Показано, что использование разнородных конструкций, элементов машин и механизмов в различных отраслях (энергетическом комплексе, трубопроводном транспорте, авиакосмической промышленности) позволяет получать уникальный комплекс эксплуатационных свойств, сложно достижимых при использовании однородных материалов. В этом случае возникают естественные трудности в получении разнородных деталей и заготовок с гарантированным качеством металла. Для изготовления разнородных элементов существуют различные технологические приемы, одним из которых является электрошлаковая плавка в токоведущем кристаллизаторе с жидким присадочным металлом, применяемая, в частности, для производства разнородных по высоте стальных слитков большого диаметра, используемых для валов роторов турбин. Одной из задач оптимизации технологических параметров такого процесса является минимизация склонности металла разнородного слитка к появлению холодных трещин. Для численного анализа кинетики тепловых, физико-химических и механических процессов разработан комплекс математических моделей и программных средств, посредством которых обнаружены некоторые особенности формирования переходной зоны разнородного слитка. Предложен подход относительно выбора оптимального химического состава присадочного металла и продемонстрирована возможность минимизации таким образом склонности металла слитка к образованию холодных трещин в переходной зоне. Показано существенное влияние материала с химическим составом, отличным от оптимального, на склонность металла слитка к растрескиванию, предложены способы эффективной оптимизации процесса электрошлаковой плавки разнородных по высоте слитков для снижения риска появления такого рода дефектов.

Представлены результаты исследования поведения неметаллических включений в литом металле нержавеющей стали AISI типа 316, полученном способом электрошлакового переплава (ЭШП) расходуемых электродов и электрошлакового наплавления с применением жидкого металла (ЭШН ЖМ). Проведен комплексный анализ неметаллических включений на всех этапах изготовления слитков ЭШП и ЭШН ЖМ - от передела исходного металла до формирования готовых слитков; металлографические исследования; оценка дисперсности дендритной структуры. Оценен уровень физико-механических свойств литого металла слитков ЭШП и ЭШН ЖМ. Выполнены фрактографические исследования и анализ неметаллических включений на поверхностях изломов образцов после их испытаний на статическое растяжение и ударный изгиб.

Індекс рубрикатора НБУВ: К663.033.057.3

Рубрики:

Електропроменева металізація металів

Шифр НБУВ: Ж24340 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К663.033.057.3 + К663.6-18

Рубрики:

Електропроменева металізація металів

Інші види покриттів металів

Шифр НБУВ: Ж24340 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Определены технологические особенности плазменно-дугового переплава (ПДП) заготовок, скомпактированных из стружки аустенитных нержавеющих сталей типа Х18Н10Т. Для переплава заготовок диаметром 100 мм выбраны кристаллизаторы круглый диаметром 125 мм и квадратный со стороной 125 мм. Установлены оптимальные режимы переплава заготовок в условиях ПДП на печи УПП-3. Определено, что для получения более качественных слитков стружку аустенитных нержавеющих сталей перед компактированием необходимо промывать от смазочно-охлаждающих жидкостей. Исходя из металлографических исследований для снижения содержания азота в готовом металле необходимо производить защиту зоны компактирования аргоном. Для сокращения количества неметаллических включений и улучшения качества поверхности слитка переплав заготовок следует производить на скоростях не более 2 - 4 мм/мин.

Проанализированы корреляционные связи между технологическими параметрами процесса кристаллизации, макро- и микроструктурой, а также эксплуатационными характеристиками (кратковременная и длительная прочность, коррозионная стойкость) высокохромистой композиции жаропрочного никелевого сплава типа ХН58КВТМЮБР, легированного рением и танталом. Полученные результаты дали возможность отработать технологический процесс получения лопаток ГТУ определенного типоразмера с ориентированной структурой, отличающейся в сравнении с применяемыми марками повышенной стойкостью против высокотемпературной ползучести и коррозионного разрушения в агрессивных выделениях тяжелого топлива и солей морской воды.

Індекс рубрикатора НБУВ: К327.03-141 + К327.050.6

Рубрики:

Плавка сталі

Витримка і обробка сталі у ковші у сталеплавильному виробництві

Шифр НБУВ: Ж24340 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Отмечено, что повышения качества основного конструкционного материала (стали) достигают путем введения в расплав легирующих элементов. Одним из самых распространенных и технологически эффективных легирующих элементов является ферротитан. Качество ферротитана зависит от ряда факторов (состав и масса шихты, температура процесса, предварительный подогрев шихты, форма и удельная поверхность порошков, крупность шихтовых материалов, плотность шихты, применение подогревающих и флюсующих добавок и т. д.). Показано влияние дисперсности шихтовых материалов на процесс алюмотермического получения ферротитана. Плавки проведены в тигле высотой 400 мм, диаметром 200 мм, футерованном смесью %). Толщина футеровки составляла 15 - 20 мм. Экспериментально установлено, что получение максимального выхода металла достигается при размерах частиц восстановителя, близких к таковым восстанавливаемого оксида. Показано, что переизмельчение шихтовых материалов не приводит к ожидаемому повышению выхода металла из-за увеличения поверхности реагирования. В этом случае в результате снижения газопроницаемости в процессе плавки происходили выбросы расплава, полученные образцы ферротитана были пористыми. Также в шлаке оставалось большое количество корольков металла. Установлено, что размер шихтовых материалов не должен превышать 2 мм, при этом не следует измельчать их до размера менее 0,1 мм.

Рассмотрена возможность упрочнения титана путем легирования его углеродом в процессе камерного электрошлакового переплава (КЭШП). Экспериментально показано, что введение в титан углерода в виде порошка различной фракции позволяет существенно повысить его прочность при сохранении достаточного уровня пластичности. КЭШП как металлургический процесс позволяет ввести в металл углерод и обеспечить его равномерное распределение по телу слитка.

Приведены результаты экспериментов по электрошлаковой выплавке титановых слитков с импульсным питанием процесса электрической энергией. Для проведения опытных плавок модернизирован силовой трансформатор ТШП-10-1, что позволило осуществлять электрошлаковый процесс (ЭШП) в импульсном режиме, регулировать частотные и амплитудные характеристики импульсов рабочего напряжения в процессе плавки. Экспериментальные исследования проведены при выплавке слитков титана марки Grade 4 диаметром 84 мм. По результатам экспериментов оценены стабильность ЭШП, его электрические режимы, формирование поверхности слитков, их макроструктура и распределение твердости в продольном сечении. Изучены две схемы импульсного питания ЭШП с различной продолжительностью импульсов и пауз электропитания и уровнем напряжения на ванне во время паузы. В ходе проведенных экспериментов показана возможность электрошлаковой выплавки титановых слитков в импульсном режиме при сохранении стабильности ЭШП и с хорошим формированием боковой поверхности слитка, плотной макроструктурой без металлургических дефектов. Установлена возможность управления кристаллизацией титановых слитков и измельчения их литой структуры путем импульсного электропитания и соответствующего порционного тепловложения.

Приведены результаты исследований сплавов на основе интерметаллидного соединения TiAl. Слитки получены способом электронно-лучевой плавки с применением промежуточной емкости. Изучено влияние дополнительного легирования бором и лантаном, а также термодеформации и термической обработки на структурообразование, механические свойства и жаропрочность модельных сплавов. Введение в сплав бора и лантана способствует измельчению структурных составляющих, а также повышению его твердости, жаропрочности и механических свойств. Установлено, что структура, полученная после дополнительной термической обработки, обеспечивает наилучшее сочетание механических и технологических свойств исследуемого сплава.

В ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины разработаны и созданы специализированные электронно-лучевые установки УЭ-185 и УЭ-5810 с комплексом технологической оснастки, позволяющие выполнять процесс оплавления поверхностного слоя слитков как цилиндрического, так и прямоугольного сечений. Показана возможность безотходного удаления локальных поверхностных дефектов слитков сплавов титана способом электронно-лучевого оплавления (ЭЛО), которое позволяет сократить потери основного металла и легирующих элементов. Приведены схемы ЭЛО слитков круглого и прямоугольного сечений. Показано, что разработанная технология ЭЛО слитков сплавов титана позволяет получать оплавленный слой, который по химическому составу незначительно отличается от основного металла и соответствует требованиям стандартов. Определены технико-экономические параметры электронно-лучевой обработки слитков титановых сплавов, при которых разработанные в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины технология и специализированное оборудование для ЭЛО боковой поверхности слитков титановых сплавов позволяют увеличить выход годного металла на 4 - 15 % в зависимости от сортамента слитков, обеспечивают значительный экономический эффект.

Отмечено, что получение конденсатов титанового сплава ВТ6, являющегося одним из ведущих конструкционных материалов в авиа- и турбостоении, представляет весьма важное направление в современной металлургии. Рациональным металлургическим способом получения конденсатов сплава ВТ6 выступает высокоскоростное электронно-лучевое испарение с использованием промежуточной жидкометаллической ванны-посредника. Выбор легирующих компонентов, вводимых в расплавленную ванну, позволяет создавать не только благоприятные технологические условия для испарения материала Ti - 6Al - 4V, но и влиять на структуру и свойства получаемых конденсатов. Установлено, что применение "легкой" ванны-посредника системы Zr - Mo дает возможность регулировать рациональные скорости конденсации, влияющие на механические свойства и структуру получаемых конденсатов ВТ6, зависящих от состава промежуточных ванн-посредников.

Індекс рубрикатора НБУВ: К663.030.022-18

Рубрики:

Металізація металів у вакуумі

Шифр НБУВ: Ж24340 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К663.030.022-18

Рубрики:

Металізація металів у вакуумі

Шифр НБУВ: Ж24340 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К327.923.47

Рубрики:

Виробництво сталі для транспортного машинобудування

Шифр НБУВ: Ж24340 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрены способы воздействия на кристаллизацию металла слитков при электрошлаковом переплаве, основанные на введении в расплав модифицирующих добавок и инокуляторов, импульсном электропитании, создании колебаний расплава, вращении расходуемого электрода, дугошлаковом переплаве, продувке ванны газами, применении токоподводящего кристаллизатора, электромагнитном воздействии. Описаны механизмы, обеспечивающие гомогенизацию и измельчение структуры металла, проанализированы преимущества и недостатки различных способов воздействия на электрошлаковый процесс. Показано, что несмотря на большое количество исследований, свидетельствующих о положительном влиянии рассмотренных способов воздействия на структуру и свойства слитков ЭШП, их результаты не нашли широкого промышленного применения из-за присущих им недостатков. Отмечено, что эффективным инструментом управления кристаллизацией металла при ЭШП являются внешние магнитные поля, позволяющие осуществлять бесконтактное силовое воздействие на расплавы шлаковой и металлической ванн. Для повышения эффективности воздействия на структуру металла предлагается использование импульсных магнитных полей, в том числе созданных разрядами емкостных накопителей на магнитный контур, и комплексных способов управления кристаллизацией слитков ЭШП, основанных на тепловых и гидродинамических механизмах.

Приведено исследование удельного электрического сопротивления (УЭС) зоны сплавления биметаллического сталемедного слитка-заготовки анода дуговой сталеплавильной печи постоянного тока. Слиток изготовлен по разработанной в Институте электросварки им. Е. О. Патона технологии электрошлакового переплава по двухконтурной схеме. Для исследования УЭС вдоль оси слитка вырезан темплет, посередине которого в районе сплавления стали с медью отобраны испытуемые образцы. Использована методика измерения электропроводности материалов, основанная на регистрации падения напряжения на образце в зависимости от тока, проходящего через образец. Для учета влияния температуры нагрева анода в процессе его эксплуатации на печи проведены исследования УЭС сталемедных образцов. Показано, что уровень УЭС сталемедной зоны остается практически неизменным как при комнатной, так и при повышенных эксплуатационных температурах, что может свидетельствовать об отсутствии локального перегрева во время эксплуатации анода из-за разных значений электрического сопротивления металлов на границе сталь-медь и, таким образом, о стабильной работе анода, изготовленного из указаного материала.

Проведены комплексные работы по изготовлению полуфабрикатов в виде трубных заготовок из слитков титанового сплава ВТ14, полученных способом ЭЛП. По технологии электронно-лучевого переплава с промежуточной емкостью и порционной подачей металла в водоохлаждаемый кристаллизатор произведены слитки из титанового сплава ВТ14 диаметром 600 мм, длиной до 3000 мм. Показано соответствие полученных слитков требованиям ТУ 27.5-23712944-005-200 "Заготовка трубная литая из титановых сплавов". Приведены результаты исследований структуры и механических свойств трубных заготовок и горячепрессованных труб, изготовленных из слитков титанового сплава ВТ14, способом электронно-лучевой плавки. Показано, что электронно-лучевую технологию получения слитков сплавов титана можно эффективно применять для изготовления полуфабрикатов для трубного производства.

Індекс рубрикатора НБУВ: К391.912

Рубрики:

Металокерамічні наноматеріали

Шифр НБУВ: Ж24340 Пошук видання у каталогах НБУВ