Непрерывное горизонтальное литье заготовок малого сечения из медных сплавов, содержащих легкоокисляемые компоненты

• Автор: Сулицин, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Некоторые сведения о кадмиевой бронзе

1.2. Структура, свойства и область применения бериллиевых бронз

1.3. Развитие горизонтального непрерывного литья заготовок

1.4. Задачи исследования

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. 1. Оборудование и материалы, использованные в работе

2. 2. Методы измерения механических свойств литых заготовок

2. 3. Методика испытания литых образцов на осадку

2.4. Определение микротвердости литых заготовок
2.5. Методика измерения удельного электрического сопротивления литых заготовок
2. 6. Исследование макро и микроструктуры литых заготовок
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЗАГОТОВОК МАЛОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ МЕДНЫХ СПЛАВОВ В УСЛОВИЯХ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ
3. 1. Теоретическое исследование процесса теплообмена медной заготовки с кристаллизатором при горизонтальном непрерывном литье
3. 2. Механизм формирования заготовок и их дефектов при непрерывном горизонтальном литье
3.3. Экспериментальное исследование формирования структуры и
свойств медных заготовок при горизонтальном непрерывном литье
3. 4. Изучение влияния качества графита на качество получаемой медной
заготовки при горизонтальном непрерывном литье
3.5. Выводы но главе 3
4. ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ МЕДНЫХ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЛЕГКООКИСЛЯЕМЫЕ И ЛЕГКОИСПАРЯЮЩИЕСЯ КОМПОНЕНТЫ
4. 1. Особенности формирования структуры кадмиевой бронзы БрКд1 в
условиях высоких скоростей кристаллизации
4. 2. Изучение формирования структуры и свойств заготовок из бериллиевой бронзы при горизонтальном непрерывном литье
4. 3. Изучение механических и электрических свойств непрерывнолитой
заготовки и контактного провода из магниевой бронзы БрМгО,
4.4. Разработка технологии горизонтального непрерывного литья нейзильбера марки МНЦ
4. 5. Выводы по главе 4
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Полагают [], что первично выпавшие кристаллы, обогащенные медью, в условиях направленного охлаждения растут в направлении главных осей дендритов, опережая в скорости рост осей второго и последующего порядка. Усадка затвердевающей жидкой фазы в междендритных каналах будет приводить к образованию усадочных несплошностей удлиненной формы, по виду напоминающие трещины. Устранение этого дефекта достигалось снижением скорости литья или увеличением высоты кристаллизатора []. Качественные слитки диаметром 0 мм без усадочных несплошностей были получены при отливке со скоростью литья 9,6 м/ч, температуре разливки . С, а слитки диаметром 5 мм - при скорости литья 4 м/ч [6]. В работах [-] рассматривается вопрос получения качественной поверхности слитков из кадмиевой бронзы при использовании вибрации кристаллизатора, в этом случае поверхность расплава в кристаллизаторе покрыта слоем прокаленной сажи. Однако до сих пор остаются нерешенными вопросы снижения безвозвратных потерь дорогостоящих компонентов, таких как кадмий, цинк, олово, церий и др. В результате проведенных экспериментов авторами работы [] установлено, что угар кадмия при полунепрерывной разливке составляет %, при литье в изложницы - ,5%. В лабораторных опытах степень усвоения легирующего компонента, как отмечается в работах [-], не превышает . Установлено, что потери кадмия обусловлены, в первую очередь, его потерями в момент легирования []. В целом обнаруживается единый подход исследователей к выбору метода повышения степени усвоения легирующей добавки расплавом - кадмий необходимо вводить в расплавленную ванну жидкой меди в виде лигатуры медь-кадмий [-]. При этом потери при использовании лигатуры определяются продолжительностью периода кипения, скоростью растворения кадмия из пузырьков пара и временем пребывания парового пузырька в металлическом расплаве. У - потери кадмия с угаром, <р - постоянная для выбранных условий, Т - температура, Ср - равновесная концентрация кадмия на границе расплав-пар, Ь - глубина ввода добавки, Хк - массовая доля легирующего в сплаве, температура которого равна температуре ликвидус сплава, отвечающего концентрации Ср для данной температуры расплава, Хл - содержание легирующего в лигатуре. Как видно из приведенной формулы, на величину потерь, главным образом, влияет содержание кадмия в лигатуре, глубина ввода добавки и температура расплава. Си-% Сё ведет к снижению угара кадмия в 3. Как следует из этой же работы, такое же снижение безвозвратных потерь с угаром можно достичь и за счет увеличения глубины ввода легирующей добавки с 1 до 7 см. Главное внимание авторами уделено вопросу получения лигатуры определенного состава. К сожалению, авторами не рассматривается сложность проблемы получения лигатуры вообще и Си-Сё в частности. Следует отметить, что в ряду токсичных элементов пары кадмия стоят первыми. И получение лигатуры также связано с потерями и выделениями этих паров в атмосферу, процесс получения лигатуры требует специальных участков с эффективной вытяжной вентиляцией и имеет очень низкую производительность. К тому же этот процесс энерго- и трудозатратный. Как уже отмечалось выше, на качество непрерывнолитых слитков кадмиевой бронзы БрКд1 существенное влияние оказывает так называемый масштабный фактор: чем меньше диаметр слитка, тем в меньшей степени наблюдается явление обратной ликвации кадмия и уменьшается количество выделяющейся по границам зерен эвтектической фазы. Таким образом, для получения качественной продукции из кадмиевой бронзы необходимо получение литых прутково-проволочных заготовок малого сечения (диаметром . Из анализа особенностей литья слитков из кадмиевой бронзы и имеющихся технических решений по повышению экономических и экологических показателей этого процесса следует, что главными проблемами являются вопросы рационального способа легирования меди легколетучими компонентами, разработки оптимальных технологических режимов непрерывного литья заготовок малого сечения для последующего волочения с изучением особенностей формирования структуры и свойств заготовок. Важность решения этих задач очевидна из-за все нарастающего дефицита и повышения стоимости цветных металлов, а также усложняющейся экологической обстановки в стране.