Содержание к диссертации
Введение
1 Усадка стали. её причины и последствия 8
1.1 Явление усадки стали 8
1.2 Физическая неоднородность стального слитка 12
1.3 Основные типы изделий машиностроения и слитки, применяемые для их изготовления 20
1.4 Параметры, влияющие на расположение дефектов усадочного происхождения в бесприбыльных слитках 25
1.5 Заключение по главе 1 30
2 Объекты и методика исследований 32
2.1 Объекты исследований 32
2.2 Методика исследования макроструктурнои неоднородности 38
2.3 Методика исследования химической неоднородности 40
2.4 Методика компьютерного моделирования 42
2.5 Методика исследования влияния технологических и геометрических параметров на развитие дефектов усадочного происхождения в сдвоенных бесприбыльных слитках 47
2.6 Методика исследования механических свойств поковок 53
3 Исследование слитков обычной конфигурации 55
3.1 Исследование кристаллического строения слитков обычной геометрии 55
3.2 Исследование химической неоднородпости слитков обычной конфигурации 64
3.3 Исследование влияния геометрических и технологических параметров на развитие дефектов усадочного происхождения в прибыльных слитках обычной геометрии 67
3.3.1 Влияние геометрических параметров литейной оснастки на развитие физической неоднородности стального слитка 67
3.3.2 Влияние технологических параметров на развитие физической неоднородности стального слитка 73
3.4 Заключение по главе 3 80
4 Исследование сдвоенного бесприбыльного слитка 82
4.1 Исследование кристаллического строения сдвоенного бесприбыльного слитка 83
4.2 Исследование химической неоднородности в сдвоенном бесприбыльном слитке 90
4.3 Исследование закономерностей формирования усадочной раковины в сдвоенном бесприбыльном слитке 92
4.4 Исследование влияния геометрических и технологических параметров на развитие усадочной раковины в сдвоенном бесприбыльном слитке 94
4.5 Сравнение параметров обычных прибыльных и сдвоенного бесприбыльного слитков 97
4.6 Заключение по главе 4 101
5 Отливка промышленных слитков и изготовление поковок 103
5.1 Отливка промышленных сдвоенных бесприбыльных слитков 103
5.2 Определение оптимальной величины головной обрези сдвоенных бесприбыльных слитков 105
5.3 Ковка заготовок и исследование металла кузнечных отходов 107
5.4 Исследование механических свойств и качества металла поковок 112
5.5 Заключение по главе 5 125
Выводы 127
Список использованной литературы 129
- Физическая неоднородность стального слитка
- Методика исследования макроструктурнои неоднородности
- Исследование химической неоднородпости слитков обычной конфигурации
- Исследование химической неоднородности в сдвоенном бесприбыльном слитке
Введение к работе
Увеличение единичной мощности машин и агрегатов, создание крупных энергетических установок, развитие атомной энергетики ставит перед металлургами задачу повышения качества изделий, что в свою очередь вызывает необходимость разработки эффективных технологий снижающих физическую, химическую и структурную неоднородность затвердевающих сплавов, поскольку служебные характеристики кованых изделий в значительной степени связаны с качеством кузнечного слитка.
В настоящее время разработаны способы внешних воздействий улучшающих качество слитка, такие как внутренние микро- и макрохолодильники, импульсная обработка, вибрация и др.
Вместе с тем, недостаточное внимание уделяется разработке новых типов слитков и соотношений их геометрических параметров.
При использовании только обычных прибыльных слитков не учитываются специфические особенности изделий различных геометрических форм. Параметры литой заготовки обеспечивают получение плотной осевой зоны в теле и мало связаны с параметрами поковки. Выбор слитка для получения конкретного изделия производится из используемых на предприятии с учётом массы этого изделия. Повысить эффективность производства возможно путём оптимизации параметров слитка применительно к конкретной поковке, с учётом не только её массы, но и геометрии.
Внедрение в производство слитков различных типов снижает отходы и трудоёмкость за счёт приближения формы слитка к форме поковки, с учётом необходимой проработки при ковке.
Анализ видов продукции выпускаемой в настоящее время предприятиями машиностроения показал, что до 80% изделий являются полыми. Для производства полых поковок применяются как прибыльные слитки нормальной длины, так и удлинённые прибыльные и бесприбыльные слитки. Наиболее перспективными в смысле обеспечения качественных характеристик изделий и экономических показателей производства являются бесприбыльные удлинённые слитки [12, 72, 120]. Наличие в таких слитках значительно развитой усадочной раковины позволяет использовать их для производства полых поковок, поскольку дальнейшая прошивка или осевое сверление удаляет дефекты, обеспечивая высокий уровень свойств продукции. Удлинённые слитки также характеризуются повышенной химической однородностью, что благоприятно сказывающейся на характеристиках готовых изделий [46, 117].
Цель настоящей работы состояла в увеличении выхода годного при ковке полых поковок большой массы на 10-15%.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: разработать компьютерную систему определения параметров кристаллической структуры слитков для определения границ структурных зон; провести анализ структурных зон прибыльных и удлинённых бесприбыльных слитков для выбора наиболее эффективного при производстве крупных (длиной до 24м) полых изделий; получить математическую зависимость, описывающую форму усадочной раковины; - выявить значимые параметры, определяющие оптимальные для производства полых изделий размеры усадочной раковины.
На основании требований предъявляемых к слитку для производства полых длинномерных поковок разработан удлиненный сдвоенный бесприбыльный слиток, отливаемый в составную из двух полуформ изложницу. В качестве полуформ используются восьмигранные сквозные изложницы соосно устанавливаемые друг на друга и сопрягаемые со стороны максимальных внутренних диаметров.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем: — впервые предложена геометрия кузнечного слитка для производства полых длинномерных изделий, обеспечивающая получение вытянутой вдоль оси усадочной раковины, позволяющая минимизировать кузнечные отходы и повысить качество готовых изделий; — получена зависимость, описывающая связь между геометрическими параметрами усадочной раковины в теле сдвоенного бесприбыльного слитка; - разработана математическая модель, учитывающая влияние основных геометрических и технологических параметров на степень развития усадочных дефектов в слитке.
Практическая ценность работы заключается в разработке новой геометрии кузнечного слитка, обеспечивающей локализацию дефектов усадочного происхождения вдоль его оси, которые при последующих переделах удаляются в отходы. При этом достигается повышение стабильности механических свойств по длине изделия в 2-4 раза. Результаты работы обеспечили производство качественных изделий ответственного назначения с выходом годного металла в поковку до 75-85%.
Внедрение на Волгоградском ПО «Баррикады» новой формы кузнечных слитков позволило снизить отбраковку заготовок длинномерных изделий по дефектам поверхности осевого канала, уменьшить количество термических переработок готовых изделий за счёт повышения их химической однородности и повысить выход годного металла в поковку, что дало экономический эффект 1430 тыс. рублей (доля автора 30%).
Апробация работы осуществлялась на 4-х международных конференциях (Волгоград, 2002 г.; Темиртау, 2003 г., Самара 2004, 2005г., Магнитогорск, 2005г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях ВолгГТУ (2002-.2004 гг.).
Физическая неоднородность стального слитка
Как известно, процесс кристаллизации стального слитка является сложным сочетанием тепловых, физических и химических процессов, одновременное протекание которых обуславливает значительную неоднородность слитка. В общем, можно выделить три основные группы неоднородностей возникающих при затвердевании: структурную, проявляющуюся в возникновении различных структурных зон; физическую, связанную с явлением усадки; и химическую, возникающую благодаря протеканию ликвационных процессов перераспределения примесей.
Как было показано, явление усадки неизбежно сопровождает процесс затвердевания стального слитка. Проявляется оно во внутренних объёмах слитка в виде усадочной раковины, рассеянной пористости и осевой неоднородности. Осевая неоднородность при этом может выражаться как в виде отдельных пор различного размера, так и в виде трещин. Причём, усадочная раковина формируется в результате непрерывного опускания уровня металла в прибыли в основном вследствие его объёмной усадки в жидком состоянии, а трещины возникают в результате разрядки напряжений, являющихся следствием неодновременного изменения отдельных объёмов слитка в период его затвердевания и дальнейшего охлаждения.
И те, и другие формы проявления усадки негативным образом сказываются на качестве слитка и, следовательно, на готовой продукции.
К дефектам стального слитка, обусловленным явлением усадки, можно отнести усадочную раковину и осевые трещины. Причём, последние подразделяются на дугообразные, V-образные и вертикальные трещины [48].
В работах [21, 38, 41, 117] указывается, что решающее влияние на формирование физической неоднородности стальных слитков оказывает интенсивность их охлаждения, характеризующаяся градиентом температур в затвердевающей корке 6Т и величиной интервала кристаллизации ДТкр между температурами ликвидуса и солидуса. В том случае, если ДТкр/5Т«1, то реализуется последовательный механизм кристаллизации, развивающийся под влиянием термического переохлаждения, при котором усадочные явления проявляются в виде развитой усадочной раковины. Если ДТкр/5Т 1, то имеет место последовательно-объёмная кристаллизация, протекающая под действием термического и концентрационного переохлаждений. При этом в слитке наблюдается сосредоточенная усадочная раковина и пористость. И, наконец, если ДТкр/5Т»1, то происходит объёмная кристаллизация, развивающаяся исключительно под действием концентрационного переохлаждения, что приводит к распределению усадочных пустот по всему объёму слитка в форме пористости. Очевидно, что отношение ДТкр/оТ учитывает только теплофизические свойства сплава и условия теплообмена слитка с окружающей средой. Для углеродистых сталей, затвердевающих в изложнице, это отношение равно 0,05-0,5 [56]. Этот случай занимает промежуточное положение между последовательным и объёмно-последовательным затвердеванием.
Формирование усадочных раковин практически всегда сопровождает кристаллизацию стального слитка. Механизм их образования впервые был описан Д.К. Черновым в 1878г.: "Простейший из недостатков — это воронкообразная пустота, происходящая от усадки металла при переходе его из жидкого состояния в твёрдое. Форма этой лустоты совершенно соответствует условиям остывания жидкого металла. Остывание и отвердевание от охлаждающего влияния стенок, конечно, происходит по направлению слоев, огибающих внутреннюю часть формы. По мере того, как слои нарастают, горизонт жидкости постепенно опускается, потому что металл уменьшается в объёме и даёт место жидкому незастывшему столбу, который постепенно уменьшается в диаметре" [31].
Форма и размер усадочной раковины зависят как от химического состава стали, так и от условий охлаждения. Если скорости затвердевания от боковой поверхности и мениска одинаковые, а полость формы залита металлом с температурой ликвидуса, то в определённый момент расплав отделяется от
- корки на мениске и образуется закрытая усадочная раковина. В случае теплоизоляции зеркала металла и отсутствия на нём затвердевшей корки будет формироваться открытая усадочная раковина.
Рассеянная пористость является дефектом, неразрывно связанным с усадочной раковиной - чем больше усадочная раковина, тем слабее выражена рассеянная пористость и наоборот. Оба вида пороков способны переходить один в другой в различной степени под влиянием условий выплавки, разливки и особенно охлаждения стали в изложнице в период кристаллизации. Для получения возможно более плотной структуры слитка необходимо предупреждать развитие крупнодендритных равноосных кристаллов, каждый из которых повторяет в миниатюре тот же процесс усадки, который происходит в целом слитке. Общую пористость усиливает междендритная ликвация. Рисунок 1.1 — Вид дефекта обнаруженного после расточки осевого канала Основным недостатком осевой зоны крупного кузнечного слитка является её физическая неоднородность, проявляющаяся в основном в виде трещин и пор. Опасность данных дефектов состоит в том, что при значительном развитии их устранение в процессе ковки затрудняется и они сохраняются в готовом изделии [54, 115, 122].
Чрезмерное развитие зоны осевой рыхлости в слитке традиционной формы приводит к тому, что даже на полых изделиях дефектная зона полностью не удаляется (рис. 1.1). Выявляемые перископическим осмотром и ультразвуковым контролем дефекты являются причиной отбраковки готовых изделий.
Методика исследования макроструктурнои неоднородности
Для исследования кристаллического строения слитков применялась методика, заключавшаяся в том, что на осевом темплете от дна по всей длине тела слитка через каждые 10 мм проводились секущие-горизонтали. Данный метод позволяет проследить изменение структуры по высоте и сечению слитка и оценить влияние новой геометрии на строение слитка.
Для выявления границ структурных зон слитков на оцифрованном изображении макроструктуры в графическом редакторе Adobe PhotoShop 7.0 измерялись длина и угол наклона больших осей всех дендритов попавших на секущую. Причём угол считался между осью и горизонталью. Данный графический редактор позволяет измерять угол наклона оси дендрита наложением на нее по всей длине инструмента «линейка», который показывает значение угла наклона к горизонтали и длину оси.
Исследование химической неоднородности проводилось на образцах вырезанных на различных горизонтах слитков на фотоэлектрической установке ARL 3460 Metals Analyzer. Анализировалось содержание основных ликвирующих элементов - углерода, серы и фосфора. Погрешность измерений соответствовала ГОСТ 18895-97.
Моделирование формирования дефектов усадочного происхождения в сдвоенных бесприбыльных слитках осуществлялось с помощью программы компьютерного моделирования процесса затвердевания стального слитка "KR1SLI" [66]. Принцип работы программы описан в приложении А.
При этом задавались следующие параметры: - геометрические параметры литейной оснастки (основные размеры изложниц, поддона, а также их массы); - температуру изложниц перед разливкой (С); - марку стали; - температуру разливки (С); - скорость разливки (м/мин); - величину недолива (мм); - вид утеплителя зеркала металла.
В результате моделирования получали картину распределения дефектов усадочного происхождения в теле слитка (рис. 2.10).
Контролируемым параметром являлась относительная протяжённость усадочной раковины в теле слитка — Н% (см. рис. 2.10), определяемая как отношение протяженности усадочной раковины к высоте тела слитка, выраженная в процентах.
Вывод об адекватности данной модели делался в результате проверки гипотезы принадлежности двух выборок (столбцы 3 и 4, таблицы 2.4) одной и той же генеральной совокупности с помощью критерия Вилькоксона [9].
Проведённые расчеты показали, что число инверсий, равное 79, при уровне значимости р=0,01 не попадает в критическую область и 29,14 и и 114,86, следовательно, разницу между сравниваемыми выборками можно считать статистически незначимой, а модель "KRISLI" адекватной. 2.5 Методика исследования влияния технологических и геометрических параметров на развитие дефектов усадочного происхождения в сдвоенных бесприбыльных слитках
Исследование влияния технологических и геометрических параметров на развитие усадочной раковины в сдвоенном бесприбыльном слитке производилось с использованием методов математического планирования эксперимента.
В качестве независимых переменных были выбраны: масса слитка (тсл); параметр H/D тела слитка; конусность тела слитка на обе стороны (к); массовая скорость заполнения изложницы сталью (vMac); величина перегрева расплава над температурой ликвидус (AT); содержание углерода в стали (С) и вид утепления зеркала металла (U). Зависимой переменной являлась относительная протяжённость усадочной раковины Н , определяемая как отношение протяжённости усадочной раковины к высоте тела слитка, выраженное в процентах.
Исследование химической неоднородпости слитков обычной конфигурации
Расчёт степени ликвационной неоднородности по углероду, сере и фосфору показал, что в нижней части слитков обычной геометрии (в конусе осаждения) наблюдается отрицательная ликвация углерода, серы и фосфора (-15%, -27% и -29% в слитке массой 4,5тн и -21%, -30% и -50% в слитке массой 24,2тн). При переходе к верхним, подприбыльным горизонтам обоих слитков степень химической неоднородности принимает положительный характер и достигает своих наибольших значений в подприбыльном участке слитка (рис.3.8). Максимального значения ликвация достигает в районе подприбыльного моста плотного металла (+12%, +7% и +18% в слитке массой 4,5тн и +24%, +30 и +43% в слитке массой 24,2тн).
Необходимо отметить повышенное содержание основных ликвирующих элементов на среднем горизонте на расстоянии У радиуса 4,5тн слитка от его поверхности. Объясняется это наличием в этой области зональной Л-образной ликвации хорошо прослеживающейся на серных отпечатках (см. рис. 2.5). В слитке массой 24,2тн эти скачки менее выражены, но, тем не менее, присутствуют.
Видно, что оба слитка отличаются существенной неоднородностью в распределении включений сульфидного типа. Наибольшее их количество, характеризующееся значением коэффициента неоднородности Ks = 2,3 - - 2,5 соответствует зоне внеосевой ликвации, несколько меньшие значения (1,65 - 1,95) соответствуют зоне осевой рыхлости. В конусе осаждения распределение сульфидов равномерное (Ks = 1,2). Минимальный коэффициент неоднородности был получен в приграничных объёмах слитков (корковая зона и зона столбчатых дендритов), его значения колебались в интервале от 0,5 до 0,7. 3.3 Исследование влияния геометрических и технологических параметров на развитие дефектов усадочного происхождения в прибыльных слитках обычной геометрии
Факторы, оказывающие большее или меньшее влияние на развитие дефектов осевой зоны стального слитка условно можно условно разделить на геометрически и технологические.
Геометрические факторы характеризуют форму слитка и включают: отношение высоты тела слитка к его среднему приведённому диаметру (H/D); конусность тела слитка на обе стороны (к %); относительный объём прибыльной части тела слитка (Vnp, %); отношение высоты прибыльной части к её диаметру (hnp/dnp).
К технологическим факторам можно отнести марку стали (химический состав); температуру разливки (Тразл С); линейную и массовую скорости разливки (илин, м/мин, г)мас, тн/мин); отношение длительности наполнения прибыльной части слитка к длительности наполнения его тела (Тпр/х- ).
Основным геометрическим параметром стального слитка, определяющим его большую или меньшую физическую однородность, является параметр H/D.
Анализ производственных и литературных данных показал, что с увеличением значения параметра H/D тела слитка растёт относительная протяжённость осевой неоднородности (Нон, %) (рис. ЗЛО, а).
Здесь и далее для характеристики размеров зоны осевой неоднородности будут использоваться её относительная протяженность (Ная, %- отношение протяжённости зоны осевой неоднородности к высоте тела Наблюдаемая закономерность объясняется преимущественной последовательной кристаллизацией металла от развитой боковой поверхности, соединением растущих фронтов в оси слитка и недостаточной пропиткой узкой протяжённой осевой зоны из прибыли. 16
Необходимо отметить, что повышенная продолжительность затвердевания укороченных слитков по сравнению с удлинёнными может приводить к чрезмерному развитию ликвационных процессов, проявляющихся в виде объёмной и особенно зональной ликвации, что негативнейшим образом сказывается на качестве кованых изделий.
Не менее важным является влияние параметра H/D на диаметр дефектных областей слитка, поскольку именно диаметром осевой неоднородности определяется возможность использования слитка для производства полых изделий (рис. ЗЛО, б). Как видно из рисунка, удлинённые слитки имеют узкую усадочную рыхлость, что позволяет их использовать для производства полых длинномерных поковок. Кроме того, удлинённые слитки наиболее экономичны, что связано с меньшим объёмом прибыли, по сравнению с укороченными.
Вместе с тем, применение удлинённых слитков для таких типов поковок позволяет обеспечить оптимальную величину укова. Это связано с тем, что при ковке заготовок из слитков с H/D 2 уков зачастую достигает значительных величин, что ухудшает качество металла готовых изделий. В работе [5] отмечается, что свойства в продольном направлении улучшаются при увеличении укова, однако заметное улучшение наблюдается только до четырёхкратных степеней обжатия. Между четырёх и двенадцати кратным обжатиями улучшение незначительно, а при более высоких степенях уже нельзя рассчитывать на улучшение свойств. На поперечных образцах максимальное значение пластичности получается при двух, трёхкратном обжатии. При более сильном обжатии пластические свойства падают, с увеличением укова растёт анизотропия свойств [54].
Существенное влияние на формирование осевой зоны слитка оказывает его средний диаметр. Объясняется это тем, что с ростом толщины твёрдой корки интенсивность теплоотвода от фронта затвердевания уменьшается и снижается градиент температур в жидкой фазе, что приводит к образованию широкой двухфазной зоны. Поэтому с увеличением диаметра поперечного сечения слитка усиливается физическая неоднородность вдоль его оси. Ширина пористой зоны может быть рассчитана по формуле [21].
Эффективность дальнейшей обработки слитка - ковки, также существенно зависит от диаметра слитка, т.к. при больших диаметрах затрудняется устранение дефектов слитка ввиду ухудшения эффективности проработки осевых объёмов металла [94].
Несмотря на положительное влияние увеличения геометрической конусности, такие слитки сложны для дальнейшей обработки.
Определённый интерес представляют уширенные книзу изложницы. Дефекты усадочного происхождения получают в них большее развитие по высоте, но меньшее по диаметру - данное обстоятельство позволяет использовать их при производстве польгх поковок [46, 96, 98].
Следующим параметром, оказывающим существенное влияние на процесс формирования осевой зоны стального слитка, является относительный объём прибыли (рис. 3.13).
Важность данного фактора объясняется тем, что именно прибыль слитка является источником расплава питающего формирующуюся осевую зону слитка. Её геометрические и теплофизические параметры определяют эффективность работы прибыли и, как следствие, качество слитка.
Таким образом, проведённый анализ влияния геометрических параметров литейной оснастки на степень развития дефектов усадочного происхождения в стальном слитке показал, что применяемые в настоящее время для производства полых поковок прибыльные слитки не обеспечивают требуемого уровня качественных и экономических показателей.
Исследование химической неоднородности в сдвоенном бесприбыльном слитке
Расчёт степени ликвационной неоднородности по углероду, сере и фосфору показал, что в нижней части слитка - в конусе осаждения наблюдается отрицательная ликвация углерода, серы и фосфора (-11%, -6% и 0% соответственно). Распределение углерода, серы и фосфора на различных горизонтах сдвоенного бесприбыльного слитка прилегающих к её вершине (+8% по углероду, +12,5% по сере и +9% по фосфору). Расчёт суммарной ликвации каждого элемента дал следующие значения: для углерода 19%, для серы 18,5% и для фосфора 9%. Вместе с тем, необходимо отметить, что периферийные слои удлинённого бесприбыльного слитка имеют равномерное распределение ликвирующих элементов. Ликвационная неоднородность в слитке выявляется в довольно узкой осевой зоне.
Исследования серных отпечатков (см. рис. 2.5) снятых с осевого темплета слитка подтвердили результаты химического анализа. Видно, что значение коэффициента неоднородности (рис. 4,8) снизу вверх по высоте тела слитка возрастает, достигает максимума (1,4) в районе вершины усадочной раковины, а затем снова снижается. По радиусу слитка картина несколько иная - от края слитка к центру значения коэффициента неоднородности возрастают, однако существенный рост имеет место только в осевой зоне.
Повышенная химическая однородность сдвоенного бесприбыльного слитка по сравнению с нормальным прибыльным, по нашему мнению, связана с существенно более развитой площадью поверхности данного слитка и, как следствие, с большей интенсивностью процессов охлаждения и затвердевания. Преобладание процесса последовательной кристаллизации над объёмной приводит к выравниванию химического состава металла как по высоте, так и по диаметру слитка.
Использование зависимости (4.1) позволяет прогнозировать поперечные размеры усадочной раковины на различных её уровнях. 4.4 Исследование влияния геометрических и технологических параметров на развитие усадочной раковины в сдвоенном бесприбыльном слитке
Для гарантированного удаления осевой зоны в процессе получения готового изделия необходимо прогнозировать размеры усадочной раковины в теле слитка. Полученное ранее выражение (4.1) позволяет рассчитывать поперечные размеры усадочной раковины. Однако в нем есть неизвестный параметр Нур, который в свою очередь зависит от множества факторов как геометрического, так и технологического характера. Анализ литературных и практических данных по производству удлинённых и бесприбыльных слитков с положительной и отрицательной конусностью показал, что наиболее существенное влияние на протяжённость усадочной раковины оказывают масса слитка, параметр H/D, конусность тела слитка, массовая скорость разливки, величина перегрева расплава над температурой ликвидус, содержание углерода, а также способ утепления зеркала металла.
Анализ таблицы показывает, что с увеличением массы обычного прибыльного слитка увеличиваются все виды неоднородности характерные для него. В частности появляются новые структурные зоны (зона мелких различно ориентированных дендритов в слитке массой 24,2тн). Кроме того, рост структурной неоднородности проявляется в увеличении разницы размеров дендритов формирующих отдельные структурные зоны. В сдвоенном бесприбыльном слитке массой 2,6тн явно преобладает последовательная кристаллизация, о чём свидетельствуют существенно меньшие размеры конуса осаждения. Разница в параметрах макроструктуры у опытного слитка несущественна, что позволяет сделать вывод о его большей структурной однородности.
Что касается физической неоднородности, то в слитке массой 24,2тн помимо усадочной раковины и зоны осевой рыхлости, выявленных также и в слитке массой 4,5тн, обнаружена так называемая зона дугообразных трещин, обрамляющая вершину конуса осаждения. И если диаметр зоны осевой Таблица 4.3—Характеристики исследованных слитков
Существенное развитие усадочной раковины в сдвоенном бесприбыльном слитке по длине (44% от высоты тела слитка) компенсируется незначительным её развитием по диаметру не превышающем 17% на большей высоте слитка. Такой незначительный размер дефектных осевых объёмов в сдвоенном бесприбыльном слитке делает его более предпочтительным при производстве полых изделий (осевая зона слитка удаляется прошивкой или сверлением) по сравнению с обычными прибыльными слитками. Химическая неоднородность обычных прибыльных слитков также существенна. Это связано не только с образованием областей отрицательной и положительной объёмной ликвации (соответственно в нижней и верхней частях прибыльных слитков), но и с зональной ликвацией проявляющейся в виде существенно развитых шнуров внеосевой ликвации. Сдвоенный бесприбыльный слиток отличается более равномерным распределением основных ликвирующих элементов - в периферийных областях их ликвация незначительна, некоторый рост наблюдается в осевых объёмах и в районе вершины усадочной раковины, однако эти участки удаляются в отходы при последующей обработке, обеспечивая получение изделия с равномерным распределением углерода, серы и фосфора по длине.
Похожие диссертации на Исследование усадочных дефектов в удлиненных сдвоенных бесприбыльных слитках и их использование для производства крупных полых поковок
