0,1 до 0,2

1)Цена 1 м3 Ar 3,5 $ США, 1 литра Ar 0,55 $ США.; Цена 1 т Mg 1800 $ США.

параметры для получения положительных эффектов воздействия. Сложность многофакторных взаимообусловленных процессов, которые сопровождают ЭГИО расплава, не позволяют сегодня иметь надежную теорию этой обработки. Вместе с тем накопленный экспериментальный материал, результаты промышленной апробации метода, теоретические исследования позволяют выделить главные аспекты воздействия и получать достаточно обоснованные рекомендации по новым, неисследованным приложениям ЭГИО, в том числе и совместной МГДО и ЭГИО расплава. Поэтому поставленные в данной работе задачи вполне обоснованы, а их решение позволит получить новые качественные свойства литой металлопродукции.