Исследование химической неоднородности кузнечных слитков для крупногабаритных заготовок тяжелого машиностроения

• Автор: Руцкий, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Введение ,

1 Затвердевание и химическая неоднородность крупных кузнечных

слитков

1.1 Кристаллизация кузнечного слитка

1.1.1 Процессы зарождения и роста кристаллов

1.1.2 Теории процесса затвердевания слитка

1.2 Ликвация в слитках

1.2.1 Явление дендритной ликвации

1.2.2 Явление зональной ликвации

1.2.3 Влияние массы слитка на развитие химической неоднородности

1.2.4 Влияние геометрии и вида утепления изложницы на развитие зональной ликвации в крупных кузнечных слитках
1.3 Дефекты ликвационного происхождения, наследуемые поковками
1.4 Заключение по первой главе
2 Методика исследования структуры и химической неоднородности в
слитках и поковках
2.1 Методика исследования слитка массой ,2т.
2.1.1 Сведения о материале исследований
2.1.2 Методика исследования структурной неоднородности
2.2 Методика исследования химической неоднородности в слитках различной массы и геометрии
2.2.1 Сведения о материале исследования
2.2.2 Методика исследования химической неоднородности на продольных изломах слитков
2.3 Методика исследования металла поковок
3 Химическая неоднородность слитков различной массы и геометрии
3.1 Исследование ликвационной неоднородности обычного прибыльного слитка стали ХНЗМФА массой ,2т
3.2 Исследование структуры литого металла обычного прибыльного слитка массой ,2т
3.3 Исследование структурной и ликвационной неоднородности удлиненного сдвоенного прибыльного слитка стали ХНЗМФА массой 2,т
3.4 Химическая неоднородность в слитках различной массы
3.5 Химическая неоднородность в сдвоенных слитках
3.6 Заключение
4 Исследование химической неоднородности в поковках,
изготавливаемых из крупных кузнечных слитков
4.1 Исследование химической неоднородности в поковках роторов турбогенераторов, изготавливаемых из слитков массой 3т стали ХНЗМФА
4.2 Исследование химической неоднородности в трубных поковках, изготавливаемых из слитков массой ,2т стали ХНЗМФА
4.3 Исследование гребных судовых валов
4.4 Заключение
5. Производство ответственных заготовок из удлиненных сдвоенных
прибыльных слитков
5.1 Отливка опытнопромышленной партии плавок в
сдвоенные изложницы
5.2 Заключение
6. Влияние технологических параметров на развитие объемной
ликвации в крупногабаритных поковках
6.1 Влияние длительности выдержки расплава в разливочном ковше на химическую однородность
заготовок роторов турбогенераторов
6.2 Исследование влияния длительности отливки слитка на
развитие объемной ликвации
6.3 Исследование влияния температуры металла в промежуточном ковше на химическую неоднородность слитка
6.4 Отливка опытно промышленной партии плавок с измененными технологическими параметрами
получения слитков
6.5 Заключение
Выводы
Список использованной литературы


Современные теории формирования кристаллического строения основываются на представлениях об объмнопоследовательной кристаллизации, дополняя их новыми сведениями о процессах конвекции в расплаве. Основоположниками теории объмной кристаллизации является, Г. Тамман, С . Я. Скобло, М. П. Донцов, М. П.Колясников, С. Штейнберг, У. Вайнгард, Ю. Самойлович. Суть механизма объмной кристаллизации состоит в образовании изолированных кристаллов жидкой стали в расплаве жидкого ядра и их оседания на дно слитка, вследствие большего удельного веса 9. Согласно теории объемной кристаллизации процесс затвердевания начинается на поверхности слитка и в начале фронтально перемещается в глубь жидкого металла. Когда возникшее в начале термическое переохлаждение снимается, возможен рост только существующих кристаллов. По мере развития процесса затвердевания температурный градиент у фронта кристаллизации уменьшается, а степень концентрационного переохлаждения повышается за счет накопления ликватов. В результате создаются благоприятные условия для гетерогенного зарождения новых зародышей кристаллов и последующего роста жизнеспособных т. С этого момента перед вертикальным фронтом кристаллизации слитка начинается объемная кристаллизация, образующая вторую двухфазную жидкотвердую область, кристаллы, взвешенные в расплаве заполняя центральные объемы слитка, и препятствуют тем самым развитию столбчатых кристаллов, растущих от поверхности охлаждения. В результате этого в центральных частях слитка появляется зона более или менее равноосных кристаллов. Согласно этой теории, кристаллы, возникающие внутри жидкой фазы, могут перемещаться под влиянием конвективных потоков или гравитационного поля Земли ,. Из осевших внизу кристаллов образуется так называемый конус осаждения. Основными сторонниками теории последовательной кристаллизации являются Б. Б. Гуляев , , , Г. Н. Ойкс , Л. И. Сокольская , Н. Е. Скороходов , В. М. Тагеев , . Теория последовательной кристаллизации исключает возможность образования внутри жидкого металла самостоятельно растущих кристаллов твердой фазы . Согласно этой теории, кристаллизация слитка, начинаясь на поверхности, последовательно продвигается до его оси, где объемы затвердевающие с разных сторон смыкаются. Затвердевание происходит последовательно в направлении от наиболее сильно охлаждающегося слоя. Преимущественное развитие крупных кристаллов в верхних частях слитков, и мелкозернистых в нижних, объясняется ими конвекцией жидкого металла. Кристаллизация слитка в верхних слоях происходит в условиях перегрева, что способствует образованию столбчатых кристаллов, а в нижних в условиях более низких температур, что приводит обычно к мелкозернистой структуре. Падение кристаллов, по их мнению, нельзя признать экспериментально доказанным опыты по улавливанию кристаллов сопровождались приведением в движение кристаллизующейся жидкости, что вызывает образование мелких кристаллов и падение их, вследствие отрыва от поверхностной пленки и кристаллизующегося слоя. Сущность объемнопоследовательной гипотезы слагающейся из элементов объемной и последовательной теорий заключается в следующем. Двухфазная область состоит из двух зон полутвердой и полужидкой. Первая является продолжением полностью закристаллизовавшихся объемов и состоит из скелета соприкасающихся кристаллов. Вторая зона рассматривается как продолжение полностью жидкой фазы, в которой в небольшом количестве располагаются плавающие кристаллы ,. Схема кристаллизации представляется следующим образом. В начале полужидкой зоны образуются твердые кристаллы, которые при своем росте сталкиваются друг с другом и образуют полутвердую зону. В результате возникновения новых кристаллов и роста старых границ между твердой и полутвердой, полужидкой и жидкой зонами сдвигаются от поверхности охлаждения в глубь металла. В этом отношении объемнопоследовательная схема кристаллизации напоминает процесс, который описывается теорией последовательной кристаллизации. Именно наличие полужидкой зоны обеспечивает отклонение реального процесса кристаллизации от процесса, который описывается теорией последовательной кристаллизации.