Аннотация
Целью работы являлось изучение процессов кристаллизации отливки прокатного валка, описание закономерностей формирования микроструктуры валковой стали, выполненной на базе химического состава марки 150ХНМ. Работа логически состоит из двух частей – компьютерного моделирования литейных процессов при изготовлении прокатного валка, а также компьютерного моделирования структурообразования отливки из различных модификаций указанной марки стали.
В первой части статьи рассмотрены вопросы кристаллизации прокатных валков в комбинированной литейной форме, которые изучены посредством компьютерного моделирования в программном обеспечении «ПолигонСофт». Представлены температурно-временные кривые процесса кристаллизации бочки прокатного валка на различном удалении от поверхности раздела отливка-форма. Определены скорости охлаждения, при которых происходит структурообразование стальных прокатных валков.
Процесс выделения твёрдой фазы в отливке смоделирован посредством программного комплекса Thermo Calc. Полученные данные объясняют процесс формирования микроструктуры в бочке прокатного валка, а также дают широкое представление о влиянии химического состава сплава на процессы графитизации валковой стали. Представленные данные могут быть полезны промышленным предприятиям, производящим прокатные валки, а также для исследователей, занимающихся валковой тематикой.
Ключевые слова
Прокатный валок, компьютерное моделирование, скорость охлаждения, аустенит, химические элементы, литейная форма.
1. Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А., Пивоварова К.Г. Исследование физических свойств углеродистой стали для крупных отливок // Сталь. 2014. № 4. С. 34–36.
2. Чайкин В.А., Чайкин А.В., Феоктистов Н.А. Повышение эффективности диффузионного раскисления при выплавке стали в кислых и основных дуговых электропечах // Литейщик России. 2012. № 8. С. 40–42.
3. Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А. Влияние обработки стали 25Л силикокальцием на содержание неметаллических включений и механические свойства литой заготовки // Технология металлов. 2012. № 2. С. 21 – 26.
4. Вдовин К.Н. Феоктистов Н.А. Влияние серы, кальция и алюминия на пластические свойства металла // Теория и технология металлургического производства. 2010. № 10. С. 107 – 103.
5. Вдовин К.Н., Савинов А.С., Феоктистов Н.А. Технологические особенности производства крупного стального литья: монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. 195 с.
6. Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А. Технология изготовления шлаковых чаш // Вестник Магнитогорского государственного технического им. Г.И. Носова. 2010. № 2 (30). С. 27–30.
7. Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А. Modeling of slag chalice’s potting and crystallization process // Литейщик России. 2012. № 3. С. 12–15.
8. Изучение влияние скорости охлаждения на механические и эксплуатационные свойства стали 110Г13Л / К.Н. Вдовин, Н.А. Феоктистов, Д.А. Горленко, И.Б. Хренов и др.// Литейщик России. 2015. № 12. С. 23–24.
9. Вдовин К.Н., Горленко Д.А., Феоктистов Н.А. Влияние энергии дефектов упаковки на абразивную износостойкость отливок из стали FE – 12MN – 1,2C, охлаждённых с различными скоростями // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 9. С. 603–609.
10. Исследование влияния скорости охлаждения при кристаллизации на размер аустенитного зерна литой стали 110Г13Л / К.Н. Вдовин, Д.А. Горленко, Н.А. Феоктистов, О.А. Никитенко // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 10 – 2 (41). С. 28–31.
11. Chekmyshev, K.E., Ovcharenko, P.G. Numerical simulation of bimetallic casting cooling during the process of lost foam casting // Journal of Crystal Growth. 2019. P. 527. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2019.125243.
12. Hao, Y., Li, J., Li, X., Liu, W., Cao, G., Li, C., Liu, Z. Influences of cooling rates on solidification and segregation characteristics of Fe-Cr-Ni-Mo-N super austenitic stainless steel // Journal of Materials Processing Technology. 2020. P. 275. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2019.116326
13. Современные технологии производства рабочих валков для толстолистовых прокатных станов / Ю.Крюгер, П. фон Швайнихен, А. Майр и др. // Черные металлы. 2017. № 7. С. 31-35.
14. Оптимизация валковых станов горячей прокатки с целью снижения общих затрат / М. Брандер, Л. Элизандо, Т. Триколь и др. // Черные металлы. 2017. № 7. С. 24-30.
15. Применение сталей заэвтектоидных марок для ковки валков горячей прокатки / А.И. Потапов, Е.Н. Шестаков, Т.А. Орлов и др. // Черные металлы. 2015. № 2 (998). С. 33-37.
16. Development of abrasion-resistant Ni-hard 4 cast irons / Liu Jinzhu, Man Yongfa. // Wear. 1993. V. 162–164. Рp. 833–836.
17. Correlation of microstructure and thermal fatigue property of three work rolls / Sunghak Lee, Do Hyung Kim, Jae Hwa Ryu, Keesam Shin // Metallurgical and Materials Transactions A. 1997. V. 28. Рp. 2595-2608.
18. Wear resistance of Ni-hard 4 and high-chromium cast iron re-evaluated / Liu Jinzhu, Li Shizhuo, Man Yongfa // Wear. 1993. V. 166. Рp. 37–40.