Технология производства стальных слитков, позволяющая управлять процессами структурообразования и подавления развития ликвационных процессов при кристаллизации тяжелых (до 125 т) слитков

Коды ГРНТИ: 55.09.29, 55.16.15.

Руководитель направления:

Зюбан Николай Александрович, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой

Крупногабаритные кованные изделия: судовые и промежуточные валы, ротора турбогенераторов, корпусные и трубные заготовки для энергетических агрегатов, изготавливаются из крупных и сверхкрупных кузнечных слитков. При этом их примерно вдвое превышает вес готового изделия. Увеличение единичной мощности агрегатов приводит к увеличению их габаритов и следовательно массы используемых слитков.

С ростом веса слитка увеличивается длительность кристаллизации при этом усиливается накопление ликватов, происходит формирование дефектов сверхкритического уровня, что приводит к ухудшению уровня механических свойств по длине и сечению крупногабаритных поковок, получаемых из этих слитков. Повышенные требования к уровню качественных характеристик металла ответственных изделий машиностроения, обуславливает разработку эффективных мер воздействия на протекающие процессы усадки и ликвации, которые обеспечат снижение развития ликвационных явлений, что позволит упрочнить металлический каркас и воспрепятствует образованию металлургических дефектов.

Разработанная технология, позволяет получить в процессе вакуумной разливки дисперсные затвердевшие частицы, имеющие ту же природу, что и основной металл. Применение технологии жидко — твердой разливки, приводит к уменьшению развития дефектов ликвационного и усадочного происхождения. Исследованием структуры двух кузнечных слитков стали марки 38ХН3МФА, массой 24,2 т., установлено, что повышение в 1,5 раза доли объемного затвердевания привело к устранению критических дефектных зон, проявляющихся в виде дугообразных трещин и сокращению осевой рыхлости в 2 раза.

а	б
в	г

Введение 1,5—2,6 % твердых частиц при жидко-твердой разливке подавляет развитие ликвационных процессов и увеличивает химическую однородность. Повышение однородности структуры литого металла крупных слитков благоприятно влияет на качество и эксплуатационные свойства получаемых из них изделий, используемых в энергетике (детали корпусов реакторов, валы роторов турбогенераторов и др.), транспортном машиностроении (промежуточные и гребные валы) (см. таблицу 1).

Преимущества новой технологии 1,5 — 2,0 кратное повышение химической однородности гребных валов, а также стабилизация механических свойств по длине и сечению длинномерных крупногабаритных изделий.

Таблица 1 — Химическая неоднородность и значения механических свойств по длине и сечению поковок гребных валов, полученных из опытного и сравнительного слитка.

Цифры в скобках — значения по концам сравнительного вала.

Область применения: Металлургия, тяжелое машиностроение, производство качественных кузнечных слитков для особоотвественных крупногабаритных изделий энергетического и тяжелого машиностроения.

Усовершенствование технологий разливки крупных кузнечных слитков подтверждается Авт.св. № 1555046, 1412882, 1488111, 1140885. Патенты № 42454 № 34 2004, № 46694 № 21, 2005.

Описание разработки