Аннотация
В работе проанализировано влияние технологических параметров на отсортировку на зачистку поверхности квадратной заготовки и разработка рекомендаций по минимизации уровня отсортировки по поверхностным дефектам стали 3пс. Отрицательная ликвация углерода, серы и фосфора отмечена, как в нижнем, так и в верхнем (подприбыльном) сечении слитка в области моста плотного металла. В прибыльной части слитка содержание этих элементов возрастает. Изменение химического состава по оси слитка показывает, что с увеличением высоты слитка распределение ликватов неоднородно. В нижней части содержание ликватов ниже марочного состава стали, при увеличении высоты слитка их содержание постепенно возрастает, достигая максимума в прибыльной части. Анализ результатов общей за-грязненности литого металла различными видами включений показал, что преобладающим видом включений являются ок-сисульфиды, а затем по степени убывания сульфиды и оксиды. Анализ параметров литой структуры металла показал, что с увеличением расстояния от бокового края к оси слитка значение межосного расстояния на верхнем и среднем горизонте увеличивается, а на нижнем уменьшается. Характер изменения объемной доли дендритов имеет обратную зависимость от межосного расстояния. Оценка микроструктуры показала, что в слитке наблюдается видманштеттова ферритная структура. Причем с увеличением расстояния от поверхности раковины игольчатая структура феррита становится более выраженной. По мере затвердевания интенсивность продвижения твердой фазы уменьшается, межосное расстояние возрастает, плотность осей кристаллов увеличивается. В результате создаются благоприятные условия для выделения неметаллических включений в прилегающих к стенкам усадочной раковины слоях металла, что выражается в увеличении общей загрязненности неметаллическими включениями. Увеличение содержания включений в слоях, прилегаю-щих к поверхности вторичной усадочной раковины на верхних горизонтах, становится более выраженным. Основной при-чиной распределения ликватов по высоте слитка является различная скорость и условия затвердевания на различных гори-зонтах слитка. На развитие зональной неоднородности большое влияние оказывает высота и сечение слитка, и чем они больше, тем сильнее развивается макроликвация. Геометрические параметры H/D и конусность практически полностью определяют зональное строение и структурные особенности затвердевающего слитка, и управление этими параметрами обеспечивает возможность получения заготовок с заданной структурой и контролируемым расположением дефектов.
Ключевые слова:
сталь 3пс, отсортировка на зачистку, ликвационные процессы, макроликвация, квадратная заготовка, геометрические параметры и конусность изложницы
1. Жульев С.И., Зюбан Н.А. Производство и пробле-мы качества кузнечного слитка: монография. Вол-гоград, 2003. 168 с.
2. Дюдкин Д.А., Ксиленко В.В., Смирнов А.Н. Про-изводство стали. Т. 4. Непрерывная разливка ме-талла. М.: Теплотехник, 2009. 528 с.
3. Martin Novak. Production aspects and materials evaluttion of the forged nuclear cask from 170 tons botton poured ingot. Proc. IFM 2009, 18 th Interna-tional Forgemasters Meeting, Santander, Spanien, 3-7. Nov. 2009, P. 1-6.
4. By Yasuto Ikeda, Recent Technological Progress on Large Ingots for Rotor Forgings / By Yasuto Ikeda, Koji Morinaka, Tomohiro Muraoka // 18th Interna-tional Forgemasters Market and Technical Proceed-ings September 12-15, 2011 Pittsburgh, PA, USA. P. 166–169.
5. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали: учебник для вузов. М.: Мир: ООО «Изда-тельство ACT», 2003. 528 с.
6. Изготовление кузнечных слитков без осевых усадочных дефектов / В.В. Назаратин, Л.И. Берман, М.В. Ефимов и др. // Металлург. 2012. № 1. С. 39-44.
7. Хворинов Н.И. Кристаллизация и неоднородность стали. М. : Машгиз, 1958. 392 с.
8. Ефимов В.А., Эльдарханов А.С. Современные тех-нологии разливки и кристаллизации сплавов. М.: Машиностроение, 1998. С. 359.
9. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизация стали. М.: Металлургия, 1976. С. 552.
10. Зюбан Н.А. Создание технологии производства крупных кузнечных слитков с улучшенными свой-ствами на основе управления параметрами слитка и процессами разливки стали в вакууме: дис. … д-ра техн. наук. Волгоград: ВолгГТУ, 2005. 302 с.
11. Влияние геометрии слитка на объем осевой рых-лости в нем / А.Н. Ромашкин, А.Н. Мальгинов, Д.С. Толстых [и др.] // Электрометаллургия. 2013. № 7. С. 36–39.
12. Изучение влияния конфигурации кузнечных слитков на распределение химических элементов по их сечению / В. С. Дуб, А. Н. Ромашкин, А. Н. Мальгинов, И. А. Иванов [и др.] // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2014. № 1. С. 5–18.
13. Титов К.Е. Совершенствование технологии жидко-твердой разливки крупных кузнечных слитков из конструкционной стали для ответственных изде-лий: дис. … канд. техн. наук. М.: ВМИ, 2004. 140 с.
14. Бузинов Е.И. Исследование кристаллизации, мак-роструктуры, дефектов напряженного состояния кузнечных слитков для изделий тяжелого машино-строения с использованием систем компьютерного моделирования и автоматизированного проекти-рования: дис. … канд. техн. наук. Волгоград: ВолгГТУ, 2005. 171 с.
15. Федоров Д.Н., Жульев С.И., Мозговой А.В. Разра-ботка геометрии кузнечного слитка для полых по-ковок // Технология машиностроения. 2008. № 4. C. 9–12.
16. Скобло С.Я., Казачков Е.А. Слитки для крупных поковок. М.: Металлургия, 1973. 248 с.
17. Камнев П.В. Совершенствование ковки крупных поковок. Л.: Машиностроение, 1975. 342 с.
18. Вейник А.И. Теплообмен между слитком и излож-ницей. М.: Металлургиздат, 1959. 358 с.
19. Федоров Д.Н. Исследование усадочных дефектов в удлиненных сдвоенных бесприбыльных слитках и их использование для производства крупных по-лых поковок: дис. … канд. техн. наук. М.: ЦНИИЧЕРМЕТ, 2005. 166 с.
20. Моделирование напряженного состояния стальных слитков при затвердевании / С.И. Жульев, Е.И. Бузинов, К.Ю. Бод [и др.] // Сталь. 2006. № 7. С. 21–22.
21. Руцкий Д.В. Исследование химической неодно-родности кузнечных слитков для крупногабарит-ных заготовок тяжелого машиностроения: дис. … канд. техн. наук. М.: ЦНИИТМАШ, 2006. 134 с.
22. Посламовская Ю.А., Жульев С.И. Особенности формирования нижней части крупных кузнечных слитков Cr-Ni-Mo сталей // Металлург. 2008. № 4. –. 67–70.
23. Руцкий Д.В., Жульев С.И., Титов К.Е. Ликвация в крупных кованных изделиях // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2008. № 2. С. 21–27.
24. Чалмерс Б. Теория затвердевания: пер. с англ. М.: Металлургия, 1968. 288 с.
25. Тодоров Р.П., Христов Хр.Г. О виндманштеттовых структурах углеродистых сталей // Металловеде-ние и термическая обработка металлов. 2004. № 2. С. 3–7.