Оптимизация тепловой работы кузнечных слитков для производства полых изделий с улучшенными технико-экономическими показателями

• Автор: Колодкин, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КУЗНЕЧНЫХ СЛИТКОВ, ЗАТВЕРДЕВАНИЕ

СЛИТКА И ЕГО ДЕФЕКТЫ

1Л Основные типы слитков для производства поковок.

1.2 Влияние геометрии и технологических параметров отливки слитков

на степень развития дефектов.

1.3 Затвердевание стального слитка.

1.3 Л Затвердевание металла с зоной двухфазного состояния

1.3.2 Теория объмной кристаллизации.

1.3.3 Теория последовательной кристаллизации.

1.3.4 Теория объмнопоследовательной кристаллизации.
1.3.5 Теория квазиравновесной двухфазной зоны и ее применение
к решению задачи затвердевания стального слитка
1.4 Строение слитка
1.5 Химическая неоднородность металла слитка.
1.6 Дефекты усадочного происхождения.
1.7 Заключение по главе 1
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ СЛИТКОВ.
2.1 Параметры опытных слитков
2.2 Исследование параметров макроструктуры.
2.3 Методика исследования химической неоднородности
2.4 Методика компьютерного моделирования.
2.5 Методика исследования влияния геометрических и технологических параметров на размеры усадочной раковины
в слитках с захоложенной верхней частью
2.6 Методика исследования металла поковок
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИБЫЛЬНОГО СЛИТКА.
3.1 Исследование кристаллического строения прибыльного слитка
3.2 Исследование химической неоднородности прибыльного слитка
3.3 Заключение по главе 3
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СЛИТКА С ЗАХОЛОЖЕННОЙ ВЕРХНЕЙ ЧАСТЬЮ.
4.1 Исследование кристаллического строения слитка с захоложенной верхней частью.
4.2 Исследование химической неоднородности слитка с захоложенной верхней частью
4.3 Сравнение структурной и химической неоднородности прибыльных слитков и слитков с захоложенной верхней частью.
4.4 Заключение по главе 4
5. РАЗРАБОТКА СЛИТКОВ С ЗАХОЛОЖЕННОЙ ВЕРХНЕЙ ЧАСТЬЮ И ИХ ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛЫХ ПОКОВОК
5.1 Исследование влияния геометрических и технологических параметров на развитие усадочной раковины в слитках с захоложенной верхней частью.
5.2 Проектирование слитков с захоложенной верхней частью.
5.3 Сравнение экспериментальных и расчтных параметров
усадочной раковины.
5.4 Отливка промышленной партии разработанных слитков
5.5 Исследование качества металла поковок
5.6 Заключение по главе 5
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Практическая ценность работы заключается в следующем. Разработан и внедрён на ОАО «Буммаш» (г. Ижевск) слиток с прямой конусностью с захоложенной верхней частью двенадцати развесов массой от 2, т до ,2 т для производства полых поковок, что позволило увеличить выход годного металла слитка в среднем на 7,2%. При этом, за счёт снижения химической неоднородности разработанного слитка достигнуто уменьшение дисперсии механических свойств металла по концам полых поковок в 1,1 - 1,4 раза. Конструкция слитка спроектирована с учётом использования существующего па предприятии парка изложниц прибыльных слитков, что позволило минимизировать затраты на изготовление литейной оснастки. Замена футерованной прибыльной надставки надставкой-холодильником обеспечило экономию теплоизоляционных материалов и снижение трудоёмкости подготовки литейной оснастки. Уменьшение массы слитков позволило повысить пропускную способность разливочного пролёта за счёт сокращения времени затвердевания слитков и снизить расход газа на нагрев слитков перед ковкой. Экономический эффект при изготовлении опытно-промышленной партии полых поковок из слитков с прямой конусностью с захоложенной верхней частью на ОАО «Буммаш» составил 1,7 млн. При этом по геометрическому параметру НЮ, величина которого определяется как отношение высоты тела слитка к его среднему диаметру, слитки можно классифицировать на укороченные (НЮ ~ 0,8-1,5), нормальной длины (НЮ = 1,6-2,5) и удлинённые (НЮ > 2,5). Конусность слитка считается прямой, если тело слитка уширено к низу, конусность обратная, если тело слитка уширено к верху. Величина конусности ктс (на обе стороны) определяется отношением разницы линейных размеров верхнего и нижнего диаметров тела слитка к его высоте, выраженным в процентах. Существуют специальные виды слитков - слитки с захоложенной верхней частью и двухконусные удлинённые слитки. Таблица 1. На рисунке 1. Рисунок 1. Продольное осевое сечение собранной литейной оснастки и слитков различных типов. Конструкция прибыльного слитка предназначена для локализации расположения первичной усадочной раковины в прибыльной части слитка, которая удаляется при ковке в отход. Объём прибыльной части крупных слитков массой несколько сот тонн может достигать %. Прибыльные слитки укороченной длины (НЮ = 0,8-1,5) применяются для получения крупных сплошных и полых поковок ответственного назначения, когда масса слитка превышает 0 тонн. Прибыльные слитки нормальной длины с НЮ = 1,6-2,0 применяются для производства как сплошных поковок, так и с осевым отверстием, причём для слитков массой более тонн рекомендуется иметь параметр НЮ < 1,8 . Прибыльные слитки с П/О = 2,0-2,5 применяются для сплошных и полых поковок, причём при производстве сплошных поковок из указанных слитков величина укова металла должна быть достаточной для проработки зоны осевой рыхлости, которая более развита, по сравнению со слитками с НЮ < 2,0. Масса прибыльных слитков с ИЮ = 2,0-2,5 для сплошных поковок, как правило, ограничивается тоннами. Прибыльные слитки укороченной и нормальной длины, при правильно организованной тепловой работе прибыли, по сравнению с удлинёнными прибыльными слитками имеют более плотную макроструктуру осевой зоны, развитую химическую неоднородность и повышенную кузнечную обрезь. Прибыльные удлинённые кузнечные слитки обычно имеют отношение высоты к среднему диаметру (НЮ) равное примерно 4, конусность 4-6% на обе стороны и относительный объём прибыли 6- %. Удлинённые слитки характеризуются наличием развитой осевой рыхлостью, являющейся следствием более раннего завершения процесса их затвердевания в горизонтальном направлении, а также менее развитой внеосевой ликвационной неоднородностью и большим выходом годного металла по сравнению с прибыльными слитками укороченной и нормальной длины. Удлинённые слитки применяются для производства полых и сплошных поковок, в зависимости от чего назначается объём прибыльной части и коэффициент укова. Трудоёмкость ковки поковок из удлинённых слитков меньше, чем из слитков укороченной и нормальной длины.