Заливка стали в искусственной среде СО2 цо ЛГМ-процессу

Контейнеры моделей 911, 912, 921, 922 являются многофункциональной литейной оснасткой, обеспечивающей широкий спектр технологических возможностей. Одной из которых является создание искусственной среды CO₂ в форме при заливке ее жидким металлом. Это обеспечивается конструктивом самого контейнера. Сам контейнер представляет собой двухконтурную вакуумную систему. Нижний вакуумный контур используется как коллектор-распределитель подачи атмосферного воздуха в форму, верхний контур используется по штатному режиму вакуумирования. Векторы вакуума и атмосферного воздуха вертикальные и направлены вверх, что совпадает с вектором подъема металла в форме в период заливки. Равнонаправленность указанных векторов кроме указанной среды CO₂ обеспечивают и направленную кристаллизацию отливки с классическим вектором при условии верхнего подвода металла к отливке. В советских разработках производились опытные работы по снижению объемного науглероживания с помощью подачи CO₂ в форму. Общие теоретические выкладки описывались ориентировочно следующим образом.

Интенсивность протекания реакций разложения углеводородов на зеркале металла и в форме и количество реагирующих с металлом конечных продуктов весьма высоки вследствие непрерывной их генерации при разложении модели в процессе заполнения формы. Поэтому уменьшение концентрации парогазовой смеси углеводородов удалением через поры формы за счет газопроницаемости, вентиляции, устройства выпоров и т.д. оказывает малое, воздействие на ход этих реакций в процессе взаимодействия конечных продуктов разложения пеномодели с металлом. Изменение хода реакций разложения парогазовой смеси продуктов пиролиза модели и их взаимодействие с металлом отливки более эффективно может быть осуществлено регулированием состава газовой среды формы за счет связывания углеводородных газов в химических реакциях. Одним из вариантов принят метод доокисления углеводородных газов с помощью атмосферного воздуха, подаваемого в форму при заливке.

Процесс будет проходить двумя параллельными путями:

а) окисление углеводородных газов кислородом атмосферного воздуха

СН₄+1/2О₂СО+H2+Q

СН₄+O₂СО₂+2Н₂+Q

При отношении СО₂/СН₄> 0,5 реакции не обратимы, отсутствие в парогазовой среде СН₄ снижает процесс науглероживания металла.

б) реакции конверсии углеродных газов углекислым газом атмосферного воздуха

СН₄+СО₂2СО+2H₂

Н₂+СO₂СО+H2O

С+CO₂2СО

При отношении СО₂/СН₄> 1 метан отсутствует в продуктах конверсии.

в) аналогично протекают реакции для углеродосодержащих добавок в краске и на поверхности металла вокруг затвердевающей отливки.

[С]+CO₂->2СО

[С]+1/2O₂->СО

Таким образом, регулирование состава газовой среды атмосферным воздухом позволяет уменьшить объемное науглероживание стальных отливок, что является важным фактором для ответственного литья типа «Хомут тяговый» и «Корпус автосцепки».