Номер части:
Журнал

ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ДОННОЙ ЧАСТИ НА ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ И ХАРАКТЕР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ ПО ВЫСОТЕ КУЗНЕЧНОГО СЛИТКА



Науки и перечень статей вошедших в журнал:


DOI:
Дата публикации статьи в журнале:
Название журнала: Евразийский Союз Ученых, Выпуск: , Том: , Страницы в выпуске: -
Автор:
, ,
Автор:
, ,
Автор:
, ,
Анотация:
Ключевые слова:                     
Данные для цитирования: . ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ДОННОЙ ЧАСТИ НА ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ И ХАРАКТЕР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ ПО ВЫСОТЕ КУЗНЕЧНОГО СЛИТКА // Евразийский Союз Ученых. Технические науки. ; ():-.





Исследование выполнено в рамках конкурса СП-4573.2015.1.

В работе приводятся результаты исследования загрязненности неметаллическими включениями слитка обычной геометрии массой 24,2 тонны и слитка с вогнутой донной частью массой 22,5 тонны стали 38ХН3МФА. Выявлено уменьшение среднего размера оксидных, сульфидных и оксисульфидных включений в 6, 2,5 и 1,3 раза, соответственно, по сечению и высоте опытного слитка за счёт интенсивного продвижения фронта кристаллизации в вертикальном направлении.

Проблемам совершенствования технологии производства крупных кузнечных слитков и улучшению их качества всегда придается большое значение в связи с тем, что, как правило, они предназначены для ответственных заготовок энергетической, судостроительной, атомной, химической и других отраслей.

При этом требования к качеству и однородности получаемого металла постоянно возрастают. Ротора турбогенераторов большой мощности, сосуды высокого давления, судовые валы, корпуса атомных и химических реакторов — все эти ответственные изделия получают ковкой из слитков массой 20-400 тонн.

Получение качественных крупных слитков представляет собой весьма сложную научную и техническую задачу в связи с интенсивным развитием структурной и химической неоднородности, образованием и развитием неконтролируемых дефектов металла, одновременностью физических, физико-химических и кристаллизационных процессов во время разливки, затвердевания и ковки слитков.

Определяющими особенности формирования структуры и строения слитка, являются его геометрические параметры. Их наилучшее соотношение обеспечивает получение благоприятной макроструктуры, подавление развития ликвационных явлений, уменьшение дефектов осевой зоны.

Объектом исследования являлись слитки с обычной и измененной конфигурацией донной части («выпуклым» поддоном) массой 24,2 и 22,5 т стали 38ХН3МФА, отлитых в вакууме.

Идентификацию неметаллических включений проводили металлографическим методом [1]. Загрязнённость и размер неметаллических включений в стали, определяли с помощью метода Л по ГОСТ 1178-70.

Оценку загрязнённости стали включениями производили на микроскопе NEOFOT 7 на нетравленых шлифах. Загрязнённость шлифов оценивали отдельно по оксидным, сульфидным и оксисульфидным включениям.

Анализ литературных данных [2-4] показал, что существенное влияние на свойства стали, в том числе и технологические, оказывает помимо других параметров, размер неметаллических включений.

В работах авторов [5-7] приводится сравнительный анализ размеров всех видов неметаллических включений. Для слитка с измененной геометрией донной части характерны включения, максимальный размер которых достигает 4 мкм, тогда как в слитке традиционной геометрии преобладают включения и других размеров. Для нижней части слитков характерны включения, размер которых до 2 мкм, однако встречаются включения и больших размеров, но преимущественно в слитке обычной геометрии, размер которых достигает 12 мкм. Максимальный размер оксисульфидных включений в слитке с вогнутой донной частью не превышает 4 мкм, тогда как в традиционном слитке встречаются включения до 12 мкм.

Исследование количественного распределения неметаллических включений по сечению и высоте слитков (см. рисунок 1) показало, что на нижнем горизонте (высота 700 мм) в слитке традиционной геометрии количество оксидных, сульфидных и оксисульфидных включений в среднем в 1,5 раза больше, чем в слитке с измененной геометрией донной части. С приближением к верхним горизонтам слитка (высота 1800 и 2200 мм) количество сульфидных и оксисульфидных включений увеличивается в 2,4-4 раза по отношению к слитку с «выпуклым» поддоном. Однако количество оксидных включений в слитке с вогнутой донной частью в 1,5 раза больше, чем в традиционном слитке.

С приближением к верхним горизонтам слитка (см. рисунок 1) наблюдается снижение количества тугоплавких включений (оксидов). Такой характер распределения оксидов связан с условиями затвердевания донной части слитка, т.е. образования зоны «конуса осаждения» [8].

Рисунок 1. Количественное распределение неметаллических включений по высоте слитка

Исследование изменения среднего размера неметаллических включений по сечению и высоте слитков показало, что в зоне осевой рыхлости слитка с вогнутой донной частью размер оксидных, сульфидных и оксисульфидных включений в 6, 2,5 и 1,3 раза меньше, соответственно, чем в слитке традиционной геометрии.

Индекс загрязненности оксисульфидными включениями в слитке традиционной геометрии к центру увеличивается. В обоих слитках наблюдается большая загрязненность сульфидными и оксисульфидными включениями, чем оксидными.

На уровень механических свойств большое влияние также оказывает, загрязненность, и размер неметаллических включений так количество сульфидных и оксисульфидных включений в слитке традиционной геометрии в 2,4-4 раза больше, чем в слитке с вогнутой донной частью. Размер оксидных, сульфидных и оксисульфидных включений в 6,0; 2,5 и 1,3 раза меньше, соответственно, чем в слитке обычной геометрии (см. рисунок 2).

Предлагаемый опытный слиток с вогнутой донной частью по своим структурным и качественным характеристикам превосходит традиционный кюмпельный слиток. Его получение не требует изменения технологии и вложения затрат, способствует повышению выхода годного, что делает его производство экономически целесообразным.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы: применение «выпуклого» поддона обеспечивает ускорение кристаллизационных процессов в нижней части слитка, что приводит к снижению количества и размера оксидных, сульфидных и оксисульфидных включений в среднем в 2 раза на всех горизонтах слитка.

Список литературы

  1. Червяков, А.Н. Металлографическое определение включений в стали / А.Н. Червяков, С.А. Киселев.- М.: Металлургиздат, 1962. – 201 с.
  2. Шпис, Х.И. Поведение неметаллических включений в стали при кристаллизации и деформации / Х.И. Шпис. – М.: Металлургия, 1971. – 125 с.
  3. Ефимов, В.А. Влияние внешних воздействий на структурообразование и неметаллические включения при кристаллизации стали / В.А. Ефимов, А.С. Эльдарханов, Е.Д. Таранов // Сталь. – 1999. — № 7 — С. 27-30.
  4. Steneholm, K. Change of inclusion characteristics during vacuum degassing of tool steel / K. Steneholm, M. Andersson, P. Jonson // Process metallurgy / Steel Research Institute. – 2006. — № 6. – P. 392-399.
  5. Исследование влияния неметаллических включений на свойства крупного слитка, предназначенного для получения изделий энергетического машиностроения / М.Ю. Чубуков, С.Б. Гаманюк, Д.В. Руцкий, Н.А. Зюбан // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России : матер. 11-й всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и специалистов (20-22 мая) / ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова». — Магнитогорск, 2010. — C. 22-24.
  6. Исследование распределения неметаллических включений в слитках различной геометрии / Д.В. Руцкий, С.Б. Гаманюк, Н.А. Зюбан, В.В. Шмаль, А.Я. Пузиков // Труды Нижегородского гос. техн. ун-та им. Р.Е. Алексеева. — 2012. — № 1. — C. 216-222.
  7. Гаманюк С.Б. Исследование крупного кузнечного стального слитка изменённой геометрии с целью повышения качества металла поковок. Дисс. к.т.н. Волгоград 2012. 164 с.
  8. Посламовская, Ю.А. Особенности формирования нижней части крупных кузнечных слитков Cr-Ni-Mo сталей / Ю.А. Посламовская, С.И. Жульев // Металлург. — 2008. — № 4. — C. 67-70.[schema type=»book» name=»ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ДОННОЙ ЧАСТИ НА ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ И ХАРАКТЕР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ ПО ВЫСОТЕ КУЗНЕЧНОГО СЛИТКА» author=»Гаманюк Сергей Борисович, Руцкий Дмитрий Владимирович, Палаткина Любовь Владимировна, Пузиков Артемий Ярославич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.03.2015_03(12)» ebook=»yes» ]
Список литературы:


Записи созданы 6778

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх