автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование особенностей строения сверхкрупных слитков конструкционной стали и качества поковок, изготовленных из них

На правах рукописи

Ямпольский Олег Натанович

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРОЕНИЯ СВЕРХКРУПНЫХ СЛИТКОВ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ и КАЧЕСТВА ПОКОВОК, ИЗГОТОВЛЕННЫХ из них

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Научный руководитель:

Доктор технических наук, профессор Колшшюн Эдуард Юльевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Дуб Владимир Семенович

Кандидат технических наук Романов Олег Николаевич

Ведущая организация: ОАО «Обуховский завод»

Защита состоится ^ » ^ Л? 2005 г. в '/& часов на заседании

диссертационного совета Д 212.229.14 в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, СПбГПУ, химический корпус, ауд. 51.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан «_

2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.229.14, доктор технических наук, профессор

Кондратьев С.Ю.

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Современные технологии производства сверхкрупных, радиусом более 1000 мм, слитков (СКС) из конструкционных сталей, раскисленных углеродом в вакууме, предоставляют широкие возможности дм решения технологических задач производства ответственных поковок для атомной энергетики и энергомашиностроения.

Освоение производства атомных энергетических блоков ВВЭР-1500 требует использования поковок из слитков массой до 450 тонн для штрубковой обечайки корпуса реактора и массой 360-420 тонн для роторов цилиндров низкого давления и турбогенератора.

ООО «ОМЗ-Спедсталь», ранее входившее в «Ижорские Заводы», - единственное предприятие России, имеющее необходимый опыт и оборудование для производства сверхкрушшх слитков и изделий т них.

Основные проблемы, решаемые при их производстве, связаны с тем, что в последние годы резко выросли требования нормативной документации к ультразвуковому контролю поковок из крупных слитков. Если в 90х г.г. по техническим условиям на цельнокованые заготовки валов роторов и маховиков подлежали фиксации дефекты с отражательной способностью, соответствующей плоскодонному эквивалентному, отражателю диаметром 2,5 мм, то в современных ТУ отечественных заказчиков фиксируемый диаметр плоскодонного отражателя - 1,6 мм. Международные требования на подобную продукцию рекомендуют поставщикам инструкцию, утвержденную «Союзом немецких металлургов» 8ЕР-1923. В ней фиксированный диаметр плоскодонного отражателя -1,0 мм.

Дефекты в поковках из сверхкрупных слитков обычно располагаются по оси поковки, со стороны, откованной из верха годной части слитка, и идентифицируются как межкристаллитные кристаллизационные горячие трещины (МКГТ).

В работе рассмотрен круг взаимосвязанных задач, лежащих в основе анализа особенностей структуры СКС, свойств поковок из них, происхождения и поведения наиболее часто встречающегося вида дефектов изделий из сверхкрупных слитков - МКГТ. Проведенный анализ публикаций свидетельствует, что в существующих источниках недостаточно информации по слиткам массой более 100 т, особенно, отлитым из сталей, раскисленных углеродом под вакуумом, качеству и дефектам поковок из них.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - Изучить особенности строения сверхкрупного слитка, влияние массы СКС на качество поковок для энергомашиностроения, определить причины появления МКГТ в сверхкрупных слитках и поковках из них, предложить меры по их предотвращению и устранению, учитывая специфику и

существующих технологий.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе изучены особенности строения слитков массой до 420 т и качество поковок из них, описаны прибыли сверхкрупных слитков 136,4; 142; 147,5; 235; 290т. Подробно исследованы дефекты в поковках из СКС. Проведены термодинамические расчеты, объясняющие особенности микрорельефа МКГТ в зависимости от состава стали и условий охлаждения. Предложена схема образования МКГТ в сверхкрупных слитках и поковках, их классификация по признакам внутреннего строения. Проведено сравнение качества однотипных заготовок, произведенных из сверхкрупных слитков массой до 420 т и слитков массой 15-70 т. Показано, что при отсутствии МКГТ качество заготовок не зависит от массы слитка. Получены данные по заковыванию МКГТ, а также результаты сравнения качества обычных заготовок и однотипных, перекованных из пораженных межкристаллитными трещинами поковок. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.

Предлагается отказаться от принятого на российских металлургических предприятиях принципа минимизации слитка, заключающегося в том, что любую ответственную поковку необходимо изготавливать из слитка минимально возможной массы, сняв ограничение на производство нескольких заготовок из одного сверхкрупного слитка

- Перековывать заготовки с дефектами, выявленными при УЗК, протяжкой с уковом 1,52,0 при пониженной температуре конца ковки осевой зоны, поскольку МКГТ являются дефектами устранимыми при свободной ковке,

- Отказаться от двуконусных прибылей и заменить их одноконусными с новой геометрией, что позволит повысить качество и снизить брак при производстве сверхкрупных слитков в ООО «ОМЗ-Спецсталь».

- Рекомендуются характеристики серного отпечатка для электронного паспорта, обеспечивающие количественную оценку распределения сульфидов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Результаты исследования литого и кованого металла слитков массой до 420 т.

2. Классификация МКГТ - основного вида дефектов сверхкрупных слитков по признакам строения и гипотеза образования водородных, оксидо-карбидных и сульфидных трещин.

3. Доказательства отсутствия влияния массы слитков на качество ответственных поковок из них при предупреждении или заковывании МКГТ.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано семь статей. Материалы диссертации докладываЖсГЖ научных конференциях СПбГПУ (Санкт-

Петербург, 2002-2003 пф?«рй^М^Дународйых научно-практических конференциях молодых < лр Ш ;

специалистов «Ижора-2001, 2002, 2003» (Санкт-Петербург, 2001-2003) и на научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ММК имени Ильича» (Украина, г.Мариуполь, 2002 г).

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, трех приложений. Материалы работы изложены на 166 страницах машинописного текста, содержат 50 таблиц, иллюстрированы 65 рисунками. Список литературы состоит из 130 наименований. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении раскрыта актуальность диссертационной работы, представлена научная новизна, показана практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ и обобщение имеющихся в литературе данных по строению слитка, макро и микроликвации. Предложен критерий оценки «сверхкрупного» слитка конструкционных марок сталей, состоящий в том, что сверхкрупным является слиток, имеющий радиус более 1000 мм, при котором градиент температуры в осевой зоне не превышает величины 2 "С/см, а произведение скорости кристаллизации на градиент температуры достигает 1*10~3 °/сек и практически не меняется при дальнейшем увеличении размеров слитка.

Основной упор в литературном обзоре сделан на описании межкристаллитных кристаллизационных горячих трещин в слитках. Выполненные теоретические и жспериментальные работы показывают, что дефект развивается под действием сил, тормозящих усадочные процессы. Температурный интервал образования МКГТ зависит от химического состава стали. На дефект влияют перемычки твердого металла в прибыльной части слитка, т.н. мосты.

Противоречивы данные о способности трещин залечиваться при кристаллизации и завариваться при свободной ковке. Обзор опубликованных работ также показывает, что информация о строении СКС ограничена, не изучены процессы образования и поведения межкристаллитных трещин в слитках >100 тонн, отлитых из металла, раскисленного углеродом и разлитого в вакууме, а также в поковках из них. Представляется сомнительным общее мнение о зависимости качества поковок конструкционных марок сталей от массы слитка.

Во второй главе описаны материалы и методы исследования. Материалом для работы послужили: металл лабораторных слитков, прибылей СКС, слитка массой 142 т, данные по поковкам конструкционных марок сталей из слитков массой от 15 до 420 т, произведенных по различным технологиям, в том числе с вакуумным углеродным раскислением.

Проведено статистическое исследование массива, состоящего из более чем 250 поковок роторов, изготовленных из слитков массой от 32,6 до 235 тони. В таблице 1 представлены данные по поковкам роторов из трех марок стали в сопоставлении с массой слитков, из которых изготавливались поковки. Дефекты всегда располагаются в осевой зоне поковок. Установлено, что в поковках из крупных слитков дефекты обычно расположены в части поковки, соответствующей донной части слитка и представляют собой шпинели на основе экзогенных оксидов магния и эндогенных оксидов алюминия, а в поковках из сверхкрупных слитков - в части, соответствующей верхней половине слитка и представляют собой МКГТ. При контроле макроструктуры этот дефект имеет вид характерного «паука» - радиальных междендритных трехцин или сульфидных скоплений.

Таблица 1

Расположение дефектов в забракованных по УЗК поковках роторов из сталей 25Х1М1ФА, _26ХНЗМ2ФА, 35ХНЗМФА_

Масса слитка, т Всего поковок, шт В т.ч.не соотв. ТУ, шт Количество поковок с дефектами в зоне Доля поковок с дефектами в данной зоне, %

Верхняя шейка Бочка Нижняя шейка Верхняя шейка Бочка Нижняя шейка

34,5 35 2 ^ 1 0 1 50,00 0,00 50,00

37,5 24 6 1 1 4 16,67 16,67 66,66

51 68 11 2 6 8 12,50 37,50 50,00

60,6 28 6 2 2 5 22,22 22*22 55,56

70 17 2 0 1 2 0,00 33,33 66,67

87 21 7 0 1 7 0,00 12,50 87,50

142 36 7 6 7 1 42,86 50,00 7,14

235 23 2 0 2 0 0,00 100,00 0,00

Изучение дефектов проводилось на трепанах, извлекаемых при высверловке из осевой части поковки. Исследовались макро и микроструктура металла с МКГТ, в работе представлены результаты наиболее наглядного метода анализа - электронной фрактографии. Установлено, что поверхность трещин может быть покрыта сульфидными включениями и на некоторых поверхностях, как включений, так и металла, имеются ступеньки роста (см. рис. 1 б, г; е); может быть свободной от включений, но с участками хрупкого внутризеренного разрушения вокруг трещины, свидетельствующего об участии водорода в процессе разрушения (см. рис. 1 в); может быть покрыта оксидами и карбидами, (см. рис. 1 д, е).

а) ориентированное межкристаллитное разрушение с ямочным рельефом, стрелками указаны крупные сульфиды, расположенные в межкристаллитных трещинах; б) сульфид марганца при большем увеличении. На поверхности сульфида видены ступеньки роста; в) Вокруг дефекта хорошо видна хрупкая внутризёренная оторочка (обозначена стрелками); г) Ступеньки роста, которые образовались в конце затвердевания; д) Бугристый рельеф с большим количеством неметаллических включений; е) Фрагменты грани кристаллита со ступенчатым геометрическим рельефом и НВ.

Здесь также представлены методики, использованные в работе, в частности, разработанный нами метод количественной оценки максимальной степени потемнения серных отпечатков с использованием цифровой фотографии, компьютерной обработки и анализом изображения на анализаторе изображения ТЫхоте^ что необходимо при содержании серы ниже 0,007%. Определяются следующие параметры отпечатков: Б - относительная площадь потемнения серного отпечатка; п ~ количество серных пятен на ед. площади отпечатка. Степень потемнения Б может служить критерием «годности» поковки. Также была предложена методика исследования дендритной структуры с определением межосных расстояний.

В третьей главе рассмотрены особенности строения прибылей сверхкрупных слитков, химическая неоднородность поковок из крупных и сверхкрупных слитков, а также влияние массы слитка на качество поковок. Исследовались прибыльные части слитков массой 137,4 т (ст. 10ГН2МФА, 20 ГС); 147,5 т (ст. 10ГН2МФА, 20 ГС); 142 т (ст.25ХНЗМФА); 235 т (ст.26ХНЗМ2ФА); 290 т (ст. 15Х2НМФА). В усадочной раковине сверхкрупного слитка можно выделить следующие структурные составляющие: 1) концентрированные усадочные полости; 2) мосты - перемычки между ними, состоящие из вертикально ориентированных дендритов; 3) зону вертикально расположенных дендритов и каналов между ними под нижней (ближайшей к телу слитка) полостью. На рис. 2 а, б представлены прибыли от слитков 137,4 т из сталей 10ГН2МФА и 20 ГС. Изучение прибылей слитков 137,4 и 147,5 т, отлитых по одной технологии, показало, что в стали 20ГС ши. отсутствуют, а в каждой прибыли из стали 10ГН2МФА было по 2 моста. Мосты в двуконусных прибылях сверхкрупных слитков достигают толщины 600 мм.

Если сравнивать серные отпечатки однотипных прибылей из сталей 10ГН2МФА и 20 ГС, то, при одинаковом содержании серы (0,005%), зональная ликвация сильнее выражена в ст.20ГС.

Количество усадочных пор в стали 10ГН2МФА больше, чем в стали 20ГС. Размер

«) 10ГН2МФЛ. 6) 20ГС

Рис. 2. Внешний вид прибылей 137,4 т слитков

усадочных пор в стали 10ГН2МФА достигает 1000 мкм, против 200 мкм в ст.20ГС. Газовых пор больше в стали 20ГС, но их размер примерно одинаковый, в среднем, около 150 мкм. Равноосные дендриты заполняют собой весь объем прибыли, образуя ориентированные по направлению действия сил гравитации сростки, разделенные каналами, из которых вытек жидкий металл. Шнуры Л и V - образной сегрегации в сечении представляют собой скопления пор и неметаллических включений - оксисульфидов и сульфидов. Диаметр составляющих шнура, в основном, от 10 до 100 мкм. Диаметр серных шнуров в ст. 20ГС колеблется от 2 до 5,5 мм, а в стали 10ГН2МФА от 0,5 до 2,5 мм.

Состав неметаллических включений (НВ) в прибылях меняется от поверхности к центру слитка. Соотношение (S1O2/AI2O3) изменяется от 0,8 до 3,6 в стали ЮГН2МФА и от 0,5 до 3,7 в стали 20ГС. Наиболее крупные (размером более 250 мкм) включения, в частности кварца, нефелина и санидина встречаются в стали 10ГН2МФА.

Вышеприведенные различия в макро и микроструктуре прибылей 20ГС и 10ГН2МФА хорошо объясняются при сопоставлении интервалов кристаллизации двух сталей. Интервал кристаллизации стали 20ГС~28-46°С, а стали 10ГН2МФА-16-19 °С.

Обычно, газовые и усадочные поры, а также неметаллические включения располагаются на границам кристаллитов и занимают от 10 до 60% поверхности границы.

Металл прибылей со стороны слитка свободен от крупных НВ и усадочных дефектов. В зависимости от массы слитка и эффективности утепления можно использовать до 300 мм металла прибыли (-4-5 тонн) на годную поковку.

Строение прибылей изучалось в сравнении со структурой слитка 142 т из кислой мартеновской стали 25ХНЗМФА, особенно его прибыльной части. Размеры сростков разноориентированных дендритов - друз достигают 100-120 мм. Серные шнуры А - образной сегрегации в прибыли ориентируются почти перпендикулярно контуру усадочной раковины, затем поворачивают, плавно переходя в шнуры «У»-образной сегрегации, параллельные контуру усадочной раковины. Диаметр шнуров достигает 10 мм.

В теле слитка зона подкорковых кристаллов 15-20 мм. Зона столбчатых кристаллов -200 мм. Все остальное сечение слитка заполнено разноориентрованными дендритами.

В прибыльной части слитка оси первого порядка разноориентированных дендритов имеют длину, в среднем, 15-20 мм. Расстояние между осями 2-го порядка 1-1,5 мм. Металлографические исследования НВ показали, что самые крупные включения находятся в верхней трети слитка. Их размер не превышает 90 мкм. Они представляют собой оксисульфиды, состоящие из оксидов кремния, алюминия и сульфидов марганца. Общее количество НВ в сталях 10ГН2МФА и 20ГС, обработанных на установке внепечного

рафинирования и вакуумирования ASEA-SKF и раскисленных кремнием и марганцем, такое же, как в кислой мартеновской стали 25ХНЗМФА, хотя резко изменился их состав. Анализ данных по отечественным и импортным слиткам показал, что нет выраженной связи между количеством оксидной фазы НВ и массой слитка. Содержание и состав оксидов определяется технологией раскисления стали, вакуумное углеродное раскисление уменьшает общее количество оксидов в 1,3-2 раза.

Представлены результаты изучения неравномерности химического состава и макроструктуры поковок из крупных и сверхкрупных слитков, поскольку разрезка слитков массой более 142 т не производилась и изучение поковок из них является общепринятым способом исследования химической неоднородности и дефектов соответствующих слитков. При отливке СКС, для уменьшения степени зональной ликвации используют метод последовательной заливки ковшей металла, имеющего меньшее исходное содержание ликвирующих элементов (С, Мо и др.), чем в предыдущем ковше. В таблице 2 приведены данные по неравномерности химического состава из слитков массой 21 - 425 т производства трех заводов: Ижорского («ОМЗ-Спецсталь»), Kobe Steel и Japan Steel, из которых на ОАО «Ижорские заводы» изготавливались роторы энергомашин.

Таблица 2

Масса слитка, т Изготовитель Элемент

С Mrt Р S Мо

21* ИЗ** 8 15 40 43 6

34,5* ИЗ 24 5 33 100 15

51* из 11 5 20 0 10

70* из 16 13 50 125 8

142* из 7 6 40 33 6

225 из 43 8 80 67 14

235* из 14 5 25 38 7

360 из 45 8 42 57 20

375 Japan Steel 40 13 38 60 25

420 ИЗ 30 И 50 62 16

425 Kobe Steel 27 9 28 33 20

* - слитки отлиты в 2003-2004 г.

**ИЗ - Ижорские заводы («ОМЗ-Спецсталь»)

Степень неравномерности химического состава этих слитков, рассчитывалась по формуле:

Concmix-Concm^m^ Cone

""'■"•"mm

где Concmax - максимальная концентрация элемента в слитке (поковке), % СопСщш - минимальная концентрация элемента в слитке (поковке), %.

Из таблицы 2 видно, что для сверхкрупных слитков не наблюдается корреляции между массой слитка и степенью неравномерности его химического состава. Неравномерность химического состава зависит от технологии отливки сверхкрупного слитка, применяемой на конкретном предприятии, а, следовательно, может колебаться в широких пределах.

Связь серных отпечатков с МКГТ нуждается в количественном описании. В таблице 3 представлены результаты оценки серных отпечатков поковок, изготовленных из слитков разной массы, некоторые из них были поражены МКГТ. Серные отпечатки для всех представленных в таблице поковок оцениваются 1 баллом шкалы НКМЗ №1. При сравнении поковок из слитков 142 и 235 т по предложенной методике видно, что у забракованных по УЗК поковок степень потемнения (S) в центре существенно выше, чем у годных.

Таблица 3

Фрагменты и результаты обработки серных отпечатков (1 см2) слитков массой 34,5-420 т

Характеристика Балл по 1 шкале НКМЗ центр центр Результаты УЗК

S, % п, пгг

34,5, 26ХНЗМ2ФА, маховик, верхняя шейка 1 2 21 УД

51 т, Р2МА, ротор, верхняя шейка 1 27 154 УД

142 т, пок. 900588, ротор, верхняя шейка 1 11 54 УД

142 т, пок. 900594, ротор, верхняя шейка 1 ■■ 18 128 НЕУД

235 т, пок. 707413, ротор, верхняя шейка 1 9 84 УД

235 т, пок. 707472 ротор, верхняя шейка 1 ■ »•'■. 9,5 110 УД

235т, 707139, ротор, верхняя шейка 17 85 НЕУД

Б - относительная площадь потемнения на серном отпечатке п - количество серных пятен на ед. площади отпечатка

Результаты производственных экспериментов по перековке дефектных заготовок позволили получить данные о качестве поковок, изготовленных из СКС, и сравнить их с аналогичными поковками, изготавливаемыми из слитков меньшей массы (15-60 тонн). Кроме того, в силу изменения структуры заказов, из слитка 420 т (промежуточная заготовка

диаметром 2000 мм не имела внутренних дефектов), было изготовлено 11 заготовок - роторы, рабочие колеса, диски газовой турбины, которые обычно изготавливают из слитков 50-70 тонн. Таким образом, был получен уникальный материал, позволяющий сравнить качество одинаковых поковок, изготовленных из обычных (крупных) и сверхкрупных слитков после термической обработки в равных сечениях. Механические свойства поковок, приведенные в таблице 4 показывают, что качество поковок из СКС равноценно качеству поковок из слитков 70т.

Таблица 4

Механические свойства дисков газовых турбин.

Масса слитка, т Механические свойства ТБО, °С

Маркировка min/max orB, МПа а02, МПа S, % % KCV, кДж/м2

70 Б min 1000 902 16 65 1137 -70

max 1080 960 21 69 1597 -60

М min 960 853 13 39,5 1029 -60

max 1080 960 19,6 68 1510 -60

420 Б min 1000 870 16 60 1140 -70

max 1070 940 19,5 68 1300 -60

М min 1010 890 15,5 27 960 -70

max 1080 940 18,5 64 1220 -30

ТУ 108.11.847-87, сталь 26ХНЗМ2ФА 840-960 не менее <-30

13 | 44 | 540

В четвертой главе рассматриваются причины образования дефектов, обнаруживаемых при ультразвуковом контроле в поковках из крупных и сверхкрупных слитков.

МКГТ частично залечиваются обогащенным серой металлом из верхних горизонтов слитка при направленной кристаллизации. Это показывают результаты УЗК поковок из 360 и 235 тонных слитков, контроль их макроструктуры и «пауки» серных отпечатков (рис.3). Характер распределения серы в поковках указывает на первоначальное наличие несплошностей в виде трещин в осевой зоне слитка. Но в поковке из слитка 360 т ультразвуковой контроль и анализ макроструктуры дефектов не обнаружили, а в поковке из слитка 235 т были обнаружены дефекты типа МКГТ. Диаметр поковок одинаков (1800 мм), а диаметр слитка 360 т в 1,2 раз больше, чем слитка 235 т, т.е. степень укова поковки из этого слитка при одинаковой технологии ковки в 1,5 раза больше.

Доказательством влияния работы прибыли на образование трещин является то, что все 7 роторов, откованных по трем технологиям из слитков 142 т, отлитых в изложницу с нарушенной теплоизоляцией двухконусной прибыли, оказались дефектными. Остальные 28 заготовок, откованные из 142 т слитков с нормально работающей прибылью, дефектов не имели. Причину этого явления объясняют проведенные нами теплофизические расчеты.

Показано, что под влиянием консольного выступа кожуха и грузового кольца, предотвращающего всплывание двухконусной надставки, а также утраты теплоизоляционного слоя прибыли - шамота легковеса, в подприбыльной части слитка образуется мост, вызывающий образование МКГТ. Влияние технологии ковки на результаты ультразвукового контроля доказывается тем, что 52 из 55 поковок роторов диаметром 1800 мм из 235 т слитков, откованные с подстуживанием, дефектов не имели, а 3, откованные без подстуживания, имели дефекты.

Рис. 3. Серные отпечатки осевых трепанов роторов из слитков: а) 360 т б) 235 т

Характер поверхности трещин (рис.1) указывает на их взаимодействие с газовой фазой, поэтому были выполнены расчеты возможности образования газовых пузырей в слитках от 15 кг до 142 т стали, содержащей < ОД %, А1 < 0,01 % с вакуумной обработкой и без нее.

Расчеты показали, что в зависимости от ферростатического и атмосферного давлений глубина расположения пузырей изменяется от верха прибыли до 1/3 высоты тела слитка 142 т. При поддержании зеркала металла в жидком состоянии после снятия вакуума, атмосферное давление препятствует образованию пузырей в теле слитка и его влияние сильнее, чем изменение ферростатического давления за счет увеличения высоты прибыли на 1 - 1,5 м. Образование твердой корки снимает влияние атмосферного давления, а образование мостов уменьшает ферростатическое давление, способствуя образованию пузырей в теле слитка, являющихся стадией образования МКГТ.

При реальном содержании водорода 0,0002-0,0003%, кислорода <0,005% и азота 0,003%-0,004% их суммарного давления недостаточно для разрыва затвердевающего металла и

превращения пузырей в МКГТ без воздействия термоусадочных деформаций. Выполнены расчеты деформаций и напряжений в зависимости от химического состава стали, дефектности границ кристаллитов и перепада температур в зоне трещинообразования, показана возможность технологического воздействия на трещинообразование.

Для проверки результатов расчетов проведены лабораторные эксперименты по отливке слитков из нераскисленной стали типа 25ХНЗМФА. Разрезка лабораторных слитков массой 15 кг подтвердила, что повышение содержания кислорода с 0,0009 до 0,0017 % приводит к перемещению зоны пузырей с верхних в глубинные горизонты слитка. На таких же слитках был проведен эксперимент по проверке возможности заковывания газовых пузырей. При укове 1,5 дефекты полностью завариваются и не выявляются УЗК и макротравлением.

Аналогичный эксперимент был выполнен на металле трепана, извлеченного из пораженной МКГТ поковки (слиток 235 т, сталь 26ХНЗМ2ФА). Была откована поковка со ступенями, соответствующими уковам 2, 4, 6. Поковка была подвергнута моделирующей термообработке, разрезана и исследована. Установлено, что уже при укове 2 трещины в поковке не обнаруживались. Этот уков обеспечивает максимальный уровень и изотропность свойств продольных и поперечных образцов. При уковах 4,6 возникает существенная анизотропия свойств, связанная с формированием цепочек неметаллических включений вдоль направления вытяжки. Анализ результатов вышеописанных производственных экспериментов подтверждает эти выводы.

Для понимания процессов взаимодействия газовой фазы с поверхностью незаварившейся трещины проведена термодинамическая оценка возможности образования оксидов и карбидов Сг, Мп, Ре, V, Мо в системе газов СО-Н2 при температурах от 1100 до 600°С. Расчеты велись в системе Рас18а§е при равной концентрации реагентов и суммарном давлении газов=1 атм. Они показывают (таблица 5), что образование оксидов V, Сг и Мл, карбидов Сг, Мо, V вполне вероятно при реальных температурах охлаждения слитка и его нагрева под ковку.

Таблица 5

Возможность образования оксидов и карбидов в системе металл+СО+Н2

т, ис СГкарб МПкарб Укарб МОкарб СГокс Рбокс МПокс Уокс Мо0КС

1100 + - - + - + - + + -

1000 + - - + + + - + + -

900 - - - + + - + + -

800 - - - - + + - + + -

700 - - - - + + - + + -

600 - - - - + + - + + -

«+» - химическое соединение присутствует в системе;

«-» - химическое соединение отсутствует в системе

Вышеописанные характерные признаки МКГТ могут быть результатом трех различных схем образования, по нашему мненшо, протекающих в четыре стадии (рис.4). Стадия 1. В интервале ликвидус-солидус, ближе к концу затвердевания, когда доля твердой фазы ^в) приближается к 0,85, в осевой зоне слитка образуется сомкнутый скелет (сетка) да осей дендритов, заполненный жидким металлом. По температурной шкале - это верхняя граница эффективного интервала кристаллизации.

Стадия 2. 0,85<1з<0,9. На этой стадии происходит разделение по признаку пропитываемости локальной зоны затвердевания горячим металлом из верхних горизонтов слитка. Если в данный горизонт слитка поступают порции жидкого металла из верхних горизонтов, тогда поры заполняются обогащенным лидирующими примесями жидким металлом (схема 1"). В случае если пропитки не происходит, образуются дефекты объема - усадочные поры, которые начинают заполняться газом (схемы 2 и 31 Процесс развивается до тех пор, пока из-за образования моста начинается противодействие объемной усадке. Появляются микронадрывы в незатвердевших пограничных областях.

Стадия 3. 0,9<Гэ<1. Граница локального солидуса. В схеме 1 прекратилась пропитка жидкостью, произошло затвердевание эвтектической жидкости в трещине. Образовались сульфиды. В схемах 2 и 3 термоусадочные деформации, давление газов и соответствующие напряжения разорвали часть перемычек.

Стадия 4. В процессе охлаждения в твердом состоянии, после температурных выдержек, деформации, под действием термических, фазовых и усадочных напряжений сформировался дефект - межкристаштитная горячая кристаллизационная трещина (МКГТ). Схема 1. Усадка в твердом металле привела к разрыву ослабленного НВ металла междендритных границ, находящегося между друзами, когда величина деформаций превысила критическую величину, зависящую от содержания серы и вида сульфидов. Поверхность МКГТ декорирована сульфидами. На поверхности сульфидов и свободных поверхностях трещины -ступеньки роста (рис.1 б, г).

Схема 2. Молекулярный водород, преимущественно выделяющийся в трещину, не вступает в химическую реакцию с компонентами стали, но создает внутреннее давление, которое способствует развитию трещин при термических и фазовых напряжениях. Атомарный водород охрупчивает окрестности дефекта, на поверхности трещин этот процесс отмечается хрупкими внутризеренными оторочками. Поверхность трещины чистая, рельеф ступенчатый (рис.1 в). Схема 3. Монооксид углерода - реакционно-способный газ для некоторых элементов поверхности трещины, т.к. при охлаждении СО диссоциирует с образованием С02 и твердого углерода. Ступенчатая поверхность дефекта декорирована оксидами и карбидами,

образующимися при взаимодействии продуктов реакции Белла-Будуара с хромом, молибденом, ванадием, марганцем (рис.1 д, е).

О - полость

ф - жидкий металл

ф - твердый металл

ф - обогащенный

примесями металл

Верхняя граница интервала кристаллизации (Т,.)

Суль фиды

* Т(у,г- Температуря 5-у превращения, при которой в системе наблюдаются максимальные

деформации.

Рис.4. Схемы и последовательность образования межкристаллитных кристаллизационных горячих трещин

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. В результате исследования СКС в литом и кованом состоянии описаны особенности их структуры, химической неоднородности, состава и содержания неметаллических включений, уровень механических свойств в зависимости от массы слитка. Выполнены расчеты и эксперименты, описывающие процесс трещинообразования в зависимости от термоусадочных деформаций, состава стали и газов, выделяющихся при затвердевании стали. Установлено, что при направленной кристаллизации слитка, МКГТ залечиваются металлом из вышерасположенных горизонтов. Предложено классифицировать МКГТ как сульфидные, водородные и оксидо-карбидные.

2. Установлено, что основной причиной образования МКГТ является неэффективная работа прибыли, связанная с недостатками ее конструкции, дефектностью теплоизоляционного слоя футеровки и поздней засыпкой теплоизоляционной смеси. При отливке СКС 142-420 т необходимо отказаться от двухконусных надставок с грузовыми кольцами, заменив их одноконусными надставками новой геометрии.

3. Показано, что химический состав, технология раскисления и десульфурации стали должны обеспечивать получение сульфидных включений II типа, предотвращать образование пленочных сульфидов, особенно, имеющих температуру плавления ниже температуры конца ковки осевой зоны слитка.

4. Для заковывания трещин предложено избегать выдержки слитков в интервале температур 600-800 °С, понизить температуру конца ковки осевой зоны, внедрить на ответственных изделиях метод ковки через промежуточную заготовку, оптимизировать технологию перекова дефектных заготовок.

5. Установлено, что бездефектные поковки конструкционных марок сталей из современного сверхкрупного слитка по всем показателям качества (дендритная и зональная неоднородность, уровень механических свойств, результаты ультразвукового контроля) не уступают поковкам из слитков массой менее 100 тони.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ямпольский, О.Н. Влияние технологии выплавки и разливки стали па качество заготовок для роторов [Текст] /О.Н. Ямпольский [и др.] //Электрометшшургия.-2001.-№8.-С.39-41

2. Ямпольский, О.Н. Влияние факторов выплавки и разливки на результат ультразвукового контроля заготовок роторов паровых и газовых турбин [Текст] ./О.Н. Ямпольский// Труды II международной научно-практической конференции молодых специалистов «Ижора-2001»/ ОАО «Ижорские заводы» - Санкт-Петербург,- 2001.-С. 8-10

3. Ямпольский, О.Н. Влияние интервала кристаллизации стали на особенности строения прибыли. [Текст]./О.Н. Ямпольский// Труды III международной научно-практической конференции молодых специалистов «Ижора-2002»/ ОАО «Ижорские заводы» - Санкт-Петербург, 2002.-С. 62-63

4. Ямпольский, О.Н. Газовые пузыри как одна из возможных причин дефектов в вакуумированной стали. [Текст]./О.Н. Ямпольский// Труды IV международной научно-практической конференции молодых специалистов «Ижора-2003 / ОАО «Ижорские заводы» -Санкт-Петербург, 2003.-С. 14-17

5. О качестве крупных поковок роторной стали [Текст] /О.Н. Ямпольский [и др.] //Электр о металлургия. -2003 ,-№4.-С. 16-19

6. Ямпольский, О.Н. Газовые пузыри одна из возможных причин дефектов в вакуумированной стали. // О.Н. Ямпольский, Э.Ю. Колгшшон/ XXXII неделя науки СПбГПУ, Материалы межвузовской научной конференции. Часть III/ Изд-во СПбГПУ - Санкт-Петербург, 2004 г. - С. 161-164.

7. Особенности поверхностного микрорельефа горячих межкристаллитных трещин в поковках из крупных слитков хромникельмолибденванадиевой стали [Текст] / О.Н. Ямпольский [и др.] //Электрометаллургия.-2004.-№9.-С.26-30.

Подписано в печать М. . Формат 60x84/16. Печать офсетная.

Уч. печ. л. /О . Тираж 100 . Заказ 6Ь .

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29.

РНБ Русский фонд

2006-4 3978

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса.

1.1. Строение слитка спокойной стали.

1.2. Параметры затвердевания слитка и дендритной структуры.

1.3. Ликвационные явления.

1.4. Особенности современного сверхкрупного слитка.

1.5. Заваривание усадочных и газовых полостей.

1.6. Основные дефекты сверхкрупного слитка.

1.6.1. Горячие трещины.

1.6.2. Поведение газов в затвердевающей стали.

Глава 2. Материал и методика исследования.

2.1. Материал исследования.

2.1.1. Особенности производства изучаемых слитков и поковок из них.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Стандартные методики исследования.

2.2.2. Анализ тонкого строения металла и неметаллических включений.

2.2.3. Специальные методики.

2.3. Межкристаллитные трещины в поковках из сверхкрупных слитков.

Глава 3 Исследование металла сверхкрупных слитков в литом и кованом состоянии.

3.1. Исследование прибылей современных сверхкрупных слитков, отливаемых в

ООО «ОМЗ-Спецсталь».

3.2. Исследование структуры сверхкрупных слитков ф из стали типа 25ХНЗМФА.

3.3. Неметаллические включения (НВ) в литой и кованой стали.

3.4. Поковки из крупных и сверхкрупных слитков.

3.4.1. Химическая неоднородность в поковках из сверхкрупных слитков.

3.4.2. Исследование макроструктуры заготовок из крупных и сверхкрупных слитков (34,5-420 т).

3.4.3. Исследование влияния массы слитка на механические свойства поковок из крупных и сверхкрупных слитков. ф 3.4.4. Механические свойства заготовок, изготовленных из дефектных слитков массой 142 и 235 т.

Глава 4 Механизм образования и возможность предотвращения межкристаллитных горячих трещин.

4.1. Расчет давления в газоусадочном пузыре.

4.2. Моделирование образования газовых пузырей на лабораторных слитках.

4.3. Расчет максимального давления газа в трещине.

4.4. Моделирование процесса затвердевания стального слитка массой 142 т. с одноконусной и двухконусной прибылью.

4.5. Расчет возможности образования межкристаллитных трещин в зависимости от чистоты границ.

4.6. Расчет возможности образования межкристаллитных трещин в зависимости от соотношения марганец/сера.

4.7. Термодинамическая оценка возможности образования оксидов и карбидов Cr, Mn, Fe, V, Mo в системе исходных газов СО-Н2.

4.8. Механизм образования МКГТ.

4.9. Заваривание усадочных и газовых полостей.

4.10. Ковка лабораторных слитков.

4.11. Ковка ступенчатой поковки из осевого трепана ротора дефектной по УЗК заготовки ЦНД пок. 707139.

Современные технологии производства сверхкрупных, радиусом более 1000 мм, слитков (СКС) из конструкционных сталей, раскисленных углеродом в вакууме, предоставляют широкие возможности для решения технологических задач производства ответственных поковок для атомной энергетики и энергомашиностроения.

Освоение производства атомных энергетических блоков ВВЭР-1500 требует использования поковок из слитков массой до 450 тонн для патрубковой обечайки корпуса реактора и массой 360-420 тонн для роторов цилиндров низкого давления и турбогенератора.

ООО «ОМЗ-Спецсталь», ранее входившее в «Ижорские Заводы» -единственное предприятие России, имеющее необходимый опыт и оборудование для производства сверхкрупных слитков и изделий из них.

Основные проблемы, решаемые при их производстве, связаны с тем, что в последние годы резко выросли требования нормативной документации к ультразвуковому контролю поковок из крупных слитков, призванные обеспечить безопасность эксплуатации этих изделий. Если в 90х г.г. по техническим условиям на цельнокованые заготовки валов роторов и маховиков подлежали фиксации дефекты с отражательной способностью, соответствующей плоскодонному эквивалентному отражателю диаметром 2,5 мм, то в современных ТУ отечественных заказчиков фиксируемый диаметр плоскодонного отражателя — 1,6 мм. Международные требования на подобную продукцию рекомендуют поставщикам инструкцию, утвержденную «Союзом немецких металлургов» 8ЕР-1923. В ней фиксированный диаметр плоскодонного отражателя - 1,0 мм.

Ужесточение требований технических условий и международной документации к ультразвуковому контролю привело к тому, что в 20002002 г на ОАО «Ижорские Заводы» сложилась неприятная ситуация с качеством заготовок роторов, изготовленных из слитков 142 т и 235 т.

При выполнении заказов по производству оборудования для АЭС в 3-х заготовках роторов из слитков 235 т из стали 26ХНЗМ2ФА, 5-и заготовках роторов цилиндров низкого давления из стали 26ХНЗМ2ФА и 1-ой заготовке ротора турбогенератора (ст.35ХНЗМФА) из слитка 142 т при ультразвуковом контроле были обнаружены дефекты. В 2000 г по результатам ультразвукового контроля также была забракована заготовка ротора цилиндра высокого давления, которая также изготавливалась из слитка 142 т.

Таким образом, задачи исследования особенностей строения сверхкрупных слитков конструкционной стали; поковок, изготовленных из них; дефектов этих изделий, способов их предотвращения и исправления являются актуальными, особенно с учетом их высокой стоимости и катастрофических последствий эксплуатационного разрушения.

Выводы по главе:

1. МКГТ образуются под действием усадочных и термических напряжений по междендритным поверхностям, ослабленным сульфидами и газоусадочными порами. Образование трещины -результат превышения усадочных, термических, фазовых напряжений и внутреннего давления газов в полости над фактическим пределом прочности, зависящим от коэффициента, учитывающего несплошность границы кристаллит-кристаллит, от соотношения Мп/Б в стали, от

165 температуры образования трещины. Расчет по любой из моделей показывает, что трещина на границе кристаллит-кристаллит легче образуется тогда, когда часть общей поверхности занята порами и НВ При охлаждении и продолжительной температурной выдержке поверхность межкристаллитных трещин претерпевает превращения, зависящие от того, какой газ доминирует при выделении газовой фазы в трещину: водород или монооксид углерода, т.е. от вакуумирования и раскисления стали,. Водород создает большее внутреннее давление и охрупчивает металл вблизи поверхности трещины; монооксид углерода - поверхность трещины, покрытую НВ - продуктами взаимодействия окислительной среды с поверхностью трещины. Индикатором преобладания того или иного газа в системе могут быть карбиды, оксиды, в особенности, оксиды железа и карбиды молибдена. Наличие пленочных сульфидов II типа, жидких при температуре ниже температуры солидус, не только резко ослабляет межкристаллитные границы, за счет увеличения площади включения, но и препятствует заковыванию трещин. Значительное воздействие на температуру плавления и морфологию сульфидов оказывает кальций и его использование может быть эффективным средством предотвращения МКГТ.

Заключение

В работе изучены особенности строения слитков массой до 420 т и качество поковок из них, описаны прибыли сверхкрупных слитков 136,4; 142; 147,5; 235; 290 т. Проведены термодинамические расчеты, объясняющие особенности микрорельефа МКГТ в зависимости от состава стали и условий охлаждения. Предложена схема образования МКГТ в сверхкрупных слитках и поковках, их классификация по признакам внутреннего строения. Проведено сравнение качества однотипных заготовок, произведенных из сверхкрупных слитков массой до 420 т и слитков массой 15-70 т. Показано, что при отсутствии МКГТ качество заготовок не зависит от массы слитка. Получены данные по заковыванию МКГТ, а также результаты сравнения качества обычных заготовок и однотипных, перекованных из пораженных межкристаллитными трещинами поковок. Основные выводы по работе:

1. В результате исследования СКС в литом и кованом состоянии описаны особенности их структуры, химической неоднородности, состава и содержания неметаллических включений, уровень механических свойств в зависимости от массы слитка. Выполнены расчеты и эксперименты, описывающие процесс трещинообразования в зависимости от термоусадочных деформаций, состава стали и газов, выделяющихся при затвердевании стали. Установлено, что при направленной кристаллизации слитка, МКГТ залечиваются металлом из вышерасположенных горизонтов. Предложено классифицировать МКГТ как сульфидные, водородные и оксидо-карбидные.

2. Установлено, что основной причиной образования МКГТ является неэффективная работа прибыли, связанная с недостатками ее конструкции, дефектностью теплоизоляционного слоя футеровки и поздней засыпкой теплоизоляционной смеси. При отливке СКС 142-420 т необходимо отказаться от двухконусных надставок с грузовыми кольцами, заменив их одноконусными надставками новой геометрии.

3. Показано, что химический состав, технология раскисления и десульфурации стали должны предотвращать образование пленочных сульфидов, особенно, имеющих температуру плавления ниже температуры конца ковки осевой зоны слитка.

4. Для заковывания трещин предложено избегать выдержки слитков в интервале температур 600-800 °С, понизить температуру конца ковки осевой зоны, внедрить на ответственных изделиях метод ковки через промежуточную заготовку, оптимизировать технологию перекова дефектных заготовок.

5. Установлено, что бездефектные поковки конструкционных марок сталей из современного сверхкрупного слитка по всем показателям качества (дендритная и зональная неоднородность, уровень механических свойств, результаты ультразвукового контроля) не уступают поковкам из слитков массой менее 100 тонн.

На основании полученных выводов можно сделать следующие рекомендации:

Предлагается отказаться от принятого на российских металлургических предприятиях принципа минимизации слитка, заключающегося в том, что любую ответственную поковку необходимо изготавливать из слитка минимально возможной массы, сняв ограничение на производства нескольких заготовок из одного сверхкрупного слитка

Перековывать заготовки с дефектами, выявленными при УЗК, протяжкой с уковом 1,5-2, при пониженной температуре конца ковки осевой зоны, поскольку МКГТ являются дефектами устранимыми при свободной ковке,

Отказаться от двуконусных прибылей и заменить их одноконусными с новой геометрией, что позволит повысить качество и снизить брак при производстве сверхкрупных слитков в ООО «ОМЗ-Спецсталь».

Рекомендуются характеристики серного отпечатка для электронного паспорта, обеспечивающие количественную оценку распределения сульфидов.

1. Аношкин Н.Ф. Зональная химическая неоднородность слитков. /Н.Ф. Аношкин. М.: Металлургия. - 1976.- 240с.

2. Арсов, Я.Б. Стальные отливки./ Я.Б. Арсов ; пер. с болгарского. М.: Машиностроение, 1977.-176с.

3. Айзатулов P.C. Теоретические основы сталеплавильных процессов: учеб. пособие / P.C. Айзатулов и др..-М.: Изд-во МИСИС, 2002.- 320 с.

4. Белова, Л.П. Исследование напряженно-деформированного состояния при обжатии слитка выпуклым и вырезным бойками/ Л.П. Белова и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. — 1986.- №3.

5. Борисов, И.А. Выбор стали для крупногабаритных отливок. / И.А. Борисов// Металловедение и термическая обработка металлов. №5.-2004.-С.8-11.

6. Бигеев А.М. Металлургия стали. М.: Металлургия, 1977.- 442с.

7. Васильев В.А. Физико-химические основы литейного производства: Учебник. М.: Изд-во МГТУ.- 1994.- 320с.

8. Воробьев, Ю.П. Сульфид марганца в стали/ Ю.П. Воробьев // Металлы.-2001.-№2.-С. 12-17

9. Гаврилин, И.В. Строение жидкой и твердой фаз в литейных сплавах в твердожидком состоянии./ И.В. Гаврилин // Металлургия Машиностроения. №6.- 2003.- С. 9-11

10. Галенко П.К. Высокоскоростная кристаллизация конструкционной стали при лазерной обработке поверхности. / П.К. Галенко, Е.В. Харанжевский, Д.А. Данилов // Журнал технической физики.- 2002.- том 72.- вып. 5.- С.48-55

11. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 2000.- 482с.

12. Григорян В.А. Теоретические основы электросталеплавильных процессов. /В.А. Григорян, J1.H. Белянчиков, А.Я. Стомахин. — М.: Металлургия, 1987.- 272с.

13. Дуб A.B. Физико-химические основы и управление процессами формирования первичной структуры и комплексом служебных свойств низколегированных сталей. Автореферат дис. д-ра техн.наук. М.: МИСиС, 2000.-54 с.

14. Дуб, B.C. Крупный слиток настоящее и будущее. / B.C. Дуб, Е.В. Макарычева, ИИ. Макаров//Электрометаллургия.-1999.-№5.-С.22-30.

15. Дуб, B.C. Расчет распределения примеси и выделения скрытой теплоты кристаллизации при затвердевании стального слитка / B.C. Дуб и др. // Проблемы стального слитка.- Сб.№7.-М.: Металлургия.-1978.-С.39-43

16. Дуб, В. С. Методика расчета эффективных коэффициентов распределения примесей / B.C. Дуб и др. // Проблемы стального слитка.-Сб.№7.-М.: Металлургия.-1978.-С. 102-103.

17. Дуб B.C. Исследование внецентренной ликвации и разработка методов подавления ее развития в крупных слитках. Дис. д-р техн.наук. — М.: ЦНИИТМАШ, 1980.-353 с.

18. Друянов Б.А. Прикладная теория пластичности пористых тел. М.: Машиностроение, 1989, -166 с.

19. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизация стали. М.: Металлургия, 1976.-552с.

20. Ефимов, В. А. Влияние неоднородности литого металла на пластические свойства и разрушение сталей при высоких температурах / В. А. Ефимов, Н. Ф. Наконечный, В. Н. Баранова // Проблемы стального слитка.-Сб.№7. М.: Металлургия. -1978.-С.186-187

21. Жульев, С.И. Особенности формирования структуры крупных кузнечных слитков из стали марки 38ХНЗМ2ФА, отлитых с применением эндогенных инокуляторов. / С.И. Жульев, H.A. Зюбан.// Технология металлов. №2.- 2001.-С. 18-21

22. Канова, О. И. Исследование поковок из 225-235-т кузнечных слитков / О. И. Канова, В. Е. Ключарев, Э. Ю. Колпишон // Проблемы стального слитка.- Сб.№7. М.: Металлургия. -1978.-С.181-182

23. Ключарев, В. Е. К вопросу об эффективности организации затвердевания сверхтяжелых слитков / В. Е. Ключарев, А. В. Горский, Ю. В. Соболев // Проблемы стального слитка.-Сб.№7. -М.: Металлургия. -1978.-С.113-115

24. Колосов М.И. Качество слитка спокойной стали. / М.И. Колосов и др..-М., «Металлургия», 1973.-412с.

25. Колпишон, Э.Ю. Выплавка стали для роторов крупных турбогенераторов / Э.Ю. Колпишон //Сталь-1973.-№2. -С. 116-117

26. Колпишон, Э.Ю. Влияние условий кристаллизации на ликвацию серы в слитке стали, содержащей р.з.м. / Э.Ю. Колпишон и др. // Известия ВУЗов. 4M. -1967.-№7.- С. 46-50.

27. Колпишон, Э.Ю. Фрактографическое исследование и механизм образования флокенов. / Э.Ю. Колпишон и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. №1.-1978.-С.5-7

28. Коновалов, B.C. О формировании усадочной раковины в слитке спокойной стали / B.C. Коновалов // Известия ВУЗов черная металлургия. 1971.-№2.-С.56-60

29. Королюк B.C. Справочник по теории вероятности и математической статистике / B.C. Королюк и др. ; под общ. ред. академика АН УССР B.C. Королюка.- Киев: Наукова думка, 1978.-588с.

30. Костылева, JI.B. Особенности дендритной кристаллизации и повышение информативности диаграмм состояния. /В. Костылева, Н.И. Габельченко, В.А. Ильинский. // Металловедение и термическая обработка металлов. №10.-2000.-С. 10-14

31. Марочник стали и сплавов / под.ред. проф., д.т.н. И.Р. Крянина.-М: ЦНИИТМаш.- 486 с.

32. Колпишон, Э.Ю. О качестве крупных поковок роторной стали. / Э.Ю. Колпишон и др. //Электрометаллургия.- №4.- 2003.-С. 16-19.

33. Лапотышкин Н.М. Трещины в стальных слитках. / Н.М. Лапотышкин, A.B. Лейтес. М.: Металлургия, 1969.-112с.

34. Малиночка Я. Н. Сульфиды в сталях и чугунах./ Я. Н. Малиночка, Г.З. Ковальчук. -М.: Металлургия, 1988.-248с.

35. Микульчик, A.B. Дефекты роторных слитков / A.B. Микульчик // Разливка стали и формирование слитка / Институт проблем литья АН УССР. «Металлургия».- Сб.№1.-1969, С. 130-143.

36. Мовчан Б.А. Границы кристаллитов в литых металлах и сплавах.-Юев: Техшка. 1970.- 212с.

37. Охрименко Я.М. Теория процессов ковки/Я.М. Охрименко, В.А. Тюрин. М.: Высшая школа, 1977.

38. Поволоцкий, Д. Я. Проблемы стального слитка./Д. Я. Поволоцкий// Институт проблем литья АН УССР.- Сб. №4.-М.: Металлургия, 1969. С. 179—182.

39. Потхаст, Э. Высокочистые стали 3,5%- NiCrMoV и улучшенные стали 1%-CrMoV для турбиностроения / Э. Потхаст // Черные металлы.-1988.-№14.-С. 40-42 ^

40. Пржибыл И. Теория литейных процессов. — М.: «Мир», 1967.- 331с.

41. Пронских С.Н. Физика и химия процессов обработки стали при кристаллизации. /С.Н. Пронских. -JL: Изд-во Ленингр. ун-та. 1983.-183с.

42. Подгаецкий В.В. Трещины сульфидного происхождения при сварке стали./В.В. Подгаецкий, Г.И. Парфесо. Киев: Наукова думка, 1977.-152с.

43. Краткий справочник физико-химических величин, изд. 8-е перераб./под. ред. A.A. Равделя и A.M. Пономоревой. — Л.: Химия, 1983.-232с.

44. Рыбин Ю.И. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением/ Ю.И. Рыбин, А.И. Рудской, A.M. Золотов.- Санкт-Петербург: Наука, 2004.- 640с.

45. Рыбин, Ю.И. Анализ поперечной осадки цилиндрической заготовки тремя бойками в условиях обобщенной плоской деформации/ Ю.И. Рыбин, А.Н. Скорняков, В.В. Стрелецкий // Известия АН СССР, Металлы. — 1984. -№4.

46. Смитлз К. Дж. Металлы. /Справ, изд.; пер. с англ. М.: Металлургия, 1980.- 447с.

47. Соболев, Ю.В. Изготовление крупной роторной поковки с низкой переходной температурой из стали 35ХНЗМФА / Ю.В. Соболев и др. // Энергомашиностроение.-1981.-№7.-С. 27-29

48. Соболев, Ю.В. Раскисление стали 35ХНЗМФА для крупной роторной поковки углеродом под вакуумом / Ю.В. Соболев и др.// Сталь.-1980.-№1.-С. 976-977.

49. Стромберг А.Г. Физическая химия. Учеб. для хим. спец. вузов. /А.Г. Стромберг, Д.П. Семченко. М.: Высшая школа.-2001.-527с.

50. Сулягин, В.Р. К вопросу формирования качества донной части крупных кузнечных слитков. /В.Р. Сулягин, Р.В. Сулягин. // Электрометаллургия.- №5.- 2004.- С. 39-42.

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

52. Тарабаев, Л.П. Формирование дендритной структуры при направленной кристаллизации тройных сплавов. / Л.П. Тарабаев, В.О. Есин // Металлы.- №4.- 2001 г. С. 39-45

53. Тимошенко С.П. Теория упругости/ С.П. Тимошенко, Дж. Гудьер.- М.: Наука, 1975.-575С.

54. Тюрин В.А. Теория и процессы ковки слитков на прессах.- М.: Машиностроение, 1979.- 240 с.

55. Тулепова И.В. Химический анализ неметаллических включений в сталях и сплавах. Руководящие материалы для лабораторий машиностроительных заводов. / И.В. Тулепова и др.; под ред. к.т.н. Б.И. Бекетова, д.х.н. И.П. Харламова. М.: ДХК,1978 г.-93с.

56. Форх, К. Целенаправленные изменения состава стали 26NiCrMoV145. / К. Форх, К. Фишер, К.-Х. Пиль.//Черные металлы.-1981.-№15.-С. 21-25

57. Фридляндер, И.Н. Как растут кристаллы. /И.Н. Фридляндер. // Металловедение и термическая обработка металлов.-№9.-2003.-С.6-10

58. Флеминге М. Процессы затвердевания. М.: Мир, 1997.- 427с.

59. Фолькер В. Выделение газов и образование подкоркорвых пузырей при разливке и затвердевании спокойной стали / // С. 14-24

60. Фрактография и атлас фрактограм. /Справ, изд.; под. ред. Дж. Феллоуза.; пер. с англ.- М.: Металлургия, 1982.- 491с.

61. Хворинов Н. И. Кристаллизация и неоднородность стали.-М: Машгиз, 1958.-392 с.

62. Хохлов, В.В. Теоретический анализ «аномальных» явлений, протекающих при высокотемпературном окислении сплавов Fe-Cr, Fe-Ni, Fe-Ni-Cr. / В.В. Хохлов и др. // Защита металлов. том 40.- №1.- 2004.-С.68-73

63. Цепелев, B.C. Влияние на свойства 38ХНЗМ2ФА особенностей выплавки и раскисления. / B.C. Цепелев и др. // Сталь.-№9.- 2000 Г.-С.74-76

64. Чалмерс Б. Теория затвердевания М.: Металлургия, 1968.- 266с.

65. Явойский В.И. Газы и включения в стальном слитке. М.: Металлургиздат, 1955.- 252с.

66. Явойский В.И. Металлургия стали. Учебник для вузов./ В.И. Явойский.- М.: Металлургия. 1983.- 584с.

67. Изготовление 200-т вала генератора из 435-т кузнечного слитка / Черные металлы-1985 .-№ 13. -С. 29-30

68. Исследование процесса затвердевания и качества металла кузнечного слитка с отношением H/D=l и конусностью 16 %, весом 142 тонны из стали 25ХНЗМФА: Отчет о НИР: А-40.- Москва-Ленинград.-1976.- 137с.

69. Разработка технологии производства слитков массой до 520 т / Отчет о НИР НПО ЦНИИТМАШ.- 1990.- Р.2 №22.- 165с.

70. Поковки из гигантских слитков диаметром 3550 мм и весом 400 тонн / Международная конференция по ковке // Часть 1 Производство и усовершенствование металлургического процесса /Пер с англ.- Черри Хилл, Нью-Джерси, США. октябрь 1972.-194с.

71. Basu В., Singh А К 1997 Role and characterization of double-diffusive convection during solidification of binary alloys. Proc. 3rd ISHMT-ASME Heat & Mass Transfer Conf. and 14th Natl. Heat & Mass Conf., IIT, Kanpur, pp 129-141

72. Bergman M. I., Fearn D R, Bloxham J, Shannon M C 1997 Convection and channel formation in solidifying Pb-Sn alloys. Metall Mater. Trans. A28: 859866

73. Bishop H. F., C. G. Ackerlind and W. S. Pellini: Trans. Am. Foundry Soc., 60 (1952), 818.

74. Brody H.D., M.C. Flemings. Solute Redistribution in Dendritic Solidifications. Transactions of the Metallurgical Society of Aime. Volume 236.- 1966.-p.614-624.

75. Cabrera-Marrero J.M., V. Carreno-Galindo, R.D. Morales and F. Chavez-Alcala. Macro-Micro Modeling of the Dendritic Microstructure of Steel Billets Processed by Continuous Casting. ISIJ International, Vol.38 (1998), No.8, p. 812-821.

76. Choudhary S. K., Ghosh A 1994 A study of morphology and macrosegregation in continuously cast steel billets. Iron Steel Inst. Jap. Int. 34: 338-345

77. Choudhary S. K., Mazumdar D 1995 Mathematical modelling of fluid flow, heat transfer and solidification phenomena in continuous casting of steel. Steel Res. 66: 199-205

78. Clyne T.W., W. Kurz Solute Redistribution during Solidification with Rapid Solid State Diffusion. Metallurgical Transactions A, volume 12A, 1981. -p.965-971.

79. DuPont J. N. Microstructural Development and Solidification Cracking Susceptibility of a Stabilized Stainless Steel. Welding research supplement, 1999.-p.253-263

80. Flemings M. C. 1974 Solidification processing (New York: McGraw Hill)

81. Flemings M. C. 1990 Segregation in castings and alloys. Proc. Elliott Symp. (Iron & Steel Soc) pp 216-235

82. Flood S. C., Hunt J D 1988 Columnar to equiaxed transition. Metals handbook 9th edn (Am. Soc.Mater. Int.) vol. 15, pp 130-136

83. Fredriksson H., Olsson A 1986 Mechanism of transition from columnar to equiaxed zone in ingots. Mater. Sci. Technol. 2: 508-516

84. Ghosh A. Segregation in cast products. Sadhana, Vol. 26, Parts 1 & 2, February-April 2001, pp. 5-24.

85. Goyal R. K., Ghosh A 1992 Centreline segregation in continuously cast steel billets. Trans. Indian Inst. Metals 45: 303-314

86. Gu J. P., Beckermann C. 1999 Simulation of convection and macrosegregation in a large steel ingot. Metall. Mater. Trans. A30: 1357-1367

87. Gu J.P., Beckermann C. Simulation of Convection and Macrosegregation in a Large Steel Ingot. Metallurgical and materials transactions A. Volume 30A, 1999.-p.l357-1366

88. Harste K. and Klaus Schwerdtfeger. Shrinkage of Round Iron-Carbon Ingots during Solidification and Subsequent Cooling. ISIJ International, Vol. 43 (2003), No. 7, pp. 1011-1020

89. Himemiya T. Micro-Segregation along the Monovariant Line in a Ternary Eutectic Alloy System. Materials Transactions, Vol. 44, No. 5, 2003, p. 811 -818

90. Himemiya T. and Waldemar Wolczynski. Solidification Path and Solute Redistribution of an Iron-Baset Multi-Component Alloy with Solute Diffusion in the Solid. Materials transactions volume 43, no. 11.-2002, pp 2890-2896

91. Imagumbai M. and Tetsuo Takeda. Influence of Calcium-treatment on Sulfide- and Oxide-inclusion in Continuous-cast Slab of Clean Steel-Dendrite Structure and Inclusions. ISIJ International, Vol.34 (1994) No.7, p. 574-583.

92. Imagumbai M. Relationship between Primary- and Secondary-dendrite Arm Spacing of C-Mn Steel Uni-directionally Solidified in Steady State. ISIJ International, Vol.34 (1994) No.12, p. 986-991.

93. Kobayashi S. Mathematical Analysis of Solute Redistribution during Solidification Based on a Columnar Dendrite Model. Transactions ISIJ, vol.28, 1988.-p.728-735.

94. Kim K. H., Tae-jung Yeo, Kyu Hwan Oh and Dong Nyung LEE. Effect of Carbon and Sulfur in Continuously Cast Strand on Longitudinal Surface Cracks. ISIJ International. Vol, 36 (1996), No. 3, pp. 284-289

95. Lacaze J., Lesoult G 1999 Modelling and development of microsegregation during solidification of an Al-Cu-Mg-Si alloy. Iron Steel Inst. Jap. Int. 39: 658-664

96. Li M., Mori T, Iwasaki H 1999 Effect of solute convection during macrosegregation in Pb-Sn binary alloys during upward directional solidification. Iron Steel Inst. Jap. Int. 39: 33-38

97. Lipton J., Kurtz W, Heinemann W 1983 Concast Tech. News 22: 4

98. Miyazawa K., Schwerdtfeger K 1981 Macrosegregation in continuously cast steel slabs -preliminary theoretical investigation on the effect of steady state bulging. Arch. Eisenw. 52:415-422

99. Moore J. J. 1984 Review of axial segregation in continuously cast steel. Continuous casting (ed.) J J Moore (Iron & Steel Soc.) vol. 3, pp 11-20

100. Ohnaka I. Mathematical Analysis of Solute Redistribution during Solidification with Diffusion in Solid Phase. Transactions ISIJ, vol.26,1986.-p. 1045-1051.

101. Ohnaka 1.1988 Microsegregation and macrosegregation. Metals handbook 9th edn (Am. Soc. Mater.Int.) vol. 15, pp 136-141

102. Phanikumar G. and K. Chattopadhyay. Solidification microstructure development. Sadhana, Vol. 26, Parts 1 & 2, February-April 2001, pp. 25-34.

103. Pellini W. S.: Foundry, 80 (1952), 125.

104. Prescott P. J., Incropera F P 1996 Convection heat and mass transfer in alloy solidification. Adv. Heat Transfer 28: 231-328

105. Radovik Z., Lalovic M, Tripkovic M, Branislav J 1999 Forming of positive macrosegregation during steel ingot solidification. Iron Steel Inst. Jap. Int. 39: 329-334

106. Roy Т. K., Choudhary S K, Ghosh A 1992 Tool and alloy steels pp 365-372

107. Scheil E. Bemerkungen zur Schichtkristallbildung. Zeitschrift fur Metallkunde.-1942.-s. 70-73.

108. Schneider M. C., Beckermann С 1995 Simulation of micro-/macrosegregation during solidification of a low-alloy steel. Iron Steel Inst. Jap. Int. 35: 665-672

109. Singh A. K., Basu В 1995 Mathematical modelling of macrosegregation of iron carbon binary alloy: role of double diffusive convection. Metall Mater. Trans. B26: 1069-1081

110. Singh A. K., Basu В 2000 On convection in mushy phase and its effect on macrosegregation. Metall. Mater. Trans. A31: 1687-1692

111. Steiner J. E. Large Forging Ingots, a Processing Overview. 15th International Forgemasters Meeting. Kobe City, Japan, October 26-29, 2003.-pp.39-42

112. Thomson R.C., J.S. James, D.C. Putman. Modelling microstructural evolution and mechanical properties of austempered ductile iron. Materials Science and Technology, vol. 2000.-p. 1412-1419

113. Tsuchida Y. et al 1984 Trans. Iron Steel Inst. Jap. 24: 899

114. Voller V.R. and C. Beckermann. A Unified Model of Microsegregation and Coarsening. Metallurgical and materials transactions a volume 30a, august 1999—pp.2183-2189

115. Yamada H., Takenouchi T, Takahashi T, Funazaki M, Iwadate T, Nakada S. 1995 Influence of alloying elements on the segregation of high purity CrMoV steel. Iron Steel Inst. Jap. Int. 35: 686-692

116. Won Y. M. and Brian G. Thomas. Simple Model of Microsegregation during Solidification of Steels. Metallurgical and materials transactions a volume 32a, july 2001—pp. 1755-1767

117. Zarudi, L. C. Zhang. Modelling the structure changes in quenchable steel subjected to grinding. Journal of materials science 37, 2002, p. 4333 4341