К литым стальным деталям атомных электростанций предъявляются высокие требования с точки зрения безопасности, качества поверхности, внутреннего качества и механических свойств. Однако в процессе плавки, транспортировки и разливки в расплавленную сталь неизбежно попадают примеси, такие как сталеплавильный шлак, огнеупорные материалы ковша и оксидные включения. Использование вспененных керамических фильтров для эффективной фильтрации расплавленной стали позволяет удалить или уменьшить количество сталеплавильного шлака и включений, смешанных с расплавленным металлом, повышая чистоту литейного сплава. Это приводит к получению отливок с гладкой поверхностью, равномерным и надежным внутренним качеством, стабильными характеристиками, низким процентом брака, снижением затрат на доработку и сокращением производственных циклов.

При литье в песчаные формы, когда литниковая система и питатель уже определены, качество отливки во многом зависит от качества расплавленной стали, заливаемой в форму. Однако расплавленная сталь неизбежно содержит шлак от процесса плавки, а также огнеупорные материалы из ковша и оксидные включения, образующиеся при разливке и сливе. Все это может создавать дефекты в отливке, потенциально снижая ее механические свойства, обрабатываемость и внешний вид, что в конечном итоге приводит к доработке или браку. Использование пенокерамических фильтров для очистки расплавленного сплава и уменьшения или устранения этих включений, несомненно, является важнейшей технологией для получения высококачественных отливок.

Данный пример применения получен от давнего клиента компании Ксинда. Производимые отливки изготовлены из аустенитной нержавеющей стали, характеризующейся большим весом литниковой системы, высокой температурой заливки и склонностью к окислению сплава. Исходя из этих комплексных эксплуатационных требований, были выбраны пенокерамические фильтры Ксинда. Этот пенокерамический фильтр обладает уникальной трехмерной взаимосвязанной сетчатой ​​структурой с изогнутыми порами, что обеспечивает открытую пористость 80–90%. Он использует три механизма фильтрации и очистки: во-первых, механическое перехватывание, блокирующее попадание в полость формы более крупных включений, превышающих размер ячейки сетки; во-вторых, ректификация шлака, при которой ректифицирующий эффект фильтра поддерживает заполненность литниковой системы, обеспечивая стабильный ламинарный поток отфильтрованной расплавленной стали, снижая реакции окисления и промывки, тем самым облегчая всплывание и улавливание включений и уменьшая количество вторичных включений после фильтра; И, наконец, глубокая адсорбция, при которой мелкие включения, попадающие в фильтр, адсорбируются на каркасе или задерживаются в застойных зонах благодаря полному контакту со сложной трехмерной керамической сеткой. Благодаря этим трем механизмам фильтрации и очистки, можно эффективно удалять крупные включения и значительную долю мельчайших взвешенных включений размером в десятки микрометров из расплавленных литейных сплавов, тем самым значительно улучшая качество отливок.

К качеству отливки корпуса клапана, используемой в данном применении, предъявляются чрезвычайно высокие требования, в частности, следующие показатели:

Наименование отливки: Корпус клапана;

Материал: CF8M;

Вес расплавленной стали: 1000 кг;

Требования к неразрушающему контролю: 100% объемный рентгенографический контроль (РТ) отливки, уровень 1 для сварных швов, уровень 2 для остальной части;

100%-ный контроль проникновения жидкости (ПТ) через наружную и доступные внутренние поверхности отливки должен соответствовать следующим требованиям:

Любое линейное вдавливание не более 2 мм;

Размер отдельного круглого углубления не должен превышать 4 мм;

Плотные вмятины не более 2 мм на любом участке размером 100 мм * 100 мм.

Исходя из расхода на квадратный сантиметр пенокерамического фильтра, в конечном итоге были выбраны два пенокерамических фильтра размером 125*125*30 мм от компании Ксинда, которые были установлены в горизонтальный литник. Для обеспечения рациональности процесса, готовая конструкция процесса была проанализирована с помощью программного обеспечения МАГМА для анализа затвердевания, анализа потока в форме, а также расчетов связи потока и теплопередачи. Результаты моделирования показали, что заполнение расплавленной сталью происходило плавно, и не было разбрызгивания расплавленной стали в отливку.

Проверка в реальных производственных условиях показывает, что использование литниковой системы с фильтром позволяет эффективно фильтровать и очищать расплавленный металл литейного сплава, удалять или уменьшать количество включений в расплавленном металле, повышать чистоту расплавленного металла, получать литые детали с четкими контурами и однородной структурой, снижать процент брака, улучшать внутреннее и поверхностное качество отливок, снижать затраты на доработку и значительно повышать качество отливок.