Главная » Статьи, тех. документация » Экономическая целесообразность применения лигатур, содержащих дефицитный элемент

Экономическая целесообразность применения лигатур, содержащих дефицитный элемент

Болдырев Д.А. (Исследовательский центр ОАО «АВТОВАЗ»), Давыдов С.В. (Брянский государственный технический университет)

При получении отливок из чугуна для проведения операции микролегирования оловом, медью и др. в печи или ковше чаще всего используются чистые металлы. В данном случае это является вполне оправданным, так как усвоение этих элементов при их введении в чистом виде достаточно высокое. Однако высокая стоимость чистых материалов и их дефицитность вызывают повышенный спрос на них, чем и пользуется определённый слой «теневых» предпринимателей, создавая часто нелегальные пункты приёма цветных металлов и сплавов. В больших литейных производствах, где применяются чистые материалы, представляется большой сложностью тщательное отслеживание материалопотоков и чаще всего имеет место их хищение в больших или меньших размерах. Наиболее традиционное решение в таких случаях — усиливать и усложнять систему охраны складов металлических материалов — чаще всего не обеспечивает ожидаемого результата, так как с одной стороны, чтобы окупить использование специального оборудования и дополнительного персонала, необходимы добавочные затраты, что однозначно повышает себестоимость производимого литья. В дополнение к этому постоянно совершенствуются способы хищения и общая тенденция такова, что эти процессы постоянно развиваются и попеременно обгоняют друг друга.

В чугунолитейном производстве ОАО «АВТОВАЗ» вышеозначенная проблема хищения меди и, особенно, олова также является очень актуальной и насущной. Наиболее рациональным и оправданным является решение, заключающееся в получении лигатур, содержащих в качестве одного из компонентов дефицитного элемента. Выделение чистого элемента из сплава чаще всего является процессом дорогостоящим и сложным, в результате чего заинтересованность в таких материалах у субъектов «теневой экономики» пропадает. Однако при получении сплавов интересующего элемента с другими, учитывая особенности диаграмм состояния и технологии получения, их микроструктура может быть очень неоднородной по выделяемым твёрдым фазам и интерметаллидам. Поэтому внедрению лигатуры должны в обязательном порядке предшествовать эксперименты по проверке условной усвояемости элемента из лигатуры. В данном случае усвояемость названа условной исходя из того, что элемент вводится в расплав не в чистом виде, а виде сплава, обладающего определённой неоднородностью. Поэтому под условной усвояемостью может также пониматься косвенная оценка однородности лигатуры по основному элементу.

Для проведения исследований по условной усвояемости и однородности распределения олова была изготовлена лигатура ФС20Сн50 фракции 3,2…20 мм (табл. 1).

Таблица 1.

%d1%81%d0%ba%d1%80%d0%b8%d0%bd%d1%88%d0%be%d1%82-24-04-2017-112511

Такой состав лигатуры является наиболее удачным и обусловлен следующим. Ведение в лигатуру 50% олова является наиболее простым и оптимальным решением с точки зрения проведения необходимых расчётов величин навесок лигатуры. Использование в качестве второго компонента лигатуры ФС20 необходимо для получения оптимальной дробимости лигатуры и получения нужной товарной фракции, так как ферроолово является очень хрупким материалом, состоящим при содержании олова от 50 до 66,7% из двух фаз — FeSn+FeSn2, из которого не представляется возможным получить требуемую однородную кусковую фракцию.

В ходе проведения работы было проведено 3 эксперимента.

Эксперимент 1. Испытания оловянной лигатуры при заливке отливок «Блок цилиндров». Регламентируемый диапазон содержания олова в отливке — 0,08…0,12%. Исходя из остаточного содержания олова в чугуне — 0,027% и ориентируясь на среднее значение содержания олова в отливке — 0,1%, было приготовлено 2 навески лигатуры по 1,6 кг. Масса металла в 1-м ковше — 1220 кг, а во 2-м — 1200 кг. Лигатура вводилась в ковш под струю единой порцией вместе с модификатором ФС65Ба1.

Эксперимент 2. Повторные испытания оловянной лигатуры при заливке отливок «Блок цилиндров». Также как и в предыдущем эксперименте исходя из остаточного содержания олова в чугуне — 0,027% и ориентируясь на среднее значение содержания олова в отливке — 0,1%, было приготовлено 2 навески лигатуры по 1,6 кг. Масса металла в 1-м ковше — 1214 кг, а во 2-м — 1216 кг. Лигатура вводилась в ковш под струю единой порцией вместе с модификатором ФС65Ба1.

Эксперимент 3. Испытания оловянной лигатуры при заливке отливок «Вал распределительный». Регламентируемый диапазон содержания олова в отливке — 0,08…0,10%. Исходя из остаточного содержания олова в чугуне — 0,018% и ориентируясь на среднее значение содержания олова в отливке — 0,09%, было приготовлено 2 навески лигатуры по 1,57 кг. Масса металла в 1-м ковше — 1194 кг, а во 2-м — 1160 кг. Лигатура вводилась в ковш под струю единой порцией.

Результаты всех экспериментов приведены в таблице 2.

Параметры, используемые для расчёта содержания олова в чугуне:

— остаточное содержание олова в чугуне, %;

— масса навески лигатуры, кг;

— содержание олова в лигатуре, %;

— масса расплава металла в ковше, кг.

 

Таблица 2.

%d0%b4

Показатель усвоения олова является условным и, в то же время, интегральным, так как помимо непосредственного усвоения олова в чугуне он включает в себя следующие составляющие: погрешность прибора и метода определения олова, а также однородность распределения олова в лигатуре по объёму слитка или, иначе говоря, его ликвацию. Учитывая многофазность тройной диаграммы Fe-Si-Sn и расслоения фаз в твёрдом состоянии, вклад в данный показатель однородности распределения олова в лигатуре по объёму слитка наиболее внушителен.

Таким образом, условное усвоение олова — отношение фактического содержания олова в чугуне к расчётному — составило от 90 до 99%, среднее значение — 96%. Следовательно техническая целесообразность использования оловосодержащей лигатуры взамен чистого олова не вызывает сомнения.

Оценка экономической целесообразности использования оловосодержащей лигатуры взамен чистого олова может быть проведена исходя из следующего выражения:

Яндекс.Метрика