Формирование структуры и свойств непрерывнолитой заготовки из меди в условиях интенсивного внешнего охлаждения

• Автор: Смирнов, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Установки непрерывного литья для производства медной катанки

1.2. Влияние тепловых режимов затвердевания на формирование структуры и дефектов литой заготовки

1.3. Аналитические методы исследования теплообмена

1.4. Модифицирование структуры металлов и сплавов

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Оборудование и материалы, использованные в работе

2.2. Методика подготовки образцов для исследования

2.3. Исследование макро и микроструктуры литых заготовок

2.4. Методы определения массовой доли кислорода и водорода
2.5. Методы определения массовой доли серы
2.6. Методика измерения степени деформации литых заготовок
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕДИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК
3.1. Влияние способа литья на свойства меди
3.2. Анизотропные характеристики непрерывнолитоп кислород содержащей меди
3.3. Влияние технологических параметров на структуру и образование дефектов в литой заготовке
3.4. Исследование распределения кислорода и водорода в зависимости от технологических параметров литья
3.5. Математическое моделирование процесса затвердевания литой медной заготовки
3.6. Выводы по главе
4. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК НА
ПРОЦЕСС КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕДИ
4.1. Теоретические предпосылки выбора модификаторов для меди
4.2. Исследование влияния магния на структуру и свойства меди
4.3. Исследование влияния титана на структуру и свойства меди
4.4. Изучение влияния редкоземельных металлов на структуру и свойства меди
4.5. Обсуждение полученных результатов
4.6. Выводы по главе 4
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


На всех указанных агрегатах процесс разливки и горячей прокатки ведется на воздухе, и катанка поэтому содержит до ppm кислорода, что приводит к высокой обрывности при производстве тонкой и особенно тончайшей медной проволоки. Бескислородная медная катанка, содержащая 1 - 3 ppm кислорода и пригодная для волочения проволоки даже микронных диаметров, может изготовляться двумя методами: «Deep - Forming» и «Up-Cast», в которых расплавленная и нагретая медь находится в защитной среде, не содержащей кислорода. Процесс «Up-Cast» имеет более высокую эффективность, так как в нем отсутствует дорогостоящий передел горячей сортовой прокатки, а катанка получается только отливкой. Качество медной катанки, получаемой на установке горизонтального непрерывного литья, во многом определяется качеством непрерывнолитой заготовки. Основными проблемами при горизонтальном непрерывном литье являются: газовая подкорковая пористость, наличие трещин и неслитин на поверхности заготовки, крупнокристаллическая структура. Наличие таких дефектов непрерывнолитой заготовки приводит к образованию трещин и закатов на поверхности медной катанки или к разрыву катанки, что снижает её класс, либо приводит к получению брака. Причина образования таких дефектов может быть связана с наличием вредных примесей, пониженной температурой металла на входе в кристаллизатор, условиями охлаждения заготовки в кристаллизаторе. Если при вертикальном непрерывном и полунепрерывном литье имеется возможность экспериментального изучения процесса нарастания твердой корочки кристаллизующегося слитка различными методами [б], то при горизонтальном непрерывном литье экспериментально исследовать процесс формирования заготовок внутри кристаллизатора практически невозможно. Поэтому большинство из сложившихся к настоящему времени представлений о горизонтальном непрерывном литье строятся в основном на результатах теоретических исследований и производственном опыте [7]. К основным технологическим параметрам разливки сплавов на установках непрерывного литья относятся температура перегрева и заливки сплавов, скорость литья, расход и давление воды в кристаллизаторе, режимы вторичного охлаждения, высота кристаллизатора и др. На протяжении длительного периода времени отрабатывались и проверялись на практике оптимальные технологические режимы, позволяющие получать слитки без внутренних дефектов и с качественной поверхностью [8, 9]. Точно также влияет температура заливки сплавов. При этом известно из практики, что разливка сплавов с большой скоростью и высокой температурой литья способствует получению поверхности слитков без складок, заворотов и ужимин. Известно, что повышенная скорость литья, значительный перегрев металла и интенсивный внешний теплоотвод приводят к образованию крупнозернистой структуры, большим температурным градиентам и способствуют образованию трещин в слитках. Качество литых заготовок определяется её структурой, физической и химической неоднородностью, уровнем механических и эксплуатационных свойств, чистотой металла, а также состоянием поверхности. ТТа все эти факторы оказывают большое влияние технологические параметры плавки и литья, а именно: технология приготовления расплава, температура заливаемого металла, скорость литья, условия охлаждения и др. При непрерывном литье реализация того или иного технологического регламента оценивается глубиной жидкой лунки, температурным полем литой заготовки, напряженным состоянием корки. Жидкий металл, заливаемый в формообразующее устройство с большим перегревом, затвердевает по объему неравномерно, центральная часть затвердевает медленнее по сравнению с периферийной зоной слитка. Большие температурные градиенты в слитке обуславливают значительные термические напряжения, приводящие в конечном итоге к образованию горячих трещин [, ]. К числу особенностей процесса непрерывного литья, которые необходимо учитывать, относятся не только изменение температуры поверхности слитка, но и коэффициент теплоотдачи от слитка к кристаллизатору. Непостоянство значений удельных тепловых потоков по высоте кристаллизатора, вызванное ростом величины воздушного зазора, также существенно отражается на процессе затвердевания слитков.