автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Исследование тепловых процессов формирования слитков из жаропрочных сплавов в изложницах с целью автоматизации проектирования технологии их изготовления

На правах рукописи

ПЕТРОВ ДМИТРИИ НИКОЛАЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ СЛИТКОВ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ В ИЗЛОЖНИЦАХ С ЦЕЛЬЮ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 МАЙ 2011

Москва, 2011 г.

4847200

Работа выполнена в ГОУ ВПО «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К. Э. Циолковского на кафедре «Системы автоматизированного проектирования и технологии литейного производства».

Научный руководитель:

доктор технических наук Смыков Андрей Федорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Батышев Александр Иванович

кандидат технических наук Денисов Анатолий Яковлевич

Ведущее предприятие: ОАО НИАТ (г. Москва).

Защита состоится « 9 » июня 2011 года в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.110.05 при ГОУ ВПО «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К. Э. Циолковского, по адресу:

121552 Москва, ул. Оршанская, д. 3, аудитория №523А, корп. А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «МАТИ» - РГТУ имени К. Э. Циолковского.

Ваш отзыв на автореферат диссертации в одном экземпляре, заверенный печатью организации, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Телефон для справок: 8 (499) 141-94-95. Автореферат разослан « 5о » о.пу>е.л9 2011 года.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ Диссертационного Совета Д 212.110.05 к.т.н., доц. Палтиевич А.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В отечественном заготовительном производстве одной из главных проблем является повышение качества жаропрочных сплавов, предназначенных для изготовления ответственных деталей турбин ГТД и ГТУ, а также повышение технико-экономической эффективности производства. Одним из путей решения указанной проблемы является создание ресурсосберегающих технологий с применением технологических средств воздействия, позволяющих управлять затвердеванием слитков и обеспечивать требуемое качество.

Применение неавтоматизированных методов для проектирования таких технологий неэффективно, поскольку экспериментальный поиск рациональных параметров литья требует привлечения значительных материальных ресурсов, связан с продолжительными сроками и не гарантирует достижения цели.

В значительной мере решение данной проблемы зависит от эффективности применяемых систем автоматизированного моделирования (САМ) и систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) литья. Проектирование технологии производства слитков с использованием САМ литейных процессов, которые в последнее время получили широкое распространение на многих отечественных моторостроительных предприятиях для фасонного литья, представляется нецелесообразным из-за высокой стоимости таких программ, сложностью работы с ними и повышенными требованиями к техническим возможностям ПЭВМ. Кроме этого, САМ не позволяют напрямую рассчитывать параметры технологии.

В настоящее время, несмотря на достаточно большое число разработанных математических моделей (ММ) затвердевания литых заготовок для разных способов литья, проблема реализации корректных ММ в САПР ТП, позволяющих решать задачи оптимизации технологических процессов получения крупногабаритных отливок, в том числе слитков, специальными способами литья остается актуальной.

Практическая значимость темы подтверждается ее выполнением в рамках НИОКР 2007-2008 г.г. в ОАО «ВИЛС» - «2007/1-9» «Модернизация технологии производства слитков диаметром до 500 мм из сплава ЭИ698 с целью повышения выхода годного» и 2008/3-3 «Усовершенствование технологической оснастки и технологии литья литых заготовок диаметром

90 мм из сплавов типа ЖС, ВЖЛ и ЧС с целью повышения КИМ и исключения шлаковых включений».

Цель работы: повышение эффективности технологической подготовки производства и качества слитков из жаропрочных сплавов путем разработки и внедрения системы автоматизированного проектирования технологических процессов их литья с применением средств воздействия на формирование плотных литых заготовок в изложницах.

Для реализации указанной цели в работе поставлены следующие основные задачи исследований:

1. На основе тепловой теории литья разработать математическую модель, позволяющую описать изменение температурного поля тонкостенной изложницы в процессе затвердевания слитка при его плотном контакте с формой и через зазор;

2. Разработать методику расчета затвердевания слитков с учетом особенностей их формирования в ограниченной в тепловом отношении форме;

3. Разработать методику расчета технологических средств воздействия (конусности, переменной толщины стенки изложницы, тепловой изоляции на наружной поверхности изложницы и комбинации этих средств) на направленность затвердевания и непрерывность питания слитков;

4. Провести анализ влияния технологических параметров процесса литья слитков (толщины стенки изложницы, температуры заливки сплава, начальной температуры изложницы, величины расхода расплава при разливке) и эффективности применения различных технологических средств воздействия на их затвердевание;

5. Разработать методику расчета размеров прибыли и провести анализ эффективности работы разных типов прибылей;

6. Разработать алгоритмы расчетных методик и осуществить их объединение в пакет прикладных программ (ППП) для автоматизированного проектирования технологических процессов литья слитков;

7. Провести производственное опробование разработанного ППП с целью его передачи в промышленную эксплуатацию.

Научная новизна работы:

- математическая модель, позволяющая определять эффективный эквивалентный коэффициент аккумуляции теплоты формой, учитывающий стадийность формирования слитка (этапы плотного контакта слитка с изложницей и с зазором);

- методика затвердевания слитков в изложницах на основе синтеза решений гидравлических и тепловых задач литья, учитывающих скорость заполнения расплавом формы, начальное распределение температуры расплава в форме после заливки и теплообмен слитка с ограниченной в тепловом отношении формой на разных стадиях его формирования;

- методика управления направленностью затвердеванием и питанием слитков с целью обеспечения их заданной плотности.

Практическая значимость работы заключается в разработке пакета прикладных программ для автоматизированного проектирования технологических процессов литья слитков из жаропрочных никелевых сплавов в изложницы с применением технологических средств воздействия на их бездефектное формирование.

Проведена оценка эффективности применения разных типов прибылей и технологических средств воздействия на формирование плотных слитков широкой номенклатуры.

ППП технологических процессов литья слитков из жаропрочных никелевых сплавов апробирован и передан в промышленную эксплуатацию в ОАО «ВИЛС».

Результаты работы используются в учебном процессе «МАТИ»-РГТУ имени К.Э. Циолковского.

Производственное опробование

Результаты работы внедрены на предприятии ОАО «ВИЛС».

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских н.т.к. «Новые материалы и технологии» (г. Москва, 2006, 2008, 2010 г.г.), Всероссийских н.п.к. «Применение ИПИ - технологий в производстве» (г. Москва, 2007, 2008, 2009, 2010 г.г.), Российской н.т.к. «Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве» (г. Рыбинск, 2007 г.), н.п.к. «Инженерные системы 2009» (г. Москва).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 15 работ (из них 3 статьи в журнале «Технология легких сплавов», 1 статья в журнале «Литейщик России», входящих в список научных журналов, рекомендованных ВАК).

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 213 страницах, состоит из введения, 4 глав, общих выводов, библиографического списка из 123 наименований российских и зарубежных источников, 3 приложений, 17 таблиц и 68 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность проблемы, приведена общая характеристика работы, представлены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ литературных данных о применении в литейном производстве ММ формирования отливок, описывающих различные процессы, протекающие при затвердевании жидкого металла. Отмечается, что наибольшее развитие получили ММ теплового взаимодействия отливки и формы. Анализ рассмотренных работ показывает, что аналитическое решение большинства краевых задач теплопроводности не удается найти даже при относительно простых краевых условиях. В этой связи для решения ММ преимущественно используют численные методы расчета с применением ЭВМ.

Представленный обзор публикаций показывает, что в настоящее время как за рубежом, так и в отечественном машиностроении при проектировании технологий литья широкое распространение получили системы анализа, т.е. системы моделирования литейных процессов. Моделирование литейных процессов включает в себя дифференциальные уравнения: гидравлических расчетов течения расплава в форме; температурных полей в отливке, форме и стержне; фазовых превращений; ликвационных процессов; термических напряжений и др. САМ, кроме высокого уровня информативности, характеризуются достаточно высокой степенью достоверности расчетов. Однако САМ не обладают возможностью напрямую рассчитывать параметры технологии, что наряду с высокой стоимостью является серьезным недостатком.

Системы синтеза или САПР ТП, предназначены для оптимизации параметров литейных процессов. В системах этого вида применяют различные расчетные методы, в том числе и аналитические решения затвердевания отливок на основе интегрального метода теплового баланса. Такие системы применяют для поиска рациональных условий литейной

технологии. Область применения таких систем - производства с ограниченной номенклатурой отливок.

Литературный обзор показал, что инженерная методика расчета формирования слитков из жаропрочных никелевых сплавов в изложницах для САПР ТП отсутствует, т.к. не создана достаточная методологическая база для решения оптимизационных задач заполнения изложницы расплавом, последовательности затвердевания слитков, определения оптимальных размеров прибыльных надставок и средств воздействия для управления питанием слитков.

На основании анализа литературных данных сформулирована цель и поставлены задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке расчетных методик заполнения и затвердевания сплава в изложнице при получении слитков из жаропрочных сплавов. В соответствии с представленной на рис. 1 схемой технологического процесса получения слитков выделены характерные этапы заполнения

Рис. 1. Схема технологического процесса получения слитков в изложнице

1 - тигель;

2 - расплав в тигле;

3 - разливочная воронка;

4 - крышка прибыльной надставки;

5 - керамический материал надставки;

6 - прибыльная надставка;

7 - изложница;

8 - поддон;

9 - расплав, заполнивший изложницу

изложницы, на каждом из которых происходит снижение температуры расплава: 1 - при истечении расплава из поворотного тигля в разливочную воронку (от Тзал до ТО; 2-е открытой поверхности расплава в воронке (от Т1 до Т2); 3 - прохождение расплава через воронку с учетом прогрева керамики и тепловых потерь с ее открытой поверхности (от Т2 до Т3); 4 - в струе расплава в зависимости от высоты ее падения (от Т3 до Т4); 5 - на участках формы (от Т4 до Т5).

Для решения указанных задач предварительно производится декомпозиция слитка по его высоте на равные фиксированные объемы, каждому из которых присваивается порядковый номер от 1 до п, прибыль нумеруется (п+1). Высота фиксированного (малого) объема определяется из условия зоны действия прибыли. Для математического описания совокупности процессов заполнения и затвердевания слитка ММ предложено формализовать в следующем виде:

5 5 р

I <Г= I

к=1 к=1 j=l

п + 1/ \ п + 1 т

I (9" + С>з)= X С> КНг

¡ = 1 ¡ = 1 Г = 1

Начальное условие:

Тме (0,х) = Тзал, Тф(0,х) = Т1нач, Тос(0,х) = Т2нач,

(о. х)=о;

Граничное условие

Тме (т,х) = Г(т), \Уме (т',х)=ф)

(1)

где: £<3', ^(СГ+Сз) - соответственно изменение теплосодержания движущегося металла и заполнившего фиксированный объём в изложнице и прибыли, Дж; к - участки движения расплава; р - схемы теплообмена потока расплава с контактирующей средой; г - схемы теплообмена сплава с контактирующей средой при его затвердевании; (п+1) - количество фиксированных объемов по высоте изложницы с учетом прибыльной части слитка; т - схемы теплообмена малых объемов сплава с контактирующей средой при их затвердевании; Тме - температура сплава, К; Тзал - температура заливки сплава, К; Тф - температура изложницы, К; Тос - температура окружающей среды К; Т2тч, Т1„ач - начальные температуры формы и среды,

К; wмe - скорость потока расплава, м/с; т - время, с; т' - время движения расплава, с.

Расчет продолжительности заполнения изложницы расплавом выполнен с применением решений задач литейной гидравлики на основе уравнения Бернулли, а также с использованием методики Б.Б. Гуляева для определения коэффициента расхода расплава через разливочную воронку.

Расчет начального распределения температуры сплава после окончания разливки выполнен путем последовательного решения уравнений теплового баланса для каждого из рассмотренных этапов заполнения на основании принципа суперпозиции.

Для учета влияния прогрева разливочной воронки протоком расплава использовано уравнение Г.Ф. Баландина, которое для данного случая преобразовано к виду:

Т3=Т2-Р2(Т2-Т2Н)(1-А1), (2)

где Т3 - температура расплава на выходе из керамической воронки, К; Р2- коэффициент, учитывающий проток расплава через разливочную воронку; Т2н - начальная температура воронки, К; А1 - комплексное выражение.

Для расчета продолжительности затвердевания слитка предложена методика, учитывающая тепловое взаимодействие слитка с изложницей, как при плотном контакте, так и после образования зазора. Схема распределения температуры в изложнице представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Схема распределения температуры в изложнице

Для составления ММ принята общая схема аналитического решения задачи о формировании отливки, рассматриваемая в тепловой теории литья. Сопряженная задача теплообмена в системе отливка-форма заменяется задачей формирования отливки с заданием на ее поверхности граничного условия третьего рода. ММ температуры стенки изложницы описывается дифференциальным уравнением Фурье при соответствующих начальных и граничных условиях:

дт2(х,т) 52 ~~Л 2~

Т2 (х, т).

Эх2

О < х < 52,

(3)

Начальное условие: Т2 (х, 0) = Т2н Граничные условия:

1 этап [0, тк] Плотный контакт слитка с изложницей: Т2(0, тк) = Тр

ох

2 этап [тк, т3] Зазор между слитком и изложницей:

-,2^) = ас[т2(52,т3)-Тс] ах

где: Т2 - температура изложницы, К; а2, Х2 - коэффициенты температуропроводности и теплопроводности изложницы, м2/с и Вт/(м-К); 52 - толщина стенки изложницы, м; Т2„ - начальная температура изложницы, К; Тр - температура на внутренней поверхности изложницы, К; ас - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изложницы в окружающую среду, Вт/(м2-К); р - коэффициент теплопередачи между слитком и изложницей, Вт/(м2-К).

Время затвердевания фиксированных объемов слитка определяется на основе эффективного эквивалентного коэффициента аккумуляции теплоты изложницей, учитывающего ограниченность изложницы в тепловом отношении для каждого из двух последовательно протекающих этапов пропорционально временной доли каждого из них:

\2

1*-

4АС-В 2А

тк т3

Ьэф.экв. = Ьэф.к (Тк+Тз) + Ьэф.з (Тк + ь) '

где: А, В и С - комплексы, полученные в результате преобразований статей теплового баланса; 4х - коэффициент, учитывающий влияния перепада температуры по сечению слитка на время затвердевания; ЬЭфК и ЬЭф.3 -коэффициенты аккумуляции теплоты изложницей при затвердевании слитка при плотном контакте с изложницей и с зазором, соответственно, Вт с1Л/(м2-К); тк и т3 - время затвердевания слитка при плотном контакте с изложницей и с зазором, соответственно, с.

Сравнение результатов расчета слитков из сплава ГЫ792 с данными «РгосаБЪ) подтверждает удовлетворительную адекватность разработанной методики расчета затвердевания слитков из жаропрочных никелевых сплавов в изложницах и возможность ее применения для решения технологических задач. Относительное отклонение результатов машинного эксперимента и расчетов по разработанной методике не превышает 7%.

В третьей главе рассмотрены методики расчета геометрических размеров прибыли и технологических средств воздействия на непрерывность питания слитка. Размеры прибыли определяются на основании отношения, предложенного Ю.А. Нехендзи:

где тзп- время затвердевания прибыли; т3 - время затвердевания подприбыльного массива слитка. Величина р для отливок из жаропрочных никелевых сплавов находится экспериментально и составляет 1,4-1,8.

Для уточненного расчета рациональных размеров прибыли используется уравнение ее теплового баланса, составленное по принципу суперпозиции и имеющее следующий общий вид для основных типов прибылей:

где 0П - теплота, выделенная при затвердевании прибыли, Дж; <Зпф - теплота, отведенная контактным теплообменом из прибыли в прибыльную надставку, Дж; (Зпт - теплота, отведенная теплопроводностью в слиток, Дж; <3[и - теплота, отведенная лучеиспусканием в окружающую среду через открытую поверхность прибыли, Дж.

На основе данной методики разработаны алгоритм и программа расчета размеров прибыли. Спроектирована прибыль для слитка диаметром 400 и

(6)

С^Рпф + Рпт + С)

ПЛ '

(7)

высотой 1850 мм из сплава ЭИ698 и проведена ее экспериментальная проверка.

В этой же главе выполнен расчетный анализ эффективности работы прибылей в зависимости от вариантов их исполнения. Установлено, что применение для футеровки прибыльной надставки волокнистых керамических материалов (АЫйех, ОигаЫапке^ ШВП-350) взамен традиционных огнеупорных материалов (шамот) при производстве слитков позволяет увеличить КИМ на 10-15 % за счет более низких теплофизических свойств. Показано, что с увеличением относительной толщины стенки изложницы (Х2/Х1 = 1-Ь21Т>2, где В2 - внутренний диаметр изложницы) происходит снижение объема прибыли независимо от применяемого теплоизоляционного материала. При этом уменьшение объема прибыли наиболее заметно при увеличении Х2/Х1 с 0,2 до 0,4. В диапазоне толщин стенки изложницы от 0,4 до 0,6 уменьшение прибыли менее выражено, а увеличение толщины стенки от 0,6 до 0,8 практически не сказывается на ее объеме. Такая зависимость находится в прямой корреляции с изменением продолжительности затвердевания слитка от относительной толщины стенки изложницы. Аналогичная зависимость наблюдается при увеличении толщины керамического материала надставки.

Проведены исследования влияния некоторых конструктивных вариантов исполнения прибыльной надставки (рис. 3 а, б) на величину объема прибыли.

Рис. 3. Схема цилиндрической (а) и обратной конической прибыльных надставок (б) (1 - керамическая вставка; 2 - кольцо для установки разливочной воронки; 3 - металлическая обойма; 4 - цапфы обоймы; 5 - верхняя полка; 6 - нижняя полка)

Анализ результатов показал, что для уменьшения объема прибыли более эффективным является экранирование открытой поверхности прибыли за счет применения верхней полки (рис. 4). Применение нижней полки также способствует некоторому снижению объема прибыли за счет уменьшения площади контакта прибыли со слитком. Использование комбинированного варианта прибыли (с верхней и нижней полками) является наиболее экономичным вариантом с точки зрения КИМ.

Ю/п, %

8,5----1---|----1---I----1---1----1---г

Рис. 4. Зависимость относительного объема цилиндрической прибыли (КУП) от варианта ее исполнения для слитка 0,25x1,2 м при толщине стенки изложницы 0,05м (1-е нижней полкой, 2-е верхней полкой, 3-е верхней и нижней полками, 4 - без применения полок)

КУП=(100-УП)/ (Уп +У0 ; (8)

где Уп - объем прибыли, м0; V] - объем слитка, м3.

Сравнительный анализ конфигурации прибылей выявил, что с точки зрения КИМ самой выгодной по геометрии является прибыль с обратной конусностью (рис.5 б). При этом с увеличением конусности ( ап ) объем прибыли уменьшается из-за уменьшения ее открытой поверхности при одновременном увеличении средней толщины стенки керамической вставки. Применение прибыли с прямой конусностью без экранирования верхней поверхности приводит к значительному росту ее объема даже при малых значениях ап. Причем по своей эффективности такие прибыли значительно уступают даже цилиндрическим прибылям с неэкранированной верхней поверхностью.

Рис. 5. Зависимость относительного объема прибыли от ее геометрии для слитка размером 0,25x1,2 м (1 - с обратной конусностью, 2-е прямой конусностью, 3-е прямой конусностью и экранированием верхней поверхности, 4 - цилиндрическая)

Проведенные расчеты показали, что увеличение начальной температуры вставки способствует уменьшению объема прибыли за счет снижения интенсивности теплообмена, обусловленной уменьшением разности температур на поверхностях контакта расплава со вставкой. Причем для конической вставки эффект от увеличения ее начальной температуры проявляется в меньшей степени, чем для цилиндрической.

В этой же главе приведена методика расчета формирования плотного слитка с применением основных (тепловая изоляция или краска на наружной поверхности изложницы, толщина ее стенки, конусность изложницы) и дополнительных (температура заливки расплава, начальная температура формы, а также средства, влияющие на величину расхода при заливке -диаметр сливного отверстия стаканчика и уровень расплава в воронке) технологических средств воздействия. Для оценки вероятности образования усадочных дефектов по высоте слитка использован критерий непрерывности фильтрационного питания Кц. Проверка непрерывности питания производится в нескольких (п) поперечных сечениях слитка ] = Нп, проходящих по границам фиксированных объемов. Соответственно для каждого ]-го сечения рассчитывается значение критерия К^ , которое затем сравнивается с критическим значением (К^)^ для данной марки сплава. Таким образом, условие непрерывности питания имеет вид:

14

КЕ^СК^, (9)

К§;=уу/у2^, (10)

где Уу - скорость охлаждения в >ом сечении слитка, К/с; у^ - скорость затвердевания в]-ом сечении слитка, м/с.

На базе этой методики разработаны алгоритмы и программы расчетов параметров основных и дополнительных технологических средств воздействия на затвердевание слитка. Проведен анализ эффективности этих средств на непрерывность питания слитка. Показано, что изменения температуры заливки сплава, начальной температуры изложницы и скорости разливки в пределах интервалов, рекомендованных для литья жаропрочных сплавов, оказывают незначительное влияние на время затвердевания слитков. Установлено, что лимитирующим технологическим параметром, определяющим время затвердевания слитка, является относительная толщина стенки изложницы (Х2/Х1). При этом наибольшее сокращение продолжительности затвердевания слитка наблюдается при увеличении относительной толщины стенки изложницы с 0,2 до 0,4 (рис. 6). При дальнейшем утолщении стенки изложницы с 0,4 до 0,6 время затвердевания слитка уменьшается менее интенсивно, и наконец, с увеличением стенки с 0,6 до 0,8 влияние становится незначительным.

Ро

Рис. 6. Зависимость критерия Фурье (Ро) от относительной толщины

изложницы

В заключение главы рассмотрено влияние тепловой изоляции наружной поверхности изложниц на продолжительность и направленность

затвердевания слитка, а также конусности, переменной толщины стенки формы и комбинации этих средств. Расчетные данные показывают (рис. 7), что применение тепловой изоляции эффективно только при Х2/Х1 = 0,2...0,4 и не оказывает влияния на продолжительность затвердевания слитков в толстостенных изложницах. Отмечено, что для обеспечения непрерывного питания слитков в ряде случаев требуются комплексные решения по применению технологических средств воздействия.

0 1 2 3 4 5 6 7

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Рис. 7. Зависимость критерия Фурье (Ко) от толщины тепловой изоляции (5ИЗ) (Х2/Х1: 1 - 0,2; 2 - 0,4; 3 - 0,6; 4 - 0,8)

В четвертой главе представлена общая характеристика и структура САПР ТП литья слитков, построенная на основе разработанных расчетных методик, и реализованная в виде пакета прикладных программ для ПЭВМ. Система объединяет три расчетные подсистемы: затвердевания фиксированных объемов слитка, параметров прибыли и технологических средств воздействия (рис. 8).

В первой подсистеме ППП с учетом распределения температуры по высоте слитка в конце его заливки рассчитываются продолжительность затвердевания фиксированных объемов слитка, при этом одновременно проверяется выбранная температура заливки, а также анализируется последовательность затвердевания и непрерывность питания слитка по его высоте. Во второй подсистеме оптимизируются размеры прибыли, в третьей -осуществляется расчет параметров технологических средств воздействия на затвердевание участков отливки. Каждая подсистема объединяет

Рис.8. Блок-схема ГТПП проектирования технологического процесса литья слитков из жаропрочных сплавов

определенную группу программ: программы первой группы (ТА1КАЬ, ТЯА8Р, ТАигАТУ), программы второй группы (ЛРШВ) и программы третьей группы (БЯУг).

В блок-схеме связь между разными группами программ строится по их назначению в зависимости от последовательности решения технологических задач. Причем, некоторые результаты расчетов программ первой группы являются исходными данными для программ второй группы, второй - для третьей.

Представленная структура ППП не является жесткой, и по необходимости может быть реализована без привлечения третьей подсистемы, либо дополнена модулями по новым технологическим решениям (например, изменения схемы заливки изложницы, конфигурации прибыли, средств воздействия и др.) или другими подсистемами (например, подсистем формирования технологической документации, машинной графики и др.).

Расчет прибыли и технологических средств воздействия осуществляется в соответствии с разработанными методиками и программами их реализации, описанными в главе 3. Окончательное решение о выборе параметров технологического процесса принимают по результатам анализа КИМ и себестоимости слитка.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На основе теоретического анализа расчетных методик затвердевания отливок в керамических и металлических формах при их гравитационной заливке с использованием методов приближенных расчетов процессов теплопроводности и классической теории теплообмена разработана методика расчета продолжительности затвердевания слитков из жаропрочных никелевых сплавов в изложницах.

2. Основу разработанной методики составляет синтез математических моделей начального распределения температуры расплава после заполнения изложницы, учитывающих особенности теплообмена потока с контактирующей средой на разных этапах заполнения формы при переменном и постоянном напорах жидкого металла, а также затвердевания слитков в ограниченные в тепловом отношении изложницы (с учетом охлаждающего влияния поддона), учитывающих особенности формирования слитка на этапах плотного его контакта с изложницей и после образования зазора за счет введения эффективного эквивалентного коэффициента аккумуляции теплоты формой.

3. Разработаны алгоритмы и программы расчетов на ПЭВМ начальной температуры расплава в изложнице и продолжительности затвердевания слитков. С привлечением САМ «Ргоса5Ъ> проведена проверка достоверности и адекватности расчетной методики, показавшая удовлетворительную корреляцию результатов машинного эксперимента и расчетов, выполненных по разработанной методике. Относительное отклонение времени затвердевания рассмотренных слитков различного диаметра не превышает 7%, что позволяет использовать данную методику для решения технологических задач.

4. Выполнен расчетный анализ влияния технологических параметров литья слитков (толщина стенки изложницы, начальная температура изложницы, температура и скорость разливки сплава) на продолжительность их затвердевания, установлены причины рассматриваемых зависимостей на основе температурных полей слитка и изложницы. Показано, что лимитирующим технологическим параметром, определяющим время затвердевания слитка, является относительная толщина стенки изложницы (Х2/Х1). При этом наибольший эффект сокращения продолжительности затвердевания слитка наблюдается при увеличении относительной толщины стенки изложницы с 0,2 до 0,4.

5. На основе анализа серийных технологических процессов литья слитков из литейных и деформируемых жаропрочных сплавов определен характер и причины возникновения в них дефектов усадочного происхождения. Разработана методика расчета геометрических размеров местных и коллективных прибылей для литья слитков, обеспечивающих локализацию в них усадочной раковины, по результатам расчета которой выполнена сравнительная оценка эффективности прибылей в зависимости от их конструктивного исполнения, материалов и температуры прибыльных надставок, а также даны рекомендации по выбору теплоизоляционного материала и конструкции прибыли. Адекватность методики расчета прибылей подтверждена результатами экспериментов.

6. На основе критерия фильтрационного питания разработаны методика и алгоритм расчета технологических средств воздействия (конусности, переменной толщины стенки изложницы, тепловой изоляции на наружной поверхности изложницы и комбинации этих средств) на непрерывность питания слитков. По результатам расчетного анализа эффективности указанных технологических средств установлено, что применение тепловой изоляции на наружной поверхности изложницы эффективно только для тонкостенных изложниц с относительной толщиной стенки Х2/Х 1=0,2-^0,4

вследствие незначительной их теплоаккумулирующей способности. Кроме того, определена область эффективного применения цилиндрических изложниц с переменной толщиной стенки - H/D < 4.

7. На основе полученных в данной работе методик, алгоритмов и программных модулей расчетов заполнения формы расплавом, продолжительности затвердевания и непрерывности питания литых заготовок в ограниченные в тепловом отношении металлические формы, технологических средств воздействия на затвердевание осуществлена разработка модульной САПР ТП литья слитков из жаропрочных сплавов в изложницы, реализованная на ПЭВМ в виде пакета прикладных программ. Производственное опробование разработанных программ и их использование для проектирования серийных технологических процессов подтвердили удовлетворительную адекватность расчетов.

8. Использование результатов работы позволило в серийном производстве предприятия ОАО «ВИЛС» полностью устранить брак слитков по наличию усадочной раковины, разработать и внедрить ресурсосберегающую технологию производства слитков диаметром 400 мм и массой 1860 кг из жаропрочного деформируемого сплава ЭИ698, что обеспечило повышение сквозного КИМ и увеличение штучного выхода годного штампованных заготовок дисков (за счет сокращения брака по наличию неметаллических включений) на 5% по сравнению с заводской технологией. Кроме того, результаты работы используются в учебном процессе «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского, о чем имеются соответствующие акты.

Основные результаты работы представлены в следующих публикациях:

1. Смыков А.Ф. Формирование плотной структуры электродов и рафинирование жаропрочных никелевых сплавов от неметаллических включений [Текст] / Петров Д.Н. // Материалы н.т.к. «Новые материалы и технологии», Москва, «МАТИ»-РГТУ. -2006г. Т.1, - С. 41-42.

2. Петров Д.Н. Особенности формирования плотной структуры литой прутковой заготовки [Текст] / Гарибов Г.С., Авдюхин С.П., Карягин Д.А. // Технология легких сплавов, 2006г. №4, -С.57-60.

3. Смыков А.Ф. Автоматизированная оптимизация технологии производства литых расходуемых электродов из жаропрочных сплавов [Текст] / Петров Д.Н., Бережной Д.В.// Труды пятой Всероссийской н.п.к.

20

«Применение ИПИ - технологий в производстве», Москва, «МАТИ»-РГТУ. -2007г.-С. 135-137.

4. Петров Д.Н. Разработка ресурсосберегающей технологии производства расходуемых электродов из жаропрочных никелевых сплавов [Текст] / Смыков А.Ф., Бережной Д.В. // Материалы Российской н.т.к. «Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве», Рыбинск, РГАТА. -2007г. Т.1, -С.79-81.

5. Смыков А.Ф. Математическая модель процесса формирования плотного слитка [Текст] / Бережной Д.В., Петров Д.Н. // Труды шестой Всероссийской н.п.к. «Применение ИПИ - технологий в производстве», Москва, «МАТИ»-РГТУ. -2008г. - С. 47-49.

6. Смыков А.Ф. Разработка технологии производства слитков из жаропрочных сплавов [Текст] / Петров Д.Н., Бережной Д.В. // Материалы н.т.к. «Новые материалы и технологии», Москва, «МАТИ»-РГТУ.-2008г. Т.1, -С. 60-61.

7. Смыков А.Ф. Метод для автоматизированного проектирования технологического процесса литья слитков из жаропрочных сплавов в изложницах [Текст] / Петров Д.Н., Бережной Д.В. // Металлургия машиностроения, 2009г. №2. С. 43-47.

8. Смыков А.Ф. Автоматизированная разработка технологии производства слитков из жаропрочных сплавов [Текст] / Петров Д.Н., Фоченков Б.А. // Литейщик России, 2009г. №11. С.25-27.

9. Смыков А.Ф. Расчетная методика для САПР ТП литья слитков из жаропрочных сплавов в изложницах [Текст] / Петров Д.Н., Бережной Д.В. // Труды н.п.к. «Инженерные системы 2009», Москва, РУДН. -2009г. - С. 425430.

10. Петров Д.Н. Разработка ресурсосберегающей технологии производства крупногабаритных слитков из жаропрочных деформируемых никелевых сплавов [Текст] / Голубкин A.M. // Технология легких сплавов, 2009г. №2. - С.77-80.

11. Петров Д.Н. Математическая модель процесса теплообмена слитка с изложницей при его затвердевании [Текст] / Смыков А.Ф., Бережной Д.В. // Труды седьмой Всероссийской н.п.к. «Применение ИПИ - технологий в производстве», Москва, «МАТИ»-РГТУ.-2009г. - С. 91-93.

12. Петров Д.Н. Применение технологических средств воздействия при проектировании на ЭВМ технологий литья слитков из жаропрочных сплавов [Текст] / Смыков А.Ф., Бережной Д.В. II Труды восьмой Всероссийской н.п.к.

21

«Применение ИПИ — технологий в производстве», Москва, «МАТИ»-РГТУ,-2010г.-С. 31-35.

13. Петров Д.Н. Влияние материала прибыли на ее размеры при получении слитков из жаропрочных сплавов [Текст] / Смыков А.Ф., Бережной Д.В. // Материалы н.т.к. «Новые материалы и технологии», Москва, «МАТИ»-РГТУ.-201 Or. Т.1, - С. 35.

14. Смыков А.Ф. Технологические средства воздействия при литье слитков из жаропрочных сплавов [Текст] / Петров Д.Н. // Материалы н.т.к. «Новые материалы и технологии», Москва, «МАТИ»-РГТУ.-2010г. Т.1, - С. 38.

15. Петров Д.Н. Методика расчета параметров прибыли для САПР ТП литья слитков из жаропрочных сплавов [Текст] / Смыков А.Ф., Бережной Д.В., Голубкин A.M. // Технология легких сплавов, 2011г. №1. -С.64-68.

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Особенности серийной технологии изготовления слитков из жаропрочных никелевых сплавов методом вакуумной индукционной плавки.

1.2. Технологические средства воздействия на последовательность затвердевания и непрерывность питания при литье слитков.

1.3. Критериальная оценка направленности затвердевания и непрерывности питания отливок.

1.4. Математическое моделирование литейных процессов.

1.5. Применение автоматизированных расчетных систем для проектирования технологических процессов литья.

1.6. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК И МОДУЛЕЙ РАСЧЕТОВ ЗАПОЛНЕНИЯ И ЗАТВЕРДЕВАНИЯ СПЛАВА В ИЗЛОЖНИЦЕ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ СЛИТКОВ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ

2.1 Математическая модель процесса формирования слитка.

2.2 Методика расчета температуры расплава при заполнении им изложницы

2.3. Алгоритм и программные модули расчета распределения температуры в расплаве после заполнения им формы.

2.4. Методика расчета затвердевания слитка в изложнице.

2.5. Алгоритм и программные модули расчета затвердевания слитка в изложнице

2.6. Проверка адекватности расчетной методики.

2.7. Краткое заключение.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК И МОДУЛЕЙ РАСЧЕТОВ ПРИБЫЛИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗАТВЕРДЕВАНИЕ СЛИТКОВ

3.1. Технологические решения для получения плотных слитков из жаропрочных сплавов в изложницах.

3.2. Методика, алгоритм и программа расчета размеров прибыли.

3.3. Методика, алгоритм и программа расчета технологических средств воздействия для получения плотного слитка.

3.4. Краткое заключение.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ППП ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ СЛИТКОВ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ

4.1. Основы построения ППП проектирования технологических процессов литья слитков.

4.2. Автоматизированная разработка ресурсосберегающей технологии для литья крупных слитков из жаропрочных деформируемых сплавов.

4.3. Краткое заключение.

Метод вакуумной индукционной плавки (ВИЛ) с последующей свободной разливкой расплава в стальные и чугунные изложницы является основным способом производства слитков из жаропрочных сплавов на основе железа и никеля. Так, на долю слитков, отлитых этим методом, приходится свыше 50% от общего объема производства стали в СНГ [114].

Применение этого способа литья позволяет получать слитки прямой и конической конфигурации различного профиля - круглого, квадратного, прямоугольного, массой от десятков килограмм до ста тонн. Слитки из литейных жаропрочных никелевых сплавов применяют в качестве шихты при производстве фасонных отливок на моторостроительных заводах. Слитки из деформируемых сплавов подвергают последующему вакуумному дуговому переплаву, из которых затем методами пластической деформации, чаще всего штамповкой, изготавливают заготовки деталей широкой номенклатуры, преимущественно ответственного назначения.

В настоящее время наблюдается неуклонный рост цен практически на все компоненты никелевых жаропрочных сплавов - никель, кобальт, молибден, ниобий, вольфрам и другие металлы. Поэтому проблема разработки и внедрения в производство новых ресурсосберегающих технологий становится весьма актуальной. Кроме того, в условиях высокой конкуренции металлургические предприятия для укрепления своих позиций на рынках сбыта вынуждены не только повышать технико-экономические показатели, в первую очередь, выход годного (коэффициент использования металла), но и улучшать качество продукции.

Вместе с этим, значительные резервы экономии металла заложены в организации рациональной технологии литья слитков ВИП, обеспечивающей сокращение объема технологических отходов. В технологии производства слитков отходы образуются за счет отрезки прибыльной части слитка и при механической обработке их боковой поверхности, причем на долю головной обрези приходится до 60^70% от суммарного количества отходов. Применение прибыльных надставок из традиционных огнеупорных материалов не позволяет достигать КИМ выше 75-^-85%. Кроме того, эффективность таких надставок часто оказывается недостаточной, что приводит к появлению в слитках дефектов усадочного происхождения — протяженных усадочных раковин и развитой осевой пористости. Указанные дефекты приводят к вторичному загрязнению слитков неметаллическими включениями при их резке, что резко ухудшает качество шихтовых и деформированных заготовок. Образование усадочных дефектов зависит от целого ряда факторов: размеров прибыли и слитка, теплофизических свойств материалов надставок, изложниц и их конструкции, параметров технологических процессов литья и др. Все это необходимо учитывать при разработке технологий.

Одним из направлений ресурсосбережения является создание технологий с применением технологических средств воздействия, позволяющих управлять затвердеванием литых заготовок и обеспечивать тем самым их получение без усадочных дефектов. Это позволяет снизить издержки производства с одной стороны, и в значительной мере повысить качество слитков с другой. В сложившихся условиях применение неавтоматизированных методов для проектирования таких технологий представляется нецелесообразным, поскольку экспериментальный поиск рациональных параметров литья требует привлечения значительных материальных ресурсов, связан с продолжительными сроками и не гарантирует достижения цели.

Проектирование технологии производства узкопрофильной продукции, например слитков, с использованием систем автоматизированного моделирования (САМ) литейных процессов, которые в последнее время получили широкое распространение на многих отечественных моторостроительных предприятиях для фасонного литья, представляется нецелесообразным из-за высокой стоимости таких программ, сложностью работы с ними и повышенными требованиями к техническим возможностям ПЭВМ. Кроме этого САМ не позволяют напрямую рассчитывать параметры технологии.

В этой связи, одним из способов решения указанной проблемы является направление САПР ТП, основанное на использование интегральных зависимостей, полученных решением дифференциальных уравнений теплообмена в отливке и между отливкой и формой. Этот расчетный метод не требует громоздких вычислений и значительной памяти ПЭВМ. Его применение позволяет разрабатывать САПР ТП для разных отливок и способов их литья с достаточной для принятия проектных решений точностью. Такого рода опыт накоплен при автоматизированном проектировании отливок из легких сплавов в песчаных формах [70, 71], кокилях [68], из жаропрочных сплавов для ЛВМ [67] и др.

Получение плотных, без усадочной раковины и пористости слитков, в том числе и крупногабаритных из жаропрочных сплавов возможно, если обеспечить направленное затвердевание и непрерывное питание расплава по их высоте за счет выбора эффективных технологических средств воздействия. Следует отметить, что простое увеличение объема прибыли, как правило, не обеспечивает полную локализацию усадочных дефектов в ней. Поэтому требуется комплексный подход по корректировке технологического процесса изготовления слитков в каждом конкретном случае. Существенной экономии сплава можно добиться только при создании и внедрении в производство научно обоснованных расчетных методик и программ на их основе, позволяющих рассчитывать параметры технологического процесса литья.

На основании изложенного проблема разработки метода расчета технологических параметров литья разных по габаритам, массе и назначению слитков из жаропрочных никелевых сплавов в изложницы с применением средств воздействия на их качество является весьма актуальной. Решению указанной проблемы, составляющему основу создания САПР ТП литья слитков, посвящена настоящая работа.

Для достижения поставленной цели разработана методика расчета затвердевания слитков из жаропрочных сплавов в изложницах, ограниченных в тепловом отношении. На основе этой методики разработаны алгоритмы и программы расчета на ПЭВМ продолжительности затвердевания слитков и автоматизированного проектирования технологических средств воздействия на непрерывность их питания.

Научную новизну диссертационной работы составляют:

- математическая модель, позволяющая определять эффективный эквивалентный коэффициент аккумуляции теплоты формой, учитывающий стадийность формирования слитка (этапы плотного контакта слитка с изложницей и с зазором);

- методика затвердевания слитков в изложницах на основе синтеза решений гидравлических и тепловых задач литья, учитывающих скорость заполнения расплавом формы, начальное распределение температуры расплава в форме после заливки и теплообмен слитка с ограниченной в тепловом отношении формой на разных стадиях его формирования;

- методика управления направленностью затвердевания и питания слитков с целью обеспечения их заданной плотности.

Практическую ценность работы составляет пакет прикладных программ расчетов на ПЭВМ затвердевания слитков из жаропрочных сплавов в изложницах, геометрических размеров прибыли и параметров технологических средств воздействия. На их основе создана САПР ТП литья слитков из литейных и деформируемых жаропрочных никелевых сплавов.

Результаты работы прошли промышленное опробование, используются в производстве и в учебном процессе.

Общие выводы

1. На основе теоретического анализа расчетных методик затвердевания отливок в керамических и металлических формах при их гравитационной заливки с использованием методов приближенных расчетов процессов теплопроводности и классической теории теплообмена разработана методика расчета продолжительности затвердевания слитков из жаропрочных никелевых сплавов в изложницах.

2. Основу разработанной методики составляет синтез математических моделей начального распределения температуры расплава после заполнения изложницы, учитывающей особенности теплообмена потока с контактирующей средой на разных этапах заполнения формы при переменном и постоянном напорах жидкого металла, а также затвердевания слитков в ограниченные в тепловом отношении изложницы (с учетом охлаждающего влияния поддона) учитывающая особенности формирования слитка на этапах плотного его контакта с изложницей и после образования зазора за счет введения эффективного эквивалентного коэффициента аккумуляции теплоты формой.

3. Разработаны алгоритмы и программы расчетов на ПЭВМ начальной температуры расплава в изложнице и продолжительности затвердевания слитков. С привлечением САМ «РгосаБ!» проведена проверка достоверности и адекватности расчетной методики, показавшая удовлетворительную корреляцию результатов машинного эксперимента и расчетов, выполненных по разработанной методике. Относительное отклонение времени затвердевания рассмотренных слитков различного диаметра не превышает 5 %, что позволяет использовать данную методику для решения технологических задач.

4. Выполнен расчетный анализ влияния технологических параметров литья слитков (толщина стенки изложницы, начальная температура изложницы, температура и скорость разливки сплава) на продолжительность их затвердевания, установлены причины рассматриваемых зависимостей на основе температурный полей слитка и изложницы. Показано, что лимитирующим технологическим параметром, определяющим время затвердевания слитка, является относительная толщина стенки изложницы (Х2/Х1). При этом наибольший эффект сокращения продолжительности затвердевания слитка наблюдается при увеличении относительной толщины стенки изложницы с 0,2 до 0,4.

5. На основе анализа серийных технологических процессов литья слитков из литейных и деформируемых жаропрочных сплавов определен характер и причины возникновения в них дефектов усадочного происхождения. Разработана методика расчета геометрических размеров местных и коллективных прибылей для литья слитков, обеспечивающих локализацию в них усадочной раковины, по результатам расчета которой выполнена сравнительная оценка эффективности прибылей в зависимости от их конструктивного исполнения, материалов и температуры прибыльных надставок, а также даны рекомендации по выбору теплоизоляционного материала и конструкции прибыли. Адекватность методики расчета прибылей подтверждена результатами экспериментов.

6. На основе критерия фильтрационного питания разработаны методика и алгоритм расчета технологических средств воздействия (конусности, переменной толщины стенки изложницы, тепловой изоляции на наружной поверхности изложницы и комбинации этих средств) на непрерывность питания слитков. По результатам расчетного анализа эффективности указанных технологических средств установлено, что применение тепловой изоляции на наружной поверхности изложницы эффективно только для тонкостенных изложниц с относительной толщиной стенки Х2/Х1=0,2-Н3,4 вследствие незначительной их теплоаккумулирующей способности. Кроме того, определена область эффективного применения цилиндрических изложниц с переменной толщиной стенки -Н/О < 4.

7. На основе полученных в данной работе методик, алгоритмов и программных модулей расчетов заполнения формы расплавом, продолжительности затвердевания и непрерывности питания литых заготовок в ограниченные в тепловом отношении металлические формы, технологических средств воздействия на затвердевание осуществлена разработка модульной САПР ТП литья слитков из жаропрочных сплавов в изложницы, реализованная на ПЭВМ в виде пакета прикладных программ. Производственное опробование разработанных программ и их использование для проектирования серийных технологических процессов подтвердили удовлетворительную адекватность расчетов.

8. Использование результатов работы позволило в серийном производстве предприятия ОАО «ВИЛС» полностью устранить брак слитков по наличию усадочной раковины, разработать и внедрить ресурсосберегающую технологию производства слитков диаметром 400 мм и массой 1860 кг из жаропрочного деформируемого сплава ЭИ698, что обеспечило повышение сквозного КИМ и увеличение штучного выхода годного штампованных заготовок дисков (за счет сокращения брака по наличию неметаллических включений) на 5% по сравнению с заводской технологией. Кроме того, результаты работы используются в учебном процессе «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского, о чем имеются соответствующие акты.

1.C., Голубев В.М., Рубцов Ю.А. и др. Эффективность использования макрохолодильников при отливке слитков // Сталь, №10, 1996, с.18-19.

2. Акбердин A.A., Бабенко A.A., Саренков К.З. и др. Разливка стали с применением шлакообразующих смесей. // Сталь. -№6, 2010, -С.36-38.

3. Анисович Г.А. Затвердевание отливок. Минск: Наука и техника, 1979.-232с.

4. Багмутов В.П., Захаров И.Н. Математическое моделирование тепловых процессов в ходе затвердевания крупного стального слитка // Сталь, 2006, №3, с.28-33.

5. Бакуменко С.П., Гуляев Б.Б., Верховцев Э.В. Снижение отходов стального слитка. М.: Металлургия, 1967. 217с.

6. Баландин Г.Ф. Основы теории формирования отливки: В 2 ч. -М.: Машиностроение.-Ч. 1, 1976.-328с.-4.2, 1979.-355с.

7. Баландин Г.Ф. Проблемы использования ЭВМ в литейном производстве // Литейное производство.-1985.-№11.-С.2-5.

8. Баландин Г.Ф. Состояние и перспективы математической теории формирования отливок. // Литейное производство. 1980, №1.-с.6-9.

9. Баландин Г.Ф. Теория формирования отливки. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э Баумана, 1998.-360с.

10. Баландин Г.Ф. Формирование кристаллического строения отливок. М.: Машиностроение, 1973.-288с.

11. Беда Н.И., Зусман Л.М., Птичник В.Д. и др. // Сталь, 1967, №4, с.326-327.

12. Боришанский В.М., Кутеладзе С.С. И др. Жидкометаллические теплоносители, М.: Атомиздат, 1976. -328с.

13. Булат В.А., Кренделев В.Н., Осипов В.П. и др. Опробование при разливке стали теплоизолирующей смеси на основе диатомитовых пород // Сталь,11, 1997, c.21.

14. Вайсс К., Огородникова A.M., Попов A.B. Компьютерный инженерный анализ отливок в программе WinCast. Тенденции в литейном производстве. // Литейное производство. 2002. №7.-с.25-26.

15. Вареник В.И., Чабан В.М. и др. Об опыте отливки крупных слитков спокойной стали в уширенные книзу изложницы без теплоизоляционных засыпок и плит // Сталь, №11, 1996, с.23-25.

16. Василевский П.Ф. Технология стального литья. М.: Машиностроение, 1974.-408с.

17. Васильев В. А. Физико-химические основы литейного производства: учебник.: Изд-во МГАТУ, 1994.-320с.

18. Васькин В.В., Кропотин В.В., Обухов A.B., Ощепкова С.А. Литейные технологии XXI века на вашем столе. // Литейное производство.- 2000.-№2.-с.29-31.

19. Вейник А.И. Теория затвердевания отливки. М.: Машгиз, 1963.-300с.

20. Вейник А.И. Теплообмен между слитком и изложницей. М.: 1959. 357с.

21. Великанов Г.Ф., Примак И.Н., Десницкий В.В., Русинов А.П. Автоматизированное проектирование оптимальной технологии изготовления отливок // Литейное производство. 1985. №1 l.-с.31-51.

22. Верховцев В.В. Использование систем Power Shape и Solid Cast на Ивановском литейно-механическом заводе // Литейное производство. 2003. №1.-с.39.

23. Волкомич A.A., Слободина И.А., Трухов А.П., Сорокин Ю.А. САПР «Отливка». Расширение возможностей и особенности применения в производственных условиях. Труды пятого съезда литейщиков России, М.: Радуница. 2001, с.266-267.

24. Галенко П.К., Кривилев М.Д. Изотермический рост кристаллов в переохлажденных бинарных сплавах. // Математическое моделирование,2000. №11, c.l7-37.

25. Голоденко H.H., Дремов B.B., Недопекин Ф.В. Математическое моделирование затвердевания металла в клинообразной изложнице с учетом естественной конвекции. // Инженерно-физический журнал. -№3, 2010, -С.478-484.

26. Горбунов А.Д., Рыжов А.Ф. Исследование усадки металла при плазменном обогреве прибыльной части затвердевающего слитка. // Теория и практика металлургии. -№1-2, 2010, -С.27-30.

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

28. Гуляев Б.Б. Теория литейных процессов. Л.: Машиностроение, 1976. -216с.

29. Десницкая Л.В. Математическая модель затвердевания крупных стальных отливок// Сб. науч. трудов С.-Петербургского инс-та машиностр. 1999, №1, с.48-52.

30. Десницкий В.В. Автоматизированное проектирование технологии изготовления отливок. Л.: Изд. ЛГУ, 1987.-164с.

31. Десницкий В.В., Грузных И.В., Гуляев В.В. Направленное затвердевание тонкостенных отливок. // Литейное производство. 1972, №11.-е. 12-14

32. Долбенко Е.Г., Побежимов П.И., Смирнов А.П., Назаратин В.В. Условия получения плотных крупных отливок. // Литейное производство. 1979, №12. -С.18-19.

33. Дюдкин Д.А., Крупман Л.И., Максименко Д.М. Усадочные раковины в стальных слитках и заготовках. М.: Металлургия, 1983, 137с.

34. Есьман Р.И., Жмакин Н.П., Щуб Л.И. Расчеты процессов литья. Минск: Выш. школа, 1977.-264с.

35. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизации стали. М.: Металлургия, 1876, 552с.

36. Ефимов Г.В. О возможности экономии металла за счет утепления прибыльной части аморфными материалами // Процессы литья. 2000, №4, с.42-49.

37. Журавлев В.А., Колодкин В.М. и др. Система автоматизированного проектирования технологии металлургических процессов кристаллизации. // Литейное производство. 1986, №4. с.27-28.

38. Журавлев В.А., Колодкин В.М. Теория двухфазной зоны фундамент САПР литейных технологий. // Труды ЛПИ, №5.-с.6-15

39. Каблов Е.М. Литые лопатки газотурбинных двигателей (глава 6). М.: «МИСИС», 2001.-632с.

40. Калиниченко A.C., Княжище М.А., Кравченко Е.В. Расчет процесса затвердевания тонкостенной отливки в массивном кокиле // Металлургия.-Минск, 1983.-№17-с.28-30.

41. Камышев Г.Н., Екименко В.Н., Коростелев А.Г и др. Использование сталеплавильного шлака для утепления прибыльной части слитка // Сталь, №10, 1995, с.23-24.

42. Кановалов B.C. Металлургическая и горно-рудная промышленность, 1972, №4, с.11-12.

43. Кац Э.Л. Технологические процессы управления затвердевания при оитье лопаток газовых турбин. Докт. диссертация.-М.:1986.-555с.

44. Колодкин М.В., Перевертин В.Н., Безносов В.Ю. и др. Реконструкция сталеплавильного производства ОАО «Буммаш». Тр. 8-го конгресса сталеплавильщиков. М. 2005, с.252-253.

45. Краткая справка по системе ProCast. Компьютерное моделирование литейных процессов: // Тр. ЦНИИМ, вып.З.-СПб.: НТЦ «Информтехника», 1998.-c.29.

46. Ларин М.А., Ульянов В.А., Гущин В.Н., Китаев Е.М. Улучшение качества стальных слитков при снижении циркуляции затвердевающего металла. // Тр. НГТУ, т.50, Изд-во Нижегор. гос. техн. ун-та, 2005, с.94-95.

47. Левада А.Г., Макаров Д.Н., Антонов В.И. и др. Утепляющая надставка для прибыльной части слитка: Патент 2368455 Россия, МПК В 22 В D 7/10.

48. Литье по выплавляемым моделям. / Изд. 4-е под ред. В.А. Озерова, М.-.Машиностроение, 1994.-448с.

49. Ломазов C.B., Ковтун Н.М., Глотов Е.Б., Маркова Г.А. Оптимизация литья в кокиль крупногабаритных отливок // Литейное производство.-1987.-№4.-с.25-26.

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

51. Милюков C.B. Науч.тр./ Магниторский горно-металлургический институт. Магниторск: МГМИ, 1972, вып. 115, с.76-86

52. Михеев М.А. Основы теплопередачи. М. Л.: Госэнергоиздат, 1949. -396с.

53. Моисеев В.В., Махнев М.И., Морозов Г.И. и др. Совершенствование технологии формирования прибыльной части слитка. // Сталь. -№7, 2010, -С.26-28.

54. Моисеев B.C. Расчеты средств воздействия на затвердевание отливок в САПР литейной технологии. // Литейное производство. 1995, №12. С.21-23

55. Моисеев B.C., Неуструев A.A. Методология автоматизированного проектирования литнтково-питающих систем отливок. // Литейное производство.-1992.-№12.-с.9-10.

56. Моисеев B.C., Неуструев A.A. Прикладная программа расчета затвердевания отливок из низкотеплопроводных сплавов. // Литейное производство.-1990.-№10.-с.5.

57. Негода A.B., Козырев H.A., Теплоухов Г.М. и др. Получение закрытойусадочной раковины при разливке на машинах непрерывного литья заготовок // Изв. вузов. Чер. металлургия. 2002, №4, с.34-35.

58. Негода A.B., Царев В.Ф., Козырев H.A. и др. Влияние температурно-скоростных режимов на качество непрерывнолитых блюмов рельсовой стали // Сталь, №3, 2000, с.20-22.

59. Неуструев A.A. Автоматизированное проектирование технологии литья легких сплавов // Литейное производство.-1985.-№11-е. 13-15

60. Неуструев A.A. Методология компьютерного проектирования отливки // Повышение качества и интенсификация производства отливок на основе применения ЭВМ: Материалы краткосрочного семинара 28-29 ноября.-Ленинград, 1989.С.З-6.

61. Неуструев A.A. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов литейного производства. // Энциклопедия машиностроения. ТомШ-2. М.: Машиностроение, 1996.-С.584-599.

62. Неуструев A.A. Формализация условий фильтрационного питания литых заготовок. // Обработка легких и специальных сплавов. Сб. ВИЛС. М., 1996. -С.228-238.

63. Неуструев A.A., Данков В.И. Применение уравнения Бернулли для расчета разветвленных литниковых систем. // Сб. XV научно-практической конференции литейщиков Западного Урала. Пермь: 1989.-С.58-61.

64. Неуструев A.A., Макарин B.C., Моисеев B.C., Пантюхин В.П. Пакеты прикладных программ САПР ТП литейного производства. // Литейное производство.-1988.-№ 10.-е. 11-13.

65. Неуструев A.A., Моисеев B.C. Автоматизированное проектирование технологических процессов литья.- М.: МГАТУ, 1994.-256с.

66. Неуструев A.A., Смыков А.Ф. Автоматизированный расчет отливок в формах по выплавляемым моделям // Проблемы литейной технологии. Сб. научных трудов. Пермь: ППИ, 1991.-С.43-48.

67. Неуструев A.A., Черный В.А. Расчет затвердевания отливок в кокилях. // Литейное производство.-1992.-№ 12.-е. 10.

68. Нехедзи Ю.А. Стальное литье. М.: Машиностроение, 1948.-768с.

69. Пантюхин В.П., Неуструев A.A., Ковалев Ю.Г. Анализ затвердевания тепловых узлов отливок // Вопросы теории и технологии литейного производства. Сб.науч.трудов ЧПИ№264. Челябинск: 1981.-е.60-64.

70. Пантюхин В.П., Неуструев A.A., Ковалев Ю.Г. Затвердевание металла в углах песчаных форм с галтелями. // Сб. «Прогрессивные материалы и процессы в литейном производстве». Ярославль: ЯПИ, 1981.-с.52-55.

71. Петров Д.Н., Гарибов Г.С., Авдюхин С.П., Карягин Д.А. Особенности формирования плотной структуры литой прутковой заготовки. // Технология легких сплавов. -№4, 2006, -С.57-60.

72. Петров Д.Н., Голубкин A.M. Разработка ресурсосберегающей технологии производства крупногабаритных слитков из жаропрочных деформируемых никелевых сплавов. // Технология легких сплавов. -№2, 2009, -С.77-80.

73. Петров Д.Н., Смыков А.Ф., Бережной Д.В. Автоматизированная оценка эффективности средств воздействия на затвердевание слитков в изложницах. // Металлургия машиностроения. 2011, -№3, -С. 12-14.

74. Петров Д.Н., Смыков А.Ф., Бережной Д.В. Влияние материала прибыли на ее размеры при получении слитков из жаропрочных сплавов. // Материалы н.т.к. «Новые материалы и технологии».М.: «МАТИ», 2010, Т. 1, С. 35.

75. Петров Д.Н., Смыков А.Ф., Бережной Д.В. Математическая модель процесса теплообмена слитка с изложницей при его затвердевании. // Труды седьмой Всероссийской н.п.к. «Применение ИЛИ технологий в производстве». М.: «МАТИ», -2009, - С. 91 - 93.

76. Петров Д.Н., Смыков А.Ф., Бережной Д.В. Применение технологических средств воздействия при проектировании на ЭВМ технологий литья слитков из жаропрочных сплавов. // Труды восьмой Всероссийской н.п.к.

77. Применение ИЛИ технологий в производстве». М.: «МАТИ», -2010, - С. 31-35.

78. Петров Д.Н., Смыков А.Ф., Бережной Д.В., Голубкин A.M. Методика расчета параметров прибыли для САПР ТП литья слитков из жаропрочных сплавов. // Технология легких сплавов. -№1, 2011, -С.64-68.

79. Пилюшенко B.JL, Смирнов А.Н., Носов Е.Г. Улучшение качества кузнечных слитков путем управления процессами макроликвации // Сталь, №3, 1995, с.18-21.

80. Проблемы стального слитка. М.: Металлургия, 1969. 648с.

81. Процессы затвердевания. Нью-Йорк. -1974. Пер. с англ. - М.: Мир, 1977, -424с.

82. Рабинович Б.В. Введение в литейную гидравлику. М.: Машиностроение, 1966.-423с.

83. Равочкин A.C. Совершенствование методики проектирования литниковых систем для отливок "Лопатка ГТД" на основе исследования процесса заполнения. Канд. Диссертация. Рыбинск. 2006. -149с.

84. Разливка стали в слитки и их качество: Науч.тр. / МЧМ СССР. М.: Металлургия, 1974, вып.№3, 110с.

85. Разливка стали в слитки и их качество: Науч.тр. /МЧМ СССР. М.: Металлургия, 1972, вып.1. -144с.

86. Рыжиков A.A. Теоретические основы литейного производства. М.Свердловск: Машгиз, 1961,-447с.

87. Рысев М.А. Практические аспекты компьютерного моделирования литейных процессов // Литейное производство, 2001, №6, с.31-33.

88. Савельев К.Д., Голод В.М., Луковников Д.А. и др. Применение термодинамического моделирования литейных сплавов. // Литейное производство. 2001, №6, с.26-30.

89. Самойлович Ю.А., Котляревский Е.М. // Сталь, 1970, №12, с. 1086-1088.

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

91. Селянин И.Ф., Куценко А.И., Приходько А.Г. и др. Влияние толщины затвердевшей корочки и прогретого слоя формы на скорость кристаллизации отливок // Приложение к журналу «Литейное производство». 2002.-№9;с.2-4.

92. Скребцов A.M., Петренко Д.И., Жук В.И. Интенсивность теплопотерь с поверхности изложницы, их влияние на конвекцию расплава и последовательно-объемную кристаллизацию слитка стали. // Процессы литья, 2000, №4, с.21-29.

93. Смыков А.Ф. Развитие теории, разработка и внедрение автоматизированного проектирования технологических процессов литья по выплавляемым моделям газотурбинных лопаток. Докт. диссертация.- М.: 2005.-389с.

94. Смыков А.Ф., Бережной Д.В., Петров Д.Н. Математическая модель процесса формирования плотного слитка. // Труды шестой Всероссийской н.п.к. «Применение ИЛИ технологий в производстве». М.: «МАТИ», -2008, - С. 47 -49.

95. Смыков А.Ф., Петров Д.Н. Технологические средства воздействия при литье слитков из жаропрочных сплавов. // Материалы н.т.к. «Новые материалы и технологии».М.: «МАТИ», -2010, Т. 1, С. 38.

96. Смыков А.Ф., Петров Д.Н., Бережной Д.В. Метод для автоматизированного проектирования технологического процесса литья слитков из жаропрочных сплавов в изложницах. // Металлургия машиностроения. -2009, -№2, С. 4347.

97. Смыков А.Ф., Петров Д.Н., Бережной Д.В. Расчетная методика для САПР ТП литья слитков из жаропрочных сплавов в изложницах. // Труды н.п.к. «Инженерные системы 2009».М.:РУДН, 2009, С. 425-430.

98. Смыков А.Ф., Петров Д.Н., Фоченков Б.А.Автоматизированная разработкатехнологии производства слитков из жаропрочных сплавов. // Литейщик России. -2009, -№11, С.25-27.

99. Тайц Н.Ю. Технология нагрева стали. М.: Металлургиздат, 1950. -450с.

100. Тихомиров М.Д. Основы моделирования литейных процессов. // Литейное производство. 1998, №4. с.30-34.

101. Тихомиров М.Д. Основы моделирования литейных процессов. Системы синтеза литейной технологии и их отличие от систем моделирования литейных процессов // Литейное производство. 2004. №2.-с.28-31.

102. Тихомиров М.Д., Сабиров Д.Х. Численное моделирование образования горячих трещин в отливках из алюминиевых сплавов. // Литейное производство.-1992.-№6.-с.32-33.

103. Токарев В.А., Неуструев A.A., Токарев А.И. Расчет зоны действия прибыли и размеров технологического напуска при литье сплавов в песчаные формы. // Прогрессивная технология и применение ЭВМ в литейном производстве. -Ярославль, 1989. -С.20-29.

104. Усовершенствование технологии разливки стали на УНРС // Нац. металлургия, 2005, №6, с.64-67.

105. Физико-химические свойства элементов: Справочник / под ред. Самсонова Г.В. Киев: Наукова думка, 1965. 806с.

106. Хаазе Р., Зенин А. Современные шлакообразующие смеси для сифонной и непрерывной разливки стали // Чер. Металлургия. 2005, №7, с.43-45

107. Чабан В.М., Вареник В.И. и др. Качество спокойной стали разлитой в уширенные книзу изложницы без теплоизоляционных плит // Сталь, №1, 1995, с.22-23

108. Чистяков В.В., Малахов А.Г., Честных В.А., Шатульский A.A. Теория заполнения форм расплавом. М.: Машиностроение, 1995.-192с.

109. Шабанов В.Б., Задорожный В.И., Багун О.П. Автоматизированная разработка технологии изготовления отливок в единичном имелкосерийном производстве // Литейное производство. 2000, №2,-с.32-33.

110. Шарапов И.М. Система кодирования данных при автоматизированном проектировании графических документов технологических процессов литья // Литейное производство. 1986.№11.-с.34-35.

111. Шатульский A.A. Развитие теории заполнения форм литья по выплавляемым моделям и средств управления формированием макроструктуры отливок типа «лопатка» из жаропрочных сплавов.: Докт. дисс. -Рыбинск: 2001.

112. Шпак Е. Практическое применение систем компьютерного моделирования литейных процессов // Литейщик России. 2002. №7/8.-с.56-59.

113. Эльдарханов A.C., Ефимов В.А., Баталов М.А. Вибрационная обработка затвердевающей стали // Сталь, №9, 1997, с. 18-21.

114. Энциклопедический словарь по металлургии: Справочное издание. В 2-х т. /Н.П.Лякишев и др. М.: «Интермет Инжиниринг», 2000.-412 с.

115. Balliet Martin. Gießverfahrens zur Herstellung eines Gußteils. Патент 19918005 Германия, опубл. 2000.

116. Bond B.J., Jackman L.A., Ballantyne A.S. Method for producing large diameter ingots of nickel base alloys. Пат. 6416564 США, опубл. 2002.

117. Grozdanie V. Numencal of solidification of cast steel cylinder. Metalargya, Zagreb, 2000. 09. №4, c.285-287.

118. Li Chun-long, Jiang Mao-fa, Wang Bao-feu. Влияние комплексного электромагнитного перемешивания металла в процессе непрерывной отливки блюмов на качество внутреннего строения. Natur. Sei. 2003. 24. №7, с.677-680, КНР, пер. с англ.

119. Longa W/ Obliczanie procesu wymiany ciepfa w ukfadzie pfaskim odlew -szczelina kokila — otoczenie kokili // Przeglad odlewnictwa. -1980/-№7.-s.l93-198.

120. Rappaz M., Pequet С. Modeling of Porosity Formation Using a Mushy Zone Refinement Method. Metalls and Mater. Soc.2000. 52, №11, c.l 11.

121. Song Tuhua. О затвердевании отливок. China Mech. Eng. 2000. 11. №10, с. 1098-1 111. КНР, пер. с англ.

122. Yigit F., Hector L.G. Critical wavelengths for gap nucleation in solidification. J. Appl. Mech. 2000. 67, №1, p.77-86.

123. Zhu Xian-gi, Tagn Zong-cheng. Расчет литниковых систем для крупных отливок. Anhui institute of Mechanical and Electrical. 2000.15, №4, c.49-52. КНР, пер. с англ.