Совершенствование технологии жидко-твердой разливки крупных кузнечных слитков из конструкционной стали для ответственных изделий

• Автор: Титов, Константин Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Глава 1 Вопросы теории и практики воздействия дисперсных частиц на
процесс кристаллизации расплавов
1.1 Критерий выбора дисперсных частиц, как зародышеобразующих добавок
1.2 Анализ воздействия железного порошка на процесс кристаллизации стальных слитков и отливок
1.2.1 Формирование структуры и основные направления воздействия на кристаллизацию стального слитка
1.2.2 Методы воздействия на процесс кристаллизации стальных слитков и отливок
1.2.3 Предпосылки для получения дисперсных иноку-ляторов из струи расплава в вакууме в процессе отливки кузнечных слитков
1.3 Заключение
Глава 2 Методика проведения исследований крупных кузнечных слитков
2.1 Сведения о материале исследований
2.2 Методика исследования структурной неоднородности
2.3 Методика исследования металла
2.4 Методика исследования инокуляторов
Глава 3 Исследование обычного слитка стали марки 38ХНЗМФА массой 24,2 тонны
3.1 Исследование кристаллического строения обычного слитка
3.2 Исследование дефектов обычного слитка
3.3 Исследование ликвации обычного слитка 69 '
3.4 Исследование однородности структуры литого металла обычного слитка

3.5 Заключение
Глава 4 Исследование слитка стали марки 38ХНЗМФА массой 24,2
тонны, отлитого с инокуляцией струи 78 '
4.1 Исследование формирования дисперсных инокуляторов
из струи расплава в вакууме
4.2 Исследование периферийной зоны струи
4.3 Исследование инокуляторов
4.4 Исследование кристаллического строения слитка отлитого с инокуляцией струи
4.5 Исследование дефектов слитка отлитого с инокуляцией струи
4.6 Исследование ликвации слитка отлитого с инокуляцией струи
4.7 Исследование однородности структуры литого металла слитка отлитого с инокуляцией струи
4.8 Заключение
Глава 5 Исследование заготовок из слитков отлитых с инокуляцией
струи металла
Заключение по 5 главе
Выводы
Список использованной литературы
Приложения

При затвердевании стальных слитков вследствие неравномерности процесса кристаллизации и различной ее скорости в направлении от периферии к оси, а также изменяющихся условий теплоотвода (температурного градиента по сечению), развивается химическая и физическая неоднородность, которая приводит к анизотропии свойств в крупных кованых изделиях [1,2].
Наиболее сложной задачей при производстве крупных ответственных изделий тяжелого машиностроения, судостроения, энергетики, является получение слитков с однородным химическим составом и равномерным распределением свойств по длине и сечению [3]. Решение этой задачи усложняется с увеличением массы кованых деталей и соответственно слитков для их производства (до Ю0...500т), что усиливает физикохимическую и структурную неоднородность металла. Этот рост обусловлен постоянным увеличением мощности агрегатов.
Вакуумная обработка, используемая для повышения качества стали, позволяет снизить концентрацию кислорода, водорода, азота и сократить содержание неметаллических включений. Дефекты в крупном слитке в основном возникают вследствие развития процессов ликвации. Различная растворимость элементов в жидкой и твердой фазах приводит к обогащению границы затвердевания слоем ликвирующих примесей (углерод, сера, фосфор и др.). Ликвационные процессы усиливаются с увеличением времени затвердевания и расширением температурного интервала кристаллизации. Образующаяся зональная ликвация приводит к различию свойств металла в объеме слитка.
Развитие химической неоднородности по высоте и сечению крупных слитков приводит к нестабильности механических свойств по концам и в объеме металла заготовок судовых валов и других длинномерных изделий, полученных из них. Это обстоятельство вызывает необходимость примене ния повторных операций термической обработки (закалки, высокотемперабоковые обкладки
Рисунок 2.12- Щелевидный счетчик (фрагмент) для улавливания дисперсных
инокуляторов
Для установления основного размера капель и определения вероятности их затвердевания проводилось исследование гранулометрического состава инокуляторов в ячейках, которое выполнялось с помощью ситового анализатора при рассеве лабораторной пробы по известной методике [123]. При этом использовали набор сит со стандартной металлической сеткой.
Для определения средней массы дисперсного инокулятора конкретного диаметра производили выборку инокуляторов и взвешивание на лабораторных аналитических весах ВЛА-200г-М (погрешность измерения ±0,1 мг).

1-направляющая труба; 2-периферийная часть струи;
3-основная часть струи; 4-щелевидные счетчики;
5-прибыльная надставка; 6-вакуумная камера Рисунок 2.13 - Схема улавливания инокуляторов из струи расплава