автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование химической неоднородности кузнечных слитков для крупногабаритных заготовок тяжелого машиностроения

На правах рукописи

Руцкий Дмитрий Владимирович

ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ КУЗНЕЧНЫХ СЛИТКОВ ДЛЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЗАГОТОВОК ТЯЖЕЛОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

Специальность 05.16.02 «Металлургия чёрных, цветных и редких металлов»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических науг

Волгоград - 2006

Работа выполнена на кафедре Технология венного технического университета.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

материалов Волгоградского государства |

доктор технических наук, профессор Жульев Сергей Иванович доктор технических наук, профессор А

Кудрин Виктор Александрович кандидат технических наук Макарычева Елена Владимировна ЗАО «Волгоградский Металлургический Завод «Красный октябрь»

Защита состоится МйрТО 2006 гв^ часов на заседании диссертационного совета Д217 042.01 при Федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-производственное объединение по технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ)» по адресу: 115088, Москва, ул. Шарикоподшипниковская, д.4, комн.403.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГУП «ЦНИИТМАШ»

Автореферат разослан" 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета --> . _

Доктор технических наук, профессор И В.Валисовский

J9A ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение мощности агрегатов в тяжелой промышленности, энергетике, судостроении и др отраслях промышленности, обуславливает повышение потребности в увеличении массы крупных слитков для производства роторов турбин, судовых валов, сосудов высокого давления и т.п. С ростом веса слитка усиливаются его пораженность различного рода дефектами К таким дефектам относится общая ликвационная неоднородность, наиболее ярко выражающаяся в наличии области отрицательной ликвации в нижней трети слитка, а также в повышенном содержании ликватов в верхней части осевой зоны.

Проблемой получения качественных кузнечных слитков занимались и занимаются в настоящее время ряд российских и иностранных ученых - Н.И. Хворинов, В.А Ефимов, С.Я Скобло, Е.А. Казачков, В С. Дуб, С И. Жульев Я Е., Затуловский, D. Turnbull, Е М. Китаев и многие другие Их работы подтверждают, что получение однородного по химическому составу слитка является сложной задачей.

Неоднородность химического состава металла наблюдается как по высоте, так и по сечению слитка При изготовлении крупных и длинномерных изделий большой массы различие в химическом составе верхней и нижней частей слитка, и соответственно поковки, часто приводит к значительному отличию в механических свойствах по длине заготовки В промышленной практике для выравнивания механических свойств производят высокий отпуск с различными температурами по длине заготовок. При этом разница в величинах температур по концам поковок достигает 50 - 120°С. Помимо чисто технологических трудностей в проведении данного режима термической обработки, он не стабилен и не всегда дает желаемый результат Такое положение затрудняет аттестацию и приводит к отбраковке готовых изделий на заключительной стадии изготовления.

Повышения однородности механических свойств металла крупногабаритных изделий можно достичь выравниванием химического состава по длине и сечению исходных слитков. В настоящее время разработаны способы внешних воздействий, улучшающих качество слитка, таких как: вибрация, внутренние микро и макрохолодильники, импульсная обработка и др.

Вместе с тем, не достаточное внимание уделяется поиску новых геометрических параметров слитков: отношения высоты к среднему диаметру (H/D) и оптимизации технологических параметров их разливки.

В связи с этим, актуально более углубленное исследование закономерностей изменения структуры и химического состава слитков различной массы и геометрии, а также изготавливаемых из них поковок.

Кроме того, необходимо усовершенствовать температурные и скоростные режимы отливки слитков.

Цепь работы: Получение химически однородных крупногабаритных кузнечных заготовок ответственного назначения.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи.

1) Определены закономерности изменения структурной и химической неоднородности слитков, идущих на производство трубных заготовок, роторов турбогенераторов и гребных валов,

2) Проведен анализ распределения химических элементов по длине и сечению кузнечных заготовок для выявления закономерностей наследования химической неоднородности поковкой от слитка;

3) Предложен, опробован, исследован и внедрен в производство новый удлиненный сдвоенный прибыльный слиток для ЧППЦ* изделий

4) Исследована и скорректирована технолог!^фбРНкцмоПОД^нШ слитков

I библиотека !

L

обычной геометрии массой 24,2 и 50т.

Методы исследования. Экспериментальная часть работы выполнена с применением методов оптической и растровой микроскопии OLYMPUS ВХ21, NEOPHOT NU2/E, MSM-2, твёрдомеров, а также разработанных новых оригинальных методик с использованием компьютерных программ - определения плотности дендритной структуры1 и моделирования процесса кристаллизации слитка.

Научная новизна:

1. Установлено, что в слитках массой 20-50 т обычной геометрии (H/D~2,0) из конструкционной Cr-Ni-Mo стали с содержанием углерода 0,3-0,4% зона отрицательной ликвации углерода и других химических элементов составляет примерно треть по объему и высоте слитка, что связано с интенсивным теплоотводом и особенностями кристаллизации в донной части слитка. В теле поковки зона отрицательной ликвации простирается на величину равную 1/3 .. 1/4 ее высоты, что с учетом положительной ликвации с головной части приводит к значительному разбросу показателей механических свойств.

2 Увеличение зоны интенсивного теплоотвода удлиненного слитка по сравнению с обычными и укороченными слитками той же массы приводит к более равномерному распределению ликвирующих примесей. Впервые установлено, что использование удлиненных сдвоенных прибыльных слитков с увеличенным параметром НЮ до 4 и более, позволяет снизить химическую неоднородность слитков и поковок в 3 - 4раза.

3 На основе анализа технологических факторов разливки слитков установлено,

что:

- изменение скорости наполнения от 1,7 до 2,5 т/мин слитков массой 24,2 и 50 т снижает ликвацию и уменьшает разницу в содержании углерода между противоположными концами заготовок, полученных из этих слитков, с 0,10 до 0,05%;

- понижение температуры металла при разливке слитков также приводит к снижению ликвации углерода до 0,03 - 0,06%

Практическая ценность. Освоен новый сдвоенный прибыльный слиток массой 42,26т, что позволило повысить выход годного металла в поковку с 58 до 66%. Использование нового слитка, при удвоенном количестве поковок, снизило химическую неоднородность в Зраза и повысило стабильность механических свойств в 5раз Усовершенствованна и внедрена ускоренная технология разливки нормальных слитков массой 24,2 и 50т Данная технология снизила ликвационную неоднородность в 1,5- 2раза и повысила стабильность механических свойств в поковках в 4раза

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 5 международных конференциях (Волгоград, 2002 г, Темиртау, 2003 г, Самара 2004 -05гг, Магнитогорск 2005г), а также на ежегодных научно-технических конференциях ВолгГТУ (2002-5-2005 гг.).

Диссертационная работа выполнена в рамках проекта Министерства промышленности, науки и технологии 6/354-03 «Разработка технологии производства металлургических заготовок повышенной однородности для изделий тяжелого машиностроения» (2003 г) по распоряжению №3.900/41-68 от 26.03 2003.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 печатных работ, в том числе 1 статья в центральном рецензируемом журнале.

' В детальном исследовании слитков принимали участие аспиранты кафедры «Технология материалов» Волгоградского государственного технического университета Федоров Д Н , Живов М Е , Шам рей В А, Бод К Ю , Швлухина Ю М , Мозговой А В

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературных источников и приложения, содержит 140 страниц машинописного текста, 67 рисунков, 24 таблицы, 4 приложения и список литературы из 106 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении кратко раскрыты сущность и актуальность рассматриваемых научно-технических проблем. Изложены: структура работы, научная новизна и практическая ценность полученных результатов

В первой главе рассмотрены существующие теории процесса кристаллизации и формирования химической и структурной неоднородности слитков, а также приведены виды дефектов, вызванных неоднородностью химического состава металла

За последнее время, как в отечественной, так и в зарубежной литературе уделяется много внимания вопросу изучения механизма образования ликвации в слитках. Однако, до сих пор нет единой универсальной теории, объясняющей это явление, еще во многом не изучена взаимосвязь процессов затвердевания металлов и образование в нем различных ликвационных зон

В практических условиях металлургического производства в процессе кристаллизации стального слитка развивается химическая неоднородность металла Различают два типа неоднородности' дендритную и зональную.

К дендритной относят: неоднородности в пределах дендрита (внутридендрит-ная) и между соседними дендритами (междендритная) Зональная неоднородность -это скопление примесей углерода, серы, фосфора и других легирующих элементов в определенных локализованных участках - зонах слитка. К ней относят области отрицательной, положительной и внецентренной ликвации.

Ликвационные явления могут возникнуть в результате следующих особенностей затвердевания стали- изменение растворимости в жидком расплаве при понижении температуры, а также при переходе из жидкого в твердое состояние;

- разделение сплава, как жидкого, так и взвешенных кристаллов, на составляющие по различию в удельном весе;

- одновременному сосуществованию в течение длительного промежутка времени жидкой и двухфазной областей, что способствует протеканию диффузии примесей в жидкой и твердой фазах.

С повышением массы слитка дефекты, связанные с зональной ликвацией, увеличиваются Различие химического состава между головной и донной частями слитка достигает 2 и более раз.

У всех слитков, независимо от их массы и марки стали, в нижней части расположена зона отрицательной ликвации, которая занимает примерно 35% высоты слитка. В нижней его части видна тенденция к снижению ликватов при смещении от периферии к центру, что объясняется наличием в этой области седиментационного конуса осаждения из кристаллов обедненных легкоплавкими составляющими В верхних горизонтах слитка наблюдается обратная закономерность распределения ликватов

В настоящее время существует много способов повышения химической однородности слитков В изложницах, с утеплением верхней трети, относительная высота области отрицательной ликвации на 10% больше, чем в слитках отлитых с обычной прибыльной надставкой. Отливка стали в бесприбыльные слитки уменьшает степень развития химической неоднородности Использование слитков небольшой массы, с высоким отношением НЮ, также уменьшает их химическую неоднородность.

Во второй главе приведены сведения и схемы отливки исследуемых слитков массой от 1,7 до 140т. с различным отношением высоты к среднему диаметру (H/D от 1,9 до 4).

Описана методика исследования химической неоднородности по пробам, отобранным с различных горизонтов исследуемых слитков Предложена методика исследования слитков по ряду параметров, с применением компьютерной техники, -химическому составу стали, количеству кристаллов, их величине, длине и углу наклона к горизонтали наибольших осей дендритов. По совокупности всех этих параметров определяли границы структурных зон слитков (рисунок 1).

®0,38 X

I

§-0,34 §

U

70

65

г 5S

50'

¡5 45'

ш 40'

S 35-

X

азо-

25-

я

X X 20-

£

ID-

S'

0,38 0,40

а о i Е3

я & S а ас II о г О Б п о а. X и Ге?

9. ! о

ю • к • а. 2 о г м 1

J й ё Я i s Ü

' « а" з л Я х X

S S г

• 5

*

•

... л

■ " • U. • » »

L-1 ---

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Расстояние от края слитка, мм

Рисунок 1 - Кристаллические зоны слитка, выявленные исследованием структуры и химического состава металла

Описана методика исследования химической неоднородности в крупногабаритных поковках Проведено статистическое исследование массива данных, состоящего из 245 трубных поковок, 31 гребного вала, 10 валов роторов турбогенераторов, изготовленных из слитков массой от 24,2 до 140т , с выявлением технологических параметров разливки, оказывающих влияние на химическую однородность слитков

В третьей и четвертой главах приведены результаты исследования химической неоднородности и кристаллического строения слитков различной массы (от 1,7 до 140т) и геометрии (H/D-1,9 - 4), и изготавливаемых из этих слитков крупногабаритных длинномерных заготовок

Выявлены следующие закономерности в распределении элементов по высоте и

сечению продольного осевого темплета обычного прибыльного слитка массой 24,2т стали марки 38ХНЭМФА. (см. рисунок 2, таблицу 1).

В исследуемом слитке имеется как область положительной ликвации, так и область отрицательной ликвации (нижняя 1/3 тела слитка) При этом, если область отрицательной ликвации имеет сужающееся с переходом в верхние горизонты конусообразное строение, то область положительной ликвации, сосредоточена в узкой уширяющейся к верху осевой зоне верхней части слитка. Выше конуса осаждения (см. рисунок 2) ликвация переходит в положительную, достигая максимального развития в прибыльной зоне. Изменение содержания ликвирующих элементов по вертикальной оси слитка происходит не монотонно, а волнообразно.

В нижней части слитка (см рисунок 2) пониженное содержание имеют все элементы При этом, в верхних горизонтах слитка, где ликвация принимает положительное значение, наиболее склонны к ликвации такие элементы, как углерод, сера и фосфор.

Максимальное значение отрицательной ликвации углерода в нижней части составляет - 23%, в верхней + 20%, в прибыльной части + 52% соответственно (см рисунок 2). Суммарная ликвация углерода по высоте тела слитка составляет 43%. Такая же закономерность наблюдается для серы и фосфора, которые имеют следующие значения' степень отрицательной ликвации в нижней части слитка - 30, -40%, а максимальный уровень положительной ликвации этих элементов непосредственно под прибылью достигает + 30 и + 29%, в прибыльной части ликвация серы и фосфора возрастает до + 80 и +50%. Общая ликвация этих элементов в слитке по высоте тела составляет 60 и 69%.

Сопоставление размеров кристаллов со средними значениями состава металла в различных структурных зонах (см.таблицу 1) показало, что в зоне последовательной кристаллизации (столбчатых кристаллов) их величина достигает 24мм при протяженности зоны 2500мм, химический состав стали в данной зоне практически соответствует ковшевому (0.-0,38%, 8«-0,010%, Рк-0,013%).

Таблица 1 - Параметры зон слитка массой 24,2т стали марки Э8ХНЗМФА

Параметр Зоны

Столбчатые кристаллы Крупные различно ориентированные Мелкие различно ориентированные Конус осаждения к 5Й <о Ш X Я о 8 п

Слиток, отлитый по обычной технологии

Размер кристаллов, мм 15...90 24 6,5...14 9,90 4...8 6,5 4...6 4,5 4 . 15 5,6

Плотность кристаллов, см"1. 0.5. .2,5 1,71 1...3 1,69 2...4,5 2,65 2...4 2,73 1...3 2

Содержание углерода, %. 0.37 - 0.39 0,38 0.36 - 0.47 0,41 0.38-0.40 0,39 0.30 - 0.38 0,34 0,39 - 0.46 0,43

Содержание серы, %. 0.009 - 0.011 0,010 0.008-0.013 0,012 0.009-0.013 0,011 0.008 0.009 0,0086 0.011 0.015 0,013

Содержание фосфора, % 0.009 - 0.015 0,013 0.009 - 0.015 0,013 0.009 - 0.014 0,011 0.008 0.013 0,010 0.015 0.018 0,017

Примечание - в числителе интервал разброса значений, в знаменателе среднее значение

В нижней части слитка, в зоне конуса осаждения, размер кристаллов минимален и составляет в среднем 4,5мм Наряду с мелкокристаллической структурой в зо-

не конуса осаждения имеется пониженное содержание химических элементов 0,34% углерода и 0,008, 0,010% серы и фосфора соответственно (см. таблицу 1).

Углерод Сера фосфор

ас а*, ар +54% +80% +50%

+20%

— +ю%

+13% +30% +29% +10Х+20% +21% [— +18%

+10% +ю% +7% +20%

— +2,5% +10% +7% +5% +30% +21% +2,5% +40% +28%

— +5% 0% +28%

— +2,5% -10% +10% -10% -36%

— -15% -20% -15% -20% -20%-40%

--23% -30% - 7%

-23%

т-Г

О 200 600 1000

Диаметр слитка, мм

Рисунок 2 - Распределение углерода, серы и фосфора по высоте и сечению слитка массой 24,2т стали марки 38ХНЭМФА 1-зона конуса осаждения, 2-зона дугообразных трещин, 3-зона мелких различно

ориентированных дендритов; 4-осевая зона; 5-зона крупных различно ориентированных кристаллов, 6-зона столбчатых кристаллов, 7-корковая зона '-пунктирными линиями показаны структурные зоны в слитке

Высота слитка, мм О 600 1200 1800 2250 2850 3300

I—■ ■ ■ I ... I ... I

Содвржание углерода, %

0,38 0,38 О,за 0.38 0,38 0.37 0 38 ОМ

i ■ i

£ о

0,42 0,40 0,38 0,36 0,34 0,32 0,30

1-12-места вырезки дисков для отбора проб

1180 1140 ■1100 ■108О"' ■1020 , 980 940' 900 —-'

пл.С-1441 пл.С-1442

пп.С-1442 <Ущ пл.С-1441

|

*1500 р 1400 11300 8 1200 %1100 11000-§ 900-

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Длина трубной заготовки I, м *

11Ш111111НК№1НПШР!!11111 ПЧИПаНШШНШШ.пШП

11

-I

12

| 800*

В 8 Длина, м Предел текучести пл С-1441 —ж—Предел текучести пп С-1442 -^•Предел прочности пл С-1441 -•-Пред!

10 12

Длина м -—• Относительное удлинение пл С-1441 Относительное удлинение гр.С-1442

¡редел прочности пл С-1442ддд ё 500

Относи •»•Относи

-»•ОТНОСИ]

400

|зоо »200 100■

Г

V V

-г»

/

к*.

-г- Ударная вязкость +20'С пл.С-1441 -—■Удврнвя вязкость *20'С пл.С-1442

Длина, м

-носительноесужение пл сужвш

1ие пл.С-1442

12 14

-*•- Ударная вязкость -50"С пл С-1441 -»- Ударная вязкость -50"С пл.С-1442

Рисунок 3 - Изменение содержания углерода и предела пропорциональности (а), прочностных свойств (б) и пластических (в, г) по длине трубной поковки, изготовленной из слитка массой 24,2т стали 38ХНЭМФА.

В окружающих конус осаждения объемах кристаллы крупнее В зонах крупных и мелких различно ориентированных кристаллов их размер достигает 9,90 и 6,5мм соответственно. Содержание углерода, серы и фосфора составляет 0,43/0,38%, 0,012/0,010% и 0,013/0,011% (см. таблицу 1). В осевой зоне, наряду с большим количеством физических дефектов, вызванных усадкой стали (трещины, пористость и т.д.), наблюдается повышенное скопление примесей.

Химическая неоднородность тесно связана со «структурной» неоднородностью (связь химического состава стали с размером кристаллов) и физической неоднородностью (осевая зона) Установленные особенности структуры и закономерности изменения химического состава металла, исследуемого слитка, позволили уточнить особенности затвердевания стали в изложнице.

Кроме подробного изучения металла слитков исследованию подвергались поковки, изготавливаемые из них. Исследовались трубные поковки, изготавливаемые из слитков массой 24,2т.; две заготовки были разрезаны на кольцевые диски. С дисков отбирались образцы для определения химического состава стали и механических свойств.

Установлено: что в металле поковок с I конца, соответствующего нижней части слитков (см. рисунок 3), на длину равную 2 метра, имеется пониженное содержание углерода 0,31 - 0,34, что отличается от состава металла поковки на остальной ее длине (С=0,42%).

Причиной неравномерного содержания углерода в поковке является высокая химическая неоднородность слитка, из которого она изготовлена. Содержание углерода в нижней ее части составляет приблизительно 0,30-0,35%, что соответствует химическому составу металла нижней части слитка (0,30-0,36%) (см рисунок 3) Степень отрицательной ликвации углерода в нижней части слитка и поковки составляет - 23% (см. рисунок 2, 3) Такое различие в содержании углерода по концам приводит к разбросу механических свойств по длине поковки.

Анализ результатов механических испытаний показал, что в поковке с донного конца имеется не только пониженное содержание углерода, но и меньший уровень механических свойств (прочностных характеристик) Разница в величинах предела пропорциональности по концам изделия составляет 240 - 260МПа (см. рисунок 4), а предела прочности и предела текучести соответственно 150 и 250МПа.

Например, величины значений ударной вязкости KCV по противоположным концам заготовки отличаются на 100 - 150кДж/м2. Разница в характеристиках относительного сужения 30%.

Неравномерность механических свойств, по длине заготовки, усложняет термическую обработку, приводя к переработкам и повторным испытаниям При этом приходится обеспечивать температуру отпуска на одном конце изделия 540°С, а на другом 700°С

Параллельное исследование осевого сечения 103т слитка стали 38ХНЭМФА и вала ротора турбогенератора, изготовленного из него, также показало похожую картину (см рисунок 4). С Iй конца заготовки (нижняя часть слитка) содержание углерода в металле ниже плавочного (Ск=0,34%) и на 3**м длины и составляет 0,28-0,30%

Такую же неоднородность можно наблюдать и в распределении серы и фосфора Их отличие от плавочного состава (S«=0,016; Рк=0,015%) в нижней части слитка и поковки достигает 0,006 и 0,012%

750

Высота слитка, мм .1550 . 23?0 3150 .3950

4750

I ■. ■ I. I

5350

х 0,020 *

»0,010 §0,020

«<» * Г—":

Длина поковки вала, м

Рисунок 4 - Химическая неоднородность вала ротора из слитка массой 103т.

Статистическая обработка данных по ликвации примесей в слитках различной массы (10 - 140т.) позволила построить следующий график (см. рисунок 5). Из которого были определены логарифмические зависимости (см формулу 1 - 3), показывающие влияние массы слитка на ликвацию элементов в нем

ар = 33,319-1п(тсл)-86,43 1^=0,81 (1)

ас = 21,64,Ы(тсп) — 31,861 Р!2=0,68 (2)

«5 = 21 .дОБ-Щт,*) - 30,797 #=0,70 (3)

где ас, а5, ар - ликвация углерода, серы и фосфора, % Шел - масса слитка, т # - коэффициент корреляции

f 100 x а Z

| 80 n

§ 60 I

JE 40 л

| 20 * 0

15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 Macca слитка, т

♦ Углерод • Сера я Фосфор

Рисунок 5 - Ликвация элементов в прибыльных слитках (H/D-2)

Исследование химической неоднородности слитков с различным отношением H/D показало, что в нижней части удлиненных слитков, в конусе осаждения, наблюдается отрицательная ликвация углерода, серы и фосфора. При переходе к верхним горизонтам слитка степень химической неоднородности принимает положительную величину и достигает своих наибольших значений в узких приграничных участках усадочной раковины Причем, максимального значения ликвация достигает в объёмах, прилегающих к её вершине (см. рисунок 6) Вместе с тем, необходимо отметить, что периферийные слои удлинённого прибыльного слитка имеют равномерное распределение ликвирующих элементов

Сравнение степени ликвационной неоднородности в слитках различной геометрии показывает, что металл удлиненного слитка более однороден Слитки небольшой массы имеют незначительное различие степени ликвационной неоднородности При увеличении массы слитков разница в химической неоднородности между удлиненными и обычными слитками увеличивается.

На рисунке б представлены фактические значения химической неоднородности в удлиненных слитках массой 2,99т и 51т, и обычных прибыльных слитках-массой 2,88т и 50т.

В удлиненном слитке массой 2,99т суммарная ликвация углерода составляет 30%, а в обычном прибыльном слитке массой 2,88т-38% соответственно

В слитках большей массы 50 и 51т. химическая неоднородность удлиненного слитка (Ес=68%) заметно меньше, чем обычного слитка (£с=100%). Суммарная ликвация углерода в удлиненном слитке в 1,5раза меньше, чем в обычном

Для определения математической зависимости и установления корреляции между H/D и ликвацией углерода, серы и фосфора в слитке, данные химического анализа по распределению примесей в разорванных взрывом 30 слитках были статистически обработаны и получены следующие зависимости (см. рисунок 7)-

Ос= 168,48(H/D)-1,3643 R2=0,78 (4)

а, = 207,17(H/D)-1,5503 R2=0,65 (5)

ар = 305,73(H/D)-2,4639 R2=0,70 (6)

где а«, а», ар - ликвация углерода, серы и фосфора, % H/D - отношение высоты к среднему диаметру R* - коэффициент корреляции

Из уравнений 4-6 следует, что высота и диаметр его тела оказывают большое влияние на химическую неоднородность слитка. Так видно, во всех слитках различных марок стали, с увеличением параметра H/D до 4, ликвация таких сильно ликвирующих примесей, как углерод, сера, фосфор снижается.

0,37 (ХеН-22%

0,39|О,38 <Мв ,+зо/0

Uc=.-8%

0,36

ас=.-в%.

№1

280 140 0 140 280 28<ГШ

Ширина слитка, мм

а - слиток 2 99т сталь марки 38ХНЭМФА, б - слиток 2,88т сталь марки 38ХНЭМФА, в -слиток 50т сталь 20г, - слиток 51т сталь20 Рисунок 6 - Химическая неоднородность удлиненных сдвоенных и сравнительных прибыльных слитков обычной геометрии

140

,6 2 2,9 3 3,5 4 4,5 5

Отношение высоты к среднему диаметру H/D ♦ Ликвация С,% X Ликвация серы S,% А Ликвация фосфора Р,%

Рисунок 7 - Влияние геометрии слитка (H/D) на ликвацию

Высокая химическая однородность сдвоенных слитков обусловлена тем, что зона интенсивного охлаждения, включающая в себя корку слитка и зону столбчатых кристаллов, в этих слитках, имеет большую протяженность и объем. При меньшей доле объемно затвердевающего расплава, меньшее развитие получает избирательная кристаллизация, что снижает общую ликвацию в слитке (см. таблицу 2).

Сравнение параметров зон ускоренного охлаждения показывает (см таблицу 2), что в обычных прибыльных слитках массой до 2,88т зона «нулевой» ликвации занимает около 30% объема. В удлиненных сдвоенных слитках величина этой зоны увеличивается в 1,5раза, она занимает около 45% от тела.

Таблица 2 - Зоны ликвации прибыльных и сдвоенных слитков стали Э8ХНЗМФА

Масса слитка, т H/D см2 MaJ. Мел см2/кг Ликвация элементов, %

Объем зоны,% С s Р

1 2 3 4 5 6 7 8

Поверхностная зона слитка (интенсивного охлаждения)

1,4 1,9" 36064 23 27 0 0 0

1,7 1,93 36064 21 31 0 0 0

2,88 2,5 49624 17 28 0 - -

2,6 4 72128 28 42 0 0 0

2,99 4 72128 24 48 0 - -

Центральная зона слитка

1,4 1,9 - - 73 8 12 27

1,7 1,93 - - 69 20 25 37

2,88 2,5 - - 72 38 - -

2,6 4 - - 58 13 24 9

2,99 4 - - 52 30 - -

* - отношение площади внутренней поверхности изложницы к массе металла ** - бесприбыльный слиток

Причиной увеличения доли последовательной кристаллизации в удлиненных слитках, является большая площадь внутренней поверхности изложницы, участвующей в непосредственном контакте с затвердевающим металлом. Так, к примеру, площадь внутренней поверхности изложниц сдвоенного слитка массой 2,99т в 1,5раза больше площади охлаждающей поверхности обычного прибыльного слитка массой 2,88т. При сравнении площади поверхности, участвующей в охлаждении 1 га-жидкой стали (см. рисунок 8а, таблицу 2 ст 4) видно, что в удлиненных слитках величина (Пи/Мол) примерно в 1,7раз больше, чем в обычных прибыльных слитках Увеличение площади поверхности, участвующей в охлаждении стали, приводит к снижению химической неоднородности - Зраза.

Сдвоенные слитки, с повышенным H/D-4, имеют меньшую химическую неоднородность, обусловленную более протяженной зоной интенсивного охлаждения, которая затвердевает с подавлением ликвационных процессов.

Ио

s 35'

130 ffi

S25

с л

X Ф

с ®

О

20 15 10

i 1 а)

А

■

■ ♦

А ♦ А

yg 45 ¿40 §35 2 30 ¡25 520 i 15' 110 ¿3 5

15 17 19 21 23 25 27

Отношение площади поверхности к массе слитка, см2/кг ♦-углерод A-сера в-фосфор

29

6}

А

А Ni ■

——^

♦ А**

-

25

50

0 35 40 45

Объем зоны последовательной кристаллизации, %

♦-углерод A-сера в-фосфор Рисунок 8 - Изменение степени ликвации в зависимости от отношения площади охлаждающей поверхности к единице массы металла (а) и объема зоны интенсивного

охлаждения (б).

В пятой главе приведены результаты исследований химического состава и уровня механических свойств изделий из слитков стали 38ХНЭМФА обычной геометрии с отношением Н/О-2, а также заготовок, полученных из удлиненных сдвоенных слитков с НЮ~4

С учетом выявленной зависимости снижения ликвационной неоднородности, при увеличении внутренней поверхности изложницы, были отлиты слитки новой геометрии (сдвоенные прибыльные двухконусные с прямой и обратной конусностью соответственно в верхней и нижней части) массой 42,26т (Н/0~4) с последующим изготовлением из них 2-х заготовок с выходом годного 66%. Ранее эти изделия изготавливались из слитков массой 24,2т (Н/О-2) с выходом годного металла в поковку 58%

Химическая неоднородность заготовок, полученных из сдвоенных слитков выше, чем в сравнительных. Ликвация по углероду снизилась в 4раза, по сере и фосфору, в среднем, в Зраза (см. рисунок 9).

Поковки, изготовленные из опытных сдвоенных и сравнительных слитков обычной геометрии, имеют более однородный химический состав и, как следствие, одинаковые механические свойства по противоположным концам.

Рк=0.012% вк=0.015% Ск=0,38%

Рк=0,013% &<=0,014% Ск=0,37%

3% Пк

О 10 20 30 40 ВО 60 70 __ Относительный диаметр, %

Ню 10 20 30 40 50 60 70 80 Относительный диамето %

Рк=0,013% Эк=0,013% Ск=0,35%

а)

Рк=0,014% Эк=0,015% Ск=0,37%

б)

Рисунок 9 - Химическая неоднородность заготовок из обычных (а) и сдвоенных (б)

слитков

По результатам исследования готовых изделий опытной партии сдвоенные слитки были внедрены в производство для полых изделий Внедрение сдвоенных слитков на ФГУП ПО «Баррикады» (г. Волгоград) дало экономический эффект 1 144 тыс руб (доля автора составила 25%) за счёт повышения выхода годного металла в

поковку на 8%, а также повышения химической однородности поковок и ускорения режима термической обработки

СТ™ СУт <Тпр 5 V Ю +20°С Ю-50°С МПа МПаМПа % % кДж/м

_ поковка из сдвоенного _ поковка из обычного ш прибыльного слитка ■"слитка

Механические свойства

Рисунок 10 - Разница уровня механических свойств на противоположных концах заготовок, полученных из сдвоенных и обычных слитков

В шестой главе приведены результаты статистической обработки массива данных по 245 трубным поковкам (слиток 24,2т), 10 валам роторов турбогенераторов, изготовленных из стали марки 38ХНЭМФА (слиток 140т) и 31 гребному валу стали 25 (слиток 51т)

Величина ликвации, то есть разность содержания углерода между концами заготовок гребных валов, изготавливаемых из слитков одинаковой массы и разных плавок, изменяется в довольно значительных пределах (от 0,03-0,06% до 0,090,14%) и (от 0,05до 0,13%).

Результаты статистического анализа показали, что на ликвацию элементов в поковке значительное влияние оказывают технологические параметры отливки слитков

С увеличением длительности отливки тела и прибыли слитка величина лик-вационной неоднородности, наследуемая поковкой, растет (см. рисунок 11) Это объясняется более длительным перемешиванием металла жидкого ядра струей расплава, что обеспечивает его перемещение на границе затвердевания с удалением обогащенного примесями слоя и, как следствие, общего увеличения содержания легкоплавких примесей в жидком ядре к концу разливки. Выведены уравнения, описывающие закономерность влияния параметров разливки слитков на ликвацию углерода в поковках (см рисунок 11).

Было отлито 6 опытных и 6 сравнительных слитков, с различными скоростями наполнения тела слитка и прибыли. На опытных заготовках разница в содержании углерода по концам составила 0,01 - 0,04% в то время, как для сравнительных заготовок указанная характеристика составила 0,04 - 0,07% Поковки, изготовленные из опытных слитков, отлитых ускоренно, имеют меньшую разницу механических свойств (см. таблицу 3).

Получение химически однородных слитков ускоренной разливкой можно использовать только для отливки слитков предназначенных для изготовления полых поковок, например трубных заготовок При ковке трубных заготовок осевые дефекты удаляются при прошивке в выдру или, в случае сверления осевого канала, в стружку В случае применения ускоренной разливки для валов роторов турбогенераторов и других крупногабаритных сплошных изделий, ускоренная разливка может служить причиной возникновения осевой рыхлости.

Таблица 3 - Разница уровня механических свойств по противоположным концам в поковках из опытных и сравнительных слитков

Поковка Ла8, МПа АсУт, МПа Асу„ц, МПа Аб, % А у, % AKCV, кДж/м2

Трубная поковка из опытного слитка (увеличена скорость разливки) -25 -20 -25 -16 -18 -25

Трубная поковка из опытного слитка из сравнительного слитка (стандартная скорость разливки) -110 -120 -100 -30 -30 -50

ДС=4'10-6(Хтепо)+0,0307 R=0,76(R =0,18)

0,07

0,03 g 2 0,02

.ДС=6-105(Ттело)+0,013 0,06 ■ - R=0,87 (R =0,33)

т-v

6>

100 200 300 400 500 600 700 800

o ^

"" £ 0,0711 mi и M 11 ¡i 111 ■ 11111 ДС=3»10'5(Т )+0,0341

300 400 500 600 700 Длительность наполнения тела слитка, сек

800 900

■о 36

4

Ig 0,06

£Lg

5 0,05 о.

R=0,79

|0,04 а)

2 0,03

R№=0,18)

в)

0,07 0,06 0,05 0,04

0,03 350

ДС=6.10'6(Хлр)+0,0096 Г)

V к i *

*

\ 1* г

► ♦ *

* ♦ 4 • *

> Í- > •

450 550 650 750 850 900

100 200 300 400 500 600 700 800 900

Длительность наполнения прибыли слитка, сек

а, в - слиток массой 24,2т сталь 38ХНЭМФА; б, г - слиток массой 51т сталь 25 Рисунок 11 - Влияние длительности отливки слитка на содержание углерода s противоположных концах изделия

Влияние температуры расплава на ликвацию элементов в заготовке (см. рисунок 12) изучалось с использованием результатов непрерывного измерения температуры вольфрам-рениевыми термопарами в промежуточном ковше при отливке в вакууме слитков массой 24,2 т стали 38ХНЭМФА Температура стали в печи составляла 1630°С Продолжительность выпуска металла и выдержка в ковше 8 и 12мин соответственно.

В 8-тонных промежуточных ковшах при отливке первого и второго слитков температура изменялась в пределах 1520-1560°С и 1560-1540°С соответственно Среднее снижение температуры стали от выпуска (1630°С) до поступления в вакуумную камеру составило 85°С При этом температура в начале разливки ниже, по сравнению с температурой выпуска на 110°С Таким образом, более холодные слои металла при отливке первого слитка, попадая в промежуточный ковш, дополнительно охлаждаются и разливка в первые 2-3 минуты осуществляется при низкой температуре

Обработка данных по ликвации углерода в изделиях, изготовленных соответственно с первого и второго слитков одной плавки (см рисунок 12) (40 шт) показала, что в поковках, изготовленных из слитков, которые отливались первыми, ликвация углерода меньше, чем в поковках изготовленных из слитков отлитых вторыми

Таким образом, на большом массиве производственных данных показано, что при холодной разливке ликвация снижается.

0,25

/ & / / ** / ^ / / / / ê ^ **

<f <f ъ Ь <*г <<Г <f V «г <(Г v «г «г «г <<Г *

Номер плавки

-»- Слиток №1 — Слиток №2

Рисунок 12 - Влияние порядкового номера отливаемого слитка на ликвацию углерода в поковке

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1) Установлено, что химическая неоднородность по оси крупных кованых заготовок из слитков стали 38ХНЭМФА массой 24,2 и 103т по углероду составляет 28% и 54% и обусловлена ликвацией элементов в стальных слитках, которая повышается в 3 - 5раз с увеличением массы с 10 до 140т.

2) Выявлено, что металл зоны отрицательной ликвации, локализующейся в конусе осаждения, с пониженным на 10 - 15% содержанием ликвирующих элементов, составляет ~ 29% от объема тела слитка и при дальнейшей ковке расковывается на 1/4 - 1/3 длины поковки.

3) Установлено, что металл с пониженным содержанием углерода с 1ш конца поковки приводит к понижению уровня механических свойств, а при повышенном его содержании в металле IIй конца, росту прочностных характеристик Различный уровень свойств на противоположных концах одного изделия осложняет организацию термической обработки заготовок для их выравнивания и их сдачу, т.к разница температур отпуска по концам изделия достигает 150°С

4) Впервые выявлено, что с ростом объемной доли области интенсивного охлаждения, включающей две зоны - корковую и столбчатых кристаллов, в 1,5раза, в удлиненных прибыльных слитках с НЛЗ£4 ликвация элементов снижается в Зраза

5) Для производства полых длинномерных поковок внедрены сдвоенные кузнечные прибыльные слитки массой 42,26т, имеющие большее развитие зоны последовательной кристаллизации (ускоренного охлаждения), что позволило снизить ликвационную неоднородность в изделиях в 4раза и повысить стабильность уровня механических свойств по длине в 5раз.

6) Установлено, что для увеличения химической однородности металла полых изделий, изготавливаемых из нормальных прибыльных слитков необходимо

а) производить их разливку с минимальным перегревом над температурой ликвидус, для слитков массой 24,2т стали 38ХНЭМФА, равным 60°С;

б) повысить скорость разливки тела и прибыли слитка в 1,5раза (с 1,7т/мин , до 2,5т/мин).

При этом разница в содержании углерода по концам длинномерных полых изделий уменьшилась в 2раза (с 0,10 до 0,05%), а стабильность механических свойств повысилась в 4раза.

7) Заготовки из удлиненных сдвоенных прибыльных слитков более технологичны для термической обработки, т к разница в содержании углерода не превышает 0,03%, что упрощает технологию термической обработки при назначении одинаковой температуры отпуска по концам длинномерного (10-24м) изделия

8) Внедрение удлиненных сдвоенных прибыльных слитков повысило выход годного металла в поковку с 58 до 66%, Экономия от внедрения составила 1 144 тыс руб

Основные положения диссертационного исследования опубликованы в следующих работах'

1 Слитки для крупных поковок / С.И Жульев, А.П Фоменко, Д Н Фёдоров, Д В Руцкий, КЕ Титов, ЕИ Бузинов//Сталь -2005 - №11.-С41-44.

2 Жульев, С И Исследование структуры слитка отлитого с инокуляторами / С И Жульев, Д В. Руцкий, Д.Н. Федоров II Современные проблемы металлургического производства' сб тр междунар науч -техн конф., Волгоград, 1 - 3 октября 2002г / ВолгГТУ и др - Волгоград, 2002 -С.184-187.

3. Жульев, С И. Исследование макроструктуры зоны отрицательной ликвации крупного кузнечного слитка /СИ Жульев, Д Н Федоров, Д В Руцкий // Современные проблемы металлургического производства сб тр междунар науч -техн конф , Волгоград, 1-3 октября 2002г / ВолгГТУ и др - Волгоград, 2002 -С 187-191.

4. Структура и дефекты кузнечного слитка / С И Жульев, К.Е Титов, С Н Чека-лин, Д В Руцкий, Д Н Федоров, М Е Живов // Научно - технический прогресс в металлургии' тр Междунар науч - практ конф , поев 40 - лет Карагн. метал-лур Ин - та, 2 - 3 10 03 / Карагандинский металлургический ин - т - Темиртау (Казахстан), 2003 - С 100-104.

5. Исследование структуры слитков и заготовок / С И Жульев, Д В Руцкий, Д Н Федоров, А П Фоменко, В А Шамрей, А В Мозговой // Высокие технологии в машиностроении: матер Междунар науч - техн. конф, Самара, 20 - 22 окт. 2004г/Самар гос. техн ун-т.-Самара, 2004 -С.190-192

6. Физическая и химическая неоднородность в удлиненном слитке / Жульев С И , Федоров Д Н , Руцкий Д В , Фоменко А П , Мозговой А П , Шамрей В А // Высокие технологии в машиностроении- Матер Междунар науч - техн конф , Самара 20-22 окт 2004/Самар Гос Техн. ун-т - Самара, 2004 -С.187-189.

7 Федоров, Д H Исследование макроструктуры «переходной зоны» инокулятор-ного слитка / Д Н. Федоров, Д В Руцкий, С И Жульев //VI Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г. Волгоград, 13-16 ноября 2001 г • тезисы докладов / ВолгГТУ и др - Волгоград, 2002 - С 117 - 118

8 Федоров, Д H Исследование макроструктуры и механизма формирования зоны отрицательной ликвации крупного кузнечного слитка / Д H Федоров, Д В Руц-кий, СИ Жульев // Научные сообщения КДН- Бюллетень №11 / Волгогр клуб докторов наук - Волгоград, 2002 - С 69 - 73.

9 Исследование физической и химической неоднородности удлинённого слитка / ' Д H Фёдоров, Д В Руцкий, А В Мозговой, С И Жульев, А П Фоменко // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России материалы 6-й всероссийской конф студентов, аспирантов и специалистов, Магнитогорск, 24-26 мая 2005г /МГТУ - Магнитогорск, 2005 - С 20

' 10. Влияние химического става стали на однородность механических свойств в

изделиях тяжелого машиностроения /Д В Руцкий, Д H Фёдоров, С И Жульев, А П Фоменко // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России материалы 6-й всероссийской конф студентов, аспирантов и специалистов, Магнитогорск, 24-26 мая 2005г /МГТУ - Магнитогорск, 2005 - С 17.

11 Использование компьютерных программ для оптимизации оснастки в металлургическом производстве для изделий машиностроения / Д H Федоров Д В Руцкий, К.Е. Титов, С H Чекалин. С.И Жульев И Научные сообщения КДН бюл (юбилейный выпуск) / Волгогр клуб докторов наук - Волгоград. 2003 -№12 - С 71 -73.

12 Совершенствование технологических параметров отливки с целью получения стабильных по механическим свойствам поковок! С И Жульев, Д В Руцкий, Д H Федоров, В А Шамрей, К Ю Бод И Высокие технологии в машиностроении матер Междунар. науч - техн конф., Самара, 20 - 22 окг. 2005 / Самар гос техн ун-т. - Самара, 2005. - С 219 - 221.

13 Закономерности изменения химического состава металла поковок типа валов роторов турбогенераторов, изготавливаемых из слитков массой 103т стали марки 38ХНЭМФА1 С И Жульев, Д В Руцкий, Д H Федоров, В А Шамрей, К Ю Бод // Высокие технологии в машиностроении матер Междунар науч -техн конф , Самара, 20 - 22 окт 2005 / Самар гос техн ун-т - Самара, 2005. -С 234-236.

14 Исследование возможности повышения выхода годного кузнечного слитка < для изделий тяжелого машиностроения I С.И Чекалин, К Е Титов, Д.В Руцкий,

Д H Федоров, Н.А Зюбан, С И Жульев // Научные сообщения КДН был (юбилейный выпуск) / Волгогр клуб докторов наук - Волгоград, 2003 -№12 - С 68 -70

15 Федоров, Д. H Исследование структуры слитка отлитого с инокуляторами I Д H Федоров, Д.В Руцкий, С И Жульев И VI! Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г Волгоград, 12-15 ноября 2002 г. тезисы докладов / Волгогр. гос технич ун - т и др - Волгоград, 2003 - С 116117.

16, Руцкий, Д.В Ликвационная неоднородность в кузнечных слитках / Д В Руцкий, А П. Фоменко // Научные сообщения КДН' бюл. / Волгогр клуб докторов наук. - Волгоград, 2004. - №13 - С 24 - 30.

17. Титов, К.Е. Влияние инокуляции на подавление ликвации в крупном стальном слитке /КЕ. Титов, Д.В Руцкий, С И Жульев //VIII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г Волгоград, 11-14 ноября 2003г.' Тезисы докладов / ВолгГТУ и др. - Волгоград, 2004. - С.138 - 139.

18 Федоров, ДН Применение методов компьютерного моделирования при разработке мероприятий по увеличению выхода годного металла в изделиях машиностроения / Д Н Федоров, Д В Руцкий, С И Жульев // VIII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г Волгоград, 1114 ноября 2003г.' тезисы докладов / ВолгГТУ и др - Волгоград, 2004 - С 143 -145.

19 Фоменко, А П Увеличение выхода годного металла на заводе «Красный октябрь» / АП Фоменко, Д В Руцкий, В.А. Шамрей // Научные сообщения КДН бюл. / Волгогр. клуб докторов наук - Волгоград, 2004. - №13 - С 20 - 24

20. Руцкий, Д В Влияние технологических параметров разливки на химическую неоднородность слитков и качество крупных поковок / Д В Руцкий, С И Жульев // IX Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г Волгоград, 9-12 ноября 2004г. тезисы докладов / ВолгГТУ и др. - Волгоград, 2005. - С. 131 - 133.

21. Влияние параметров отливки на развитие химической неоднородности в крупных кузнечных слитках I С И Жульев, Д.В Руцкий, Д.Н. Федоров, А П. Фоменко, Ю М Шелухина // Научные сообщения КДН' бюл / Волгогр клуб докторов наук - Волгоград, 2005. -№14 - С.11 - 15.

22. Влияние химического состава на режим термической обработки и свойства гребных и промежуточных валов / С.И Жульев, Д В Руцкий, Д.Н Федоров, М Е Живов, В А Шамрей // Научные сообщения КДН / Волгогр клуб докторов наук -Волгоград, 2005. - Бюллетень №14. - С. 15 - 20.

23. Закономерности изменения механических свойств в трубных поковках в зависимости от химического состава крупного слитка / С.И Жульев, Д В Руцкий, Д Н Федоров, А.П. Фоменко, Ю М. Шелухина // Научные сообщения КДН: бюл / Волгогр клуб докторов наук - Волгоград, 2005. -№14 - С 20 - 25.

24. Исследование неоднородности сдвоенного бесприбыльного слитка I С.И Жульев, Д Н Федоров, А В Мозговой, Д В Руцкий // Научные сообщения КДН. бюл / Волгогр. клуб докторов наук. - Волгоград, 2005. -№14. - С.25 - 28.

25 Исследование закономерностей образования усадочной раковины в удлиненных бесприбыльных слитках / С И. Жульев, Д.Н. Федоров, А В Мозговой, Д В Руцкий // Научные сообщения КДН бюл. / Волгогр клуб докторов наук - Волгоград, 2005 -№14 - С 28 - 32.

Личный вклад автора в опубликованные работы. Все выносимые на защиту научные и практические результаты получены автором лично и в соавторстве.

В работах [3, 11, 12, 23, 24, 25], автором предложена методика исследования химической неоднородности слитков различной массы и геометрии путем отбора проб металла с поперечных изломов разорванного взрывом слитка. В работах [2, 5, 7, 8, 13] предложена методика исследования макроструктуры стальных слитков нанесением секущих, непосредственно на металл, а также предложена методика исследования параметров дендритной структуры с помощью универсальной компьютерной программы В работах [1, 4, 18, 19], автором проведено исследование дефектов крупных кузнечных слитков и изготавливаемых из них крупногабаритных поковок, определены закономерности наследования неоднородности слитков заготовкой В работах [10, 14, 15, 16], автор принимал участие в исследовании возможности повышения выхода годного кузнечного слитка, им установлены технологические параметры разливки, оказывающие первостепенное влияние на качество слитка В работах [6, 17, 20, 21, 22], автором предложены оптимальные технологические режимы и геометрические параметры слитков с целью получения качественных поковок.

Подписано в печать9.Ой. 2006г. Заказ № 71 . Тираж ЮОэкз. Печ. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография «Политехник» Волгоградского государственного технического университета

400131, Волгоград, ул.Советская,35

Ш6А

m-f »-3921

«

í

Введение

1 Затвердевание и химическая неоднородность крупных кузнечных слитков

1.1 Кристаллизация кузнечного слитка

1.1.1 Процессы зарождения и роста кристаллов

1.1.2 Теории процесса затвердевания слитка

1.2 Ликвация в слитках

1.2.1 Явление дендритной ликвации

1.2.2 Явление зональной ликвации

1.2.3 Влияние массы слитка на развитие химической неоднородности

1.2.4 Влияние геометрии и вида утепления изложницы на развитие зональной ликвации в крупных кузнечных слитках

1.3 Дефекты ликвационного происхождения, наследуемые поковками

Проблемой получения качественных кузнечных слитков занимались и занимаются в настоящее время ряд российских и иностранных учёных -Н.И. Хворинов, В.А. Ефимов, С.Я. Скобло, Е.А. Казачков, B.C. Дуб, С.И. Жульев и многие другие. Их работы показывают, что получение однородного по химическому составу слитка является сложной задачей. С ростом массы слитка усиливается его пораженность различного рода дефектами. К ним относится общая ликвационная неоднородность, наиболее ярко выражающаяся в наличии области отрицательной ликвации в нижней трети слитка, а также в повышенном содержании ликватов в верхней части осевой зоны. Неоднородность химического состава металла наблюдается как по высоте, так и по сечению. Получение однородного по химическому составу слитка усложняется с увеличением массы кованых деталей и соответственно слитков для их производства (до 500т). Этот рост обусловлен постоянным увеличением требуемой единичной мощности агрегатов.

При изготовлении длинномерных изделий большой массы различие химического составам верхней и нижней частях слитка и поковки часто приводит к значительному отличию в механических свойствах по ее длине. Это обстоятельство вызывает необходимость применения повторных операций термической обработки с целью усреднения характеристик мехсвойств. Не редки случаи, когда эти мероприятия не приносят желаемых результатов. Заготовки по своим механическим свойствам не достигают требований ГОСТов и ТУ, вследствие чего, готовые изделия бракуются. На Производственном объединении «Баррикады» повторным термическим переработкам подвергается в среднем 15% произведенных судовых валов, труб и других длинномерных заготовок. В зависимости от диаметра поперечного сечения заготовок длительность этих операций составляет 2-15 суток. При этом снижается производительность термического оборудования. Необходимо также отметить, что невыполнение плана по поставкам перечисленной уникальной продукции отрицательно сказывается на экономической деятельности заводов, так как в случае отказа заказчика от пролонгации сроков договоров на поставку товарной продукции предприятие-исполнитель несет большие убытки в виде штрафных санкций.

Цель работы: Получение химически однородных крупногабаритных кузнечных заготовок ответственного назначения.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1) Определены закономерности изменения структурной и химической неоднородности слитков, идущих на производство трубных заготовок, роторов турбогенераторов и гребных валов;

2) Проведен анализ распределения химических элементов по длине и сечению кузнечных заготовок для выявления закономерностей наследования химической неоднородности поковкой от слитка;

3) Предложен, опробован, исследован и внедрен в производство новый удлиненный сдвоенный прибыльный слиток для производства полых изделий;

4) Исследована и скорректирована технология разливки кузнечных слитков обычной геометрии массой 24,2 и 50т.

Практическая ценность. Освоен новый сдвоенный прибыльный слиток массой 42,26т, что позволило повысить выход годного металла в поковку с 58 до 66%. Использование нового слитка, при удвоенном количестве поковок, снизило химическую неоднородность в Зраза и повысило стабильность механических свойств в 5раз. Усовершенствована и внедрена ускоренная технология разливки нормальных слитков массой 24,2 и 50т. Данная технология снизила ликвационную неоднородность в 1,5 - 2раза и повысила стабильность механических свойств в поковках в 4раза.

Научная новизна.

Установлено, что в слитках массой 20-50 т обычной геометрии (НЛЭ~2,0) из конструкционной Сг-№-Мо стали с содержанием углерода 0,30,4% зона отрицательной ликвации углерода и других химических элементов составляет примерно треть по объему и высоте слитка, что связано с интенсивным теплоотводом и особенностями кристаллизации в донной части слитка. В теле поковки зона отрицательной ликвации простирается на величину равную 1/3.1/4 ее высоты, что с учетом положительной ликвации с головной части приводит к значительному разбросу показателей механических свойств.

S Увеличение зоны интенсивного теплоотвода удлиненного слитка по сравнению с обычными и укороченными слитками той же массы приводит к более равномерному распределению ликвирующих примесей. Впервые установлено, что использование удлиненных сдвоенных прибыльных слитков с увеличенным параметром H/D до 4 и более, позволяет снизить химическую неоднородность слитков и поковок в 3 - 4раза.

•S На основе анализа технологических факторов разливки слитков установлено, что: а) изменение скорости наполнения от 1,7 до 2,5 т/мин. слитков массой 24,2 и 50 т снижает ликвацию и уменьшает разницу в содержании углерода между противоположными концами заготовок, полученных из этих слитков, с 0,10 до 0,05%; б) понижение температуры металла при разливке слитков также приводит к снижению ликвации углерода до 0,03 - 0,06%.

Внедрение усовершенствованной технологии получения стальных слитков на ФГУП ПО «Баррикады» (г. Волгоград) дало экономический эффект 1 144 тыс. руб. (доля автора составила 25%) за счет повышения выхода годного металла в поковку (гребных и промежуточных валов, трубных заготовок), а также ускорения режимов термической обработки.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 5 международных конференциях (Волгоград, 2002 г.; Темиртау, 2003 г., Самара 2004 - 05гг., Магнитогорск 2005г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях ВолгГТУ (2002-f-2005 гг.). Диссертационная работа выполнена в рамках проекта Министерства промышленности, науки и технологии 6/354-03 «Разработка технологии производства металлургических заготовок повышенной однородности для изделий тяжелого машиностроения» (2003 г.) по распоряжению №3.900/41-68 от 26.03.2003.

Выводы

1) Установлено, что химическая неоднородность по оси крупных кованых заготовок из слитков стали 38ХЮМФА массой 24,2 и 103т по углероду составляет 28% и 54% и обусловлена ликвацией элементов в стальных слитках, которая повышается в 3 - 5раз с увеличением массы с 10 до 140т.

2) Выявлено, что металл зоны отрицательной ликвации, локализующейся в конусе осаждения, с пониженным на 15 - 20% содержанием ликвирующих элементов, составляет ~ 29% от объема тела слитка и при дальнейшей ковке расковывается на 1/4-1/3 длины поковки.

3) Установлено, что металл с пониженным содержанием углерода с 1го конца поковки приводит к понижению уровня механических свойств, а при повышенном его содержании в металле Иго конца, росту прочностных характеристик. Различный уровень свойств на противоположных концах одного изделия осложняет организацию термической обработки заготовок для их выравнивания и их сдачу, т.к. разница температур отпуска по концам изделия достигает 150°С.

4) Впервые выявлено, что с ростом объемной доли области интенсивного охлаждения, включающей две зоны - корковую и столбчатых кристаллов, в 1,5раза, в удлиненных прибыльных слитках с Н/Е)>4 ликвация элементов снижается в Зраза.

5) Для производства полых длинномерных поковок внедрены сдвоенные кузнечные прибыльные слитки массой 42,26т., имеющие большее развитие зоны последовательной кристаллизации (интенсивного охлаждения), что позволило снизить ликвационную неоднородность в изделиях в 4раза и повысить стабильность уровня механических свойств по длине в 5раз.

6) Установлено, что для увеличения химической однородности металла полых изделий, изготавливаемых из нормальных прибыльных слитков необходимо: а) производить их разливку с минимальным перегревом над температурой ликвидус, для слитков массой 24,2т стали 38ХНЭМФА, равным 60°С; б) повысить скорость разливки тела и прибыли слитка в 1,5раза (с 1,7т/мин., до 2,5т/мин).

При этом разница в содержании углерода по концам длинномерных полых изделий уменьшилась в 2раза (с 0,09 до 0,04%), а стабильность механических свойств повысилась в 4раза.

7) Заготовки из удлиненных сдвоенных прибыльных слитков более технологичны для термической обработки, т.к. разница в содержании углерода не превышает 0,03%, что упрощает технологию термической обработки при назначении одинаковой температуры отпуска по концам длинномерного (10-24м) изделия.

8) Внедрение удлиненных сдвоенных прибыльных слитков повысило выход годного металла в поковку с 58 до 66%. Экономия от внедрения составила 1 144 тыс. руб.

6.5 Заключение

Химическую неоднородность слитков для трубных поковок необходимо снижать регулированием температуры выпуска металла из печи, а также меняя длительность выдержки расплава в ковше, для обеспечения оптимальной температуры разливки первого слитка. Необходимо ввести выдержку перед разливкой второго слитка (3-4мин) для обеспечения более низкой температуры его разливки.

Вместе с тем, скорость разливки слитков можно увеличить до 2,5т/мин, по сравнению с ранее принятой 1,7т/мин. Данные мероприятия позволят снизить разность в содержании углерода по концам изделий (с 0,10 до 0,05%) и стабилизировать на приемлемом уровне развитие ликвационной неоднородности в слитках отлитых первыми (холодный металл) и понизить развитие ликвации во втором слитке.

Данная технология наиболее эффективна для слитков, идущих на изготовление полых изделий.

1. Хворинов Н.И. Кристаллизация и неоднородность стали. М.: Металлургия, 1958.-390 с.

2. Чалмерс Б. Теория затвердевания. М.: Металлургия, 1968. - 300 с.

3. Штейнберг С.С. Слиток стали.- Свердловск.: УралОГИЗ, 1933 324 с.

4. Попов A.A. Фазовые превращения в металлических сплавах. М.: Металлургия, 1963.-450 с.

5. Гудцов Н.Т. // Стальной слиток: Сб. тр. I Всесоюзной науч-техн. Сессии по стальному слитку М.: Металлургия - 1952.- С. 3-20.

6. Гудцов Н.Т. Физическая металлография (Курс лекций). JL: ЛПИ, 1939564 с.

7. Кузнецов В.Д. Кристаллы и кристаллизация. М.: ГИТТЛ, 1954 - 126 с.

8. Кузнецов В.Д. Кристаллы и кристаллизация. М.: Гос.изд.тех. - теор.лит., 1963-357 с.

9. Тамман Г. Металловедение. Химия и физика металлов и сплавов. Пер. с нем. ОНТИ. М.-Л, 1935. - 439 с.

10. Штейнберг С.С. Металловедение. Свердловск: Металлургиздат, 1961. -598 с.

11. Вайнгард У. Введение в физику кристаллизации металлов. Пер. с англ. -М.: Мир, 1967.-171 с.

12. Самойлович Ю.А. Формирование слитка. М.: Металлургия, 1977. - 160 с.

13. Гуляев Б.Б. Затвердевание и неоднородность стали. М: Металлургиздат, 1950.-228 с.

14. Ойкс Г.Н. Вопросы кристаллизации слитка стали. // Сталь. 1952. - №7. -С. 735-741.

15. Сокольская Л.И. О "дожде" кристаллов в затвердевающих металлах. // Сталь. 1951. - №6. - С. 544-550.

16. Гуляев Б.Б. О возможности "дождя" кристаллов при затвердевании стальных слитков. // Сталь. 1951. - №10. - С. 928-929.

17. Скороходов Н.Е. О гипотезе "дождя" кристаллов. // Сталь. 1952. -№9. -С. 824-828.

18. Тагеев В.М. Гипотеза о "дожде" кристаллов в затвердевающих слитках и отливках. // Сталь. 1952. - №1. - С. 59-68.

19. Колосов М.И., Строганов А.И., Смирнов Ю.Л. Охримович Б.П. Качество слитка спокойной стали. М.: Металлургия, 1973. - 408 с.

20. Голиков И.Н., Козлов Ф.В. К вопросу о "дождевой" кристаллизации стали. // Сталь. 1952. - №7. с. 626-630.

21. Чернов Д.К. Краткий обзор статей Лаврова и Калакуцкого о стали и собственные исследования по тому же предмету. // Чернов Д.К. и наука о металлах: сб. трудов Д.К. Чернова. М.: Металлургиздат, 1950. - С. 63109.

22. Иванцов Г.П. К вопросу о возможности "дождя кристаллов" в стальном слитке. // Сталь. 1952. - №10. - С. 922-931.

23. Иванцов Г.П. «Диффузионное» переохлаждение при кристаллизации бинарного сплава. // ДАН СССР. 1951. - Т.81. - № 2. - С. 179-183.

24. Иванцов Г.П. Теплообмен между слитком и изложницей. М.: Металлургиздат, 1951. - 40 с.

25. Бочвар A.A. Металловедение. М.: Металлургиздат, 1956. - 258 с.

26. Данилов В.И., Неймарк В.Е. О наличии зародышей кристаллизации выше точки плавления и строение жидкостей. // Журнал экспериментально-технической физики. 1938. - № 10. - С. 34-43.

27. Данилов В.И., Неймарк В.Е. О зарождении центров кристаллизации в переохлажденной жидкости, о спонтанной кристаллизации жидкостей. // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1949. - Т.19. - №13. -С. 235-241.

28. Данилов В.И., Овсиенко Д.Е. Зарождение центров кристаллизации в переохлажденных жидкостях на активных примесях. // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1951. - Т.8. - №5. - С. 879887.

29. Данилов В.И. Строение и кристаллизация жидкостей. Киев: ИПЛ АН УССР, 1956.-424 с-,

30. Духин А.И., Неймарк В.Е. К вопросу о кристаллизации слитка. // Затвердевание металлов: Труды второго совещания по теории литейных процессов М.: Машгиз, 1958. - С. 347-356.

31. Скобло С .Я., Донцов П.М. Механизм образования конуса осаждения в слитке. // Сталь. 1951. - №6. - С. 535-543.

32. Скобло С .Я., Казачков Е.А. Разливка стали и формирование слитка. // Проблемы стального слитка: Труды I конференции по слитку. М.: Металлургия, 1966.-С. 112-129.

33. Лившиц Г.Л. К вопросу о механизме образования нижнего конуса в слитке. // Сталь. 1952. - №6. - С. 518-519.

34. Гуляев Б.Б. Литейные процессы. М.-Л.: Машгиз, 1960. - 416 с.

35. Тагеев В.М., Дудкин В.А. Исследование кристаллизации слитков и отливок с применением радиоактивных изотопов (меченых атомов). // Труды научно-технического общества чёрной металлургии. М.: Металлургиздат, 1955. Т. 5.4. 2.-С. 19-36.

36. Тагеев В.М. Неоднородность строения стальных слитков и отливок. // Стальной слиток. -М: Металлургиздат, 1952. С. 40-66.

37. Тагеев В.М., Смирнов Ю.Д. // Металлургия и металловедение: Сб. трудов научно-технической конференции по применению изотопов и ядерных излучений. Изд. АН СССР, 1958.

38. Голиков И.Н., Масленников Б.Н. Дендритная ликвация в сталях и сплавах. -М.: Металлургия, 1977.-217 с.

39. Флеминге М.К. Процессы затвердевания: Пер. с англ. М.: Мир, 1977 — 423 с.

40. T.S.Kattamis, М.С. Flemings Dentritenmorphologe, Mikromelgerung und Homogentalereng4 von medring lugiertem // Stahl Trans. Met.Soc. AJME, 1965. -S. 992-999

41. M.C. Flemings, Mikromelgerung Jn Bstucken und Blochen // Mod Castings, 1964-S. 353-362

42. Гуляев Б.Б. // Стальной слиток. Сб. тр. Труды всесоюзной сессии по стальному слитку М.: Металлургия. - 1952. С.25 - 37.

43. Металлография железа. Кристаллизация и деформация сталей. Пер. с англ. Херодинашвили З.Ш., Даниленко Л.П. Под ред. Тавадзе Ф.А. М.: Металлургия, 1972. - 218 с.

44. H.V. Eckstein, und H.J. Spies // Bergakademie Freilerg Eisenhiten Institut. DDR

45. Наррита К., Мари Т. Изучение процесса затвердевания крупных стальных слитков. Перевод с японского № 93090/1

46. Тасиро Тоити, Тодороки Тору и др. Механизм образования макроликваций в крупных слитках и отливках. Перевод с японского № 7751

47. Burton J.А. , Prim R.C., Slichter F.P., Journal of Chemical Physics, v.21, Nov. 1953

48. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизация стали. M.: Металлургия, 1976. -552 с.

49. Общая металлургия: Учебник для вузов / Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев A.M. M.: Металлургия, 1985. - 480 с.

50. Металлургия стали : Учебник для вузов / Явойский В.И., Кряковский Ю.В., Григорьев В.П. и др. М.: Металлургия, 1983. - 534 с.

51. Ефимов В.А. Задачи по ускорению научно-технического прогресса в области повышения качества стальных слитков и заготовок. // Сталь. — 1988.-№4.-С. 1-4.

52. Ефимов В.А. Разливка стали в слитки. // Формирование стального слитка. -М.: Металлургия. 1986. - С. 6-13.

53. Гаев Н.С. Дефекты строения стали. М.: Металлургия, 1947. - 232с.

54. I. H. Andrew, Eight Report on the Heterogeneity of steel Ingots a. Steel Inst. (Special report №"25, p.25)

55. Металлургия стали В.И. Явойский, Г.Н. Ойкс, М.: Металлургия 1973 с. 815

56. Сталеплавильное производство /Справочник, Том I/ под. ред. A.M. Самарина, М.: Металлургия 1964 с. 527

57. Тиллер В.А. Сегрегация растворимых примесей при затвердевании слитка. // В сб. Жидкие металлы и их затвердевание. М.: Металлургия 1962

58. Вихляев В.Б., Ефимов В.А., Ищук Н.Я. Исследование взаимосвязи между скоростью кристаллизации стали и ликвацией примесей в слитке. // В сб. Разливка стали и качество слитка. Киев 1971. С. 167 - 172

59. Каракула М.В. Зависимость характера кристаллизации крупного слитка от продолжительности заливки. // ЦНИИТМАШ. 1974. - № 156.

60. Китаев Е.М. Затвердевание стальных слитков. М.: Металлургия 1982 с.167

61. Шмрга JI. Затвердевание и кристаллизация стальных слитков. / Пер. с чешек, под ред. Кашина В.И. М.: Металлургия, 1985. - 248 с.

62. Аношкин Н.Ф. Зональная химическая неоднородность слитков. М.: Металлургия 1976 с.240

63. Касатонов В.Ф., Стрелков B.C. Термическая обработка и очистка поковок. -Ленинград.: Машиностроение 1982 с.68

64. Жульев С.И. Исследование процесса затвердевания осевой зоны крупного слитка спокойной стали. // Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. М.: МИСиС, 1978. - 161 с.

65. Каблуковский А.Ф., Мазуров Е.Ф. Структура и неметаллические включения в слитках подшипниковой стали // Сталь. 1973. — №11. — С. 61-67.

66. Фесенко А.Н., Латаш Ю.В., Глущенко В.Г. и др. Влияние химического состава на параметры дендритной структуры стали. // Проблемы специальной электрометаллургии. 1985. - №1. - С. 24-29.

67. Скребцов A.M. Конвекция и кристаллизация металлического расплава в слитках и отливках. М.: Металлургия 1993 с. 143

68. Явойский В.И., Левин С.Л., Баптизманский В.И. Металлургия стали. М.: Металлургия 1973 с.815

69. Скобло С.Я., Казачков Е.А. Слитки для крупных поковок. М.: Металлургия 1973 с.248

70. Борисов В.Т. Теория двухфазной зоны металлического слитка. М.: Металлургия, 1987. - 224 с.

71. Поковки из крупных слитков. Отчет. Japan steel works. - 1970 - с. 134

72. Колпишон Э.Ю., Новицкий В.К., Соболев Ю.В. Изготовление 200 т кузнечного слитка роторной стали. // Оптимизация металлургическихпроцессов. М.: Металлургия - 1972 - С. 50 - 52

73. Физико — химическое исследование процесса затвердевания стальных слитков / Зигало И.Н., Просвирин К.С., Дубина Ю.Г., Левошич Н.В. // Сталь. 1979.-№2.-С. 105-109.

74. Макроструктура и химическая неоднородность 23т слитка стали 17Г2АФ / Ковальчук Г.З., Олихова М.А., Ярмош В.Н., Когадеева Н.Ю. / Тематический сборник научных трудов // М.: Металлургия — 1987 С.85-88.

75. Фесенко А.Н., Латаш Ю.В., Глущенко В.Г. и др. Влияние химического состава на параметры дендритной структуры стали. // Проблемы специальной электрометаллургии. 1985. - №1. - С. 24-29.

76. Овсиенко Д.Е. Влияние нерастворимых примесей на кристаллизацию и структуру металлов. // Кристаллизация металлов: Тр. IV совещания по теории литейных процессов АН СССР. М. - I960 - С. 76-85.

77. Скобло С .Я. В сб. Металлургия стали, вып. X М.: Металлургия, 1964. - С. 40-49.

78. Остроушенко A.B. Тезисы I республиканской конференции молодых ученных. Обработка металлов давлением. Днепропетровск.: Книжное издательство, 1969. - С. 60 - 61.

79. Изучение химической неоднородности слитков кипящей стали, отлитых скоростным методом. / Д.Д. Данилов, В.Я. Лощев, М.М. Кондрашев, Т.А. Константинова, В.А. Ефимов, В.И. Толстых, ЭЛ. Пиоро, А.И. Фурман,

80. А.А. Мирная // Физико химические и теплофизические процессы кристаллизации стальных слитков. М.: Металлургия — 1967. - С. 106 - 114.

81. Казачков Е.А., Скобло С.Я. Слиток и свойства стали. Издательство АН СССР. М. - 1967. - С. 133 - 134

82. Реконструкция сталеплавильных цехов при замене мартеновских печей дуговыми: современные аспекты технологии, характеристики оборудования / А.Г. Кузьменко, Е.Ф. Мазуров, В.Н. Корнев // Электрометаллургия 2001. - №9. - С. 10-18

83. Чумаков С.М., Балдаев Б.Я., Уйманов В.А. Труды V конгресса сталеплавильщиков. М.: Черметинформация, 1999. С. 178 - 180

84. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия 1976 с.406

85. Шмитт-Томас К.Г. Металловедение для машиностроения. Справочник / Пер. с нем. Под ред. В.А. Скуднова. М.: Металлургия, 1995. - 512 с.

86. Мохов А.И., Осминин Б.А., Пестов B.C. Исследование влияния способов ковки на качество крупных заготовок гребных валов // Металлургия -1970.-№13.-С. 63-72.

87. Осминин Б.А., Пестов B.C. Влияние технологических факторов на качество крупных поковок // Металлургия 1970. - №13. - С. 73-78.

88. Лебедев В.Н., Николаев Э.Г. К вопросу о влиянии термической обработки на свойства крупных поковок из углеродистых сталей. // Металлургия, Сб. статей, 1968.-№11.-С. 32-35.

89. Лебедев В.Н., Осминин Б.А., Пестов B.C. Механические свойства крупных валов из углеродистой стали. // Металловедение. Сб. статей., №12. -Издательство: Судостроение, 1968.

90. Ковка крупных поковок. Под ред. В.Н. Трубина, И.Я. Тарновского. М.Свердловск: Машгиз, 1962. - 224 с.

91. В.Н. Лебедев, В.М. Коровина, П.И. Варакин. Крупные поковки для валов турбогенераторов. -М.: Машиностроение, 1968. 120 с.

92. Мохов А.И., Максимук B.C., Петунин А.Ю., Данилин С.И. Повышение качества деформированного металла при ковке крупных поковок валов. // Кузнечно-штамповочное производство. 1995. -№ 5. - С. 5-7.

93. Комплексный контроль качества конструкционной стали. Под ред. Ю.А. Шульте. Киев: Техника, 1986. - 128 с.

94. Жульев С.И., Зюбан H.A. Производство и проблемы качества кузнечного слитка: Монография. / ВолгГТУ. Волгоград, 2003. - 168 с.

95. Титов К.Е. Совершенствование технологии жидко — твердой разливки крупных кузнечных слитков из конструкционной стали для ответственных изделий Кандидат, дис. М.: ВМИ, 2004 - 140 с.

96. С.И. Жульев, С.Н. Чекалин, К.Е. Титов. Осевые трещины в крупном стальном слитке марки 38ХНЗМФА массой 24,2 тонны. // Вестник Уральского государственного технического университета — УПИ. Фундаментальные проблемы металлургии. 2002. - №5. - С. 12-14.

97. Жульев С.И., Зюбан H.A. Влияние параметров изготовления крупных кузнечных слитков на формирование оптимальной структуры осевой зоны // Металлург, 2001. №12. С. 38-39.

98. Кулешов Н.И. Разработка системы автоматизированного выбора слитка с учетом его весовых, геометрических и структурных характеристик Кандидат, дис. Днепропетровск.: СПИ, 1993. - 230 с.

99. Чекалин С.Н. Исследование кристаллической структуры и дефектов осевой зоны крупных слитков с целью повышения эффективности производства и качества сплошных поковок Кандидат, дис. Волгоград.: Волг.ГТУ, 2003. -170 с.

100. ЮО.Башнин Технология термической обработки черных металлов и сплавов. -М.: Металлургия, 1983. 285 с.

101. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1986. - 480 с.

102. Металловедение и термическая обработка стали. Т. III. Термическая обработка металлопродукции / Под ред. Бернштейна М.Л., Рахштада А.Г. М.: Металлургия 1983 с.215

103. Термическая обработка в машиностроении.: Справочник / Под ред. Ю.М. Лахтина, А.Г. Рахштада. М.: Машиностроение, 1980. - 783 с.

104. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. - 541 с.

105. Новик Ф.С. .Математические методы планирования экспериментов в металловедении. Раздел I. / МиСИС Москва, 1972 - с. 107

106. Юб.Румшинский Л.З., Смирнов С.Н. Методы обработки результатов эксперимента. / МиСИС Москва, 1973 - с. 162