автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование внеосевой ликвационной неоднородности в крупных кузнечных слитках и поковках

На правах рукописи

0и347ВЭ03

ШЕЛУХИНА Юлия Михайловна

Исследование внеосевой ликвационной неоднородности в крупных кузнечных слитках

и поковках

Специальность 05.16.02 «Металлургия чёрных, цветных и редких металлов»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Волгоград - 2009

003476903

Работа выполнена на кафедре "Технология материалов" Волгоградского государственного технического университета.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор [Жульев Сергей Иванови^ доктор технических наук Зюбан Николай Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кудрин Виктор Александрович

кандидат технических наук Ромашкин Александр Николаевич

Ведущее предприятие:

ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"

Защита состоится «_6_» октября 2009г в/^ часов на заседании диссертационного совета Д 217.042.01 при Открытом акционерном обществе «Научно-производственное объединение по технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ)» по адресу 115088, Москва, ул. Шарикоподшипниковская, д.4

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке при ОАО НПО «ЦНИИТМАШ»

Автореферат разослан «

Ученый секретарь диссертационного совета Д 217.042.01

с" /<-•' </")-

'£Л*'

к. т. н. Макарычева Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивное развитие энергетического машиностроения ставит задачи по существенному повышению качества крупных слитков и поковок, предназначенных для изделий ответственного назначения атомной, машиностроительной и судостроительной отраслей. При этом требования к качеству и однородности получаемого металла постоянно возрастают. Ротора турбогенераторов большой мощности, сосуды высокого давления, судовые валы, корпуса атомных и химических реакторов - все эти ответственные изделия получают ковкой из слитков массой 20-240 тонн углеродистых легированных конструкционных сталей.

Весь цикл их изготовления жестко регламентирован и подвержен контролю. Однако возрастающая масса отливаемых слитков повышает вероятность неконтролируемого возникновения дефектов, так как их количество при затвердевании больших объемов металла существенно увеличивается. Одним из таких дефектов, трудно поддающихся управлению и контролю, является химическая неоднородность слитка, выраженная, в частности, в виде внеосевой ликвации. Как известно, эта область представлена "шнурами", содержащими высокую концентрацию углерода, серы, фосфора. Опасность данного дефекта обусловлена тем, что в месте расположения шнура, являющегося концентратором напряжений, в любой момент может произойти разрушение эксплуатируемого изделия с непредсказуемыми последствиями в виде техногенных катастроф.

Отечественные и зарубежные исследователи на протяжении многих лет уделяли много внимания проблеме образования внеосевой ликвации в крупных слитках и поковках. Так в работах Флемингса М.К., Штейнберга С.С., Хворинова Н.И., Тору Т., Танигути Н., Шмрги Л., Ефимова В.А., Смирнова Ю.Д., Тагеева В.М., Гуляева Б.Б., Затуловского С.С., Дуба B.C. и многих других рассматриваются возможные механизмы образования этого вида неоднородности и анализируются факторы, оказывающие влияние на ее развитее. Все эти исследования внесли значительный вклад в установление физико-химических закономерностей формирования структуры металла, что позволило осуществить отливку слитков массой в 420 тонн.

Однако изготовление качественных крупных поковок и до настоящего времени остается сложной научной и технической задачей в связи с сильным развитием физической, структурной и химической неоднородности слитков, в том числе и внеосевой ликвации. Расширение объемов производства крупных слитков для изделий от-

ветственного назначения требует более глубокого и детального изучения процесса формирования внеосевой ликвации в различных условиях кристаллизации металла, учитывая опасность и непредсказуемость ее последствий, с целью разработки научно-обоснованных мероприятий по управлению химической неоднородностью получаемых заготовок.

Актуальность выбранной темы диссертационного исследования подтверждается выполнением ее в рамках проекта Министерства промышленности, науки и технологии 6/354-03 «Разработка технологии производства металлургических заготовок повышенной однородности для изделий тяжелого машиностроения» (2003г) по распоряжению № 3.900/41-68 от 26.03.2003. И грантов Министерства образования России 6/422-03 «Разработка металлургической технологии жидко-твердой разливки крупных слитков для ответственных изделий энергетики» (2003-2004гг) по проекту АОЗ-3.17-343; 6-53/165-09 «Исследование фундаментальных процессов формирования структуры и свойств сверхкрупных металлоизделий в различных условиях кристаллизации больших масс металла» (2009-2010гг) по проекту 2.1.2/283.

Цель работы - повышение качества крупных кузнечных слитков для ответственных изделий тяжелого машиностроения на основе исследования и управления параметрами зоны внеосевой неоднородности в различных условиях кристаллизации металла.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

-исследовать особенности структуры и строения зоны внеосевой ликвации в крупных слитках, отлитых в вакууме в обычных условиях и с формированием иноку-ляторов в струе;

-установить возможное влияние инокулирования на параметры зоны внеосевой ликвации, а также на особенности расположения и геометрические характеристики шнуров;

-выявить причины уменьшения ликвационной неоднородности инокулирован-ных слитков и повышения равномерности свойств в полученных из них поковках;

-разработать новый металлографический метод оценки развития внеосевой неоднородности на базе компьютерного анализа серных отпечатков и определения объемного процента сульфидных включений.

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается применением современных технических средств и методов исследования и подтверждается успешной реализацией защищаемых научных и технологических решений при про-

изводстве крупных слитков и поковок. Экспериментальная часть работы выполнена с применением методов оптической и растровой микроскопии МБС-9, OLIMPUS ВХ21, MUSTEK A3 ЕР, а также разработанных новых оригинальных методик с использованием компьютерных программ по определению объемного процента сульфидных включений.

Научная новизна заключается в выявлении неизвестного ранее влияния ино-кулирования металла при вакуумной разливке стали на расширение области вне-осевой ликвации в крупных слитках и поковках и разработке нового количественного метода оценки загрязненности металла сульфидными включениями.

-Показано, что при инокулировании струи протяженность зоны внеосевой лик-вационной неоднородности возрастает в 1,8 раза, и процесс формирования шнуров начинается на более раннем этапе кристаллизации по сравнению с обычным слитком.

- Впервые установлено, что в вакуумном инокулированном слитке происходит разделение шнуров внеосевой ликвации на мелкие составляющие с низкими концентрациями ликвирующих примесей и более равномерным химическим составом по объему поковок.

- Показана модель строения шнура, отражающая особенности ликвационных и кристаллизационных процессов, протекающих при затвердевании слитка.

- Разработан новый количественный метод оценки развития внеосевой неоднородности на базе компьютерной обработки серных отпечатков и определения объемного процента сульфидных включений.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные на основании проведенных исследований выводы и результаты позволили усовершенствовать технологию жидко-твердой разливки стали в вакууме с формированием ино-куляторов в струе при отливке крупных слитков для изделий ответственного назначения. Данная технология обеспечила снижение ликвационной неоднородности слитков в 1,5-2 раза, за счет чего произошло уменьшение неравномерности свойств по объему поковок в 2-3 раза.

Внедрение на ФГУП ПО «Баррикады» результатов работы обеспечило снижение количества забракованных поковок судовых валов и уменьшение повторных термообработок готовых изделий, что дало экономический эффект 964,160 тыс. рублей в год (доля автора 25%).

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 4-х международных конференциях (Волгоград 2002г, Темиртау 2003г, Самара 2005г, Магнитогорск 2007г), на Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (2001-2004гг), а также на ежегодных научно-технических конференциях ВолгГТУ (2002-2009 гг).

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 печатная работа, в том числе 4 статьи в центральных рецензируемых журналах.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературных источников и приложения, содержит 153 страницы машинописного текста, 71 рисунок, 20 таблиц, список литературы из 145 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены актуальность темы диссертационной работы, ее цель, решаемые задачи, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе рассмотрены существующие в настоящее время гипотезы, объясняющие причины образования и развития шнуров. В основу практически всех гипотез положен факт избирательной кристаллизации и скопления ликватов в ме-жосных пространствах и перед фронтом кристаллизации. Различаются они главным образом трактовкой ведущего звена процесса формирования шнуров. В соответствии с газо-пузырьковой гипотезой Н.И. Хворинова пузырьки, всплывая вдоль фронта кристаллизации, создают полости, которые заполняются ликватами. В.М. Тагеев и Ю.Д. Смирнов считают, что шнуры развиваются в зоне двухфазного состояния и окончательную форму приобретают в процессе усадки слитка. По мнению Б.Б. Гуляева формирование шнуров основано на всплывании примесей за счет их меньшей плотности. Гипотеза B.C. Дуба основана на способности ликватов растворять дендритную структуру. A.A. Зборовский, Е.И. Рабинович предполагают, что обособление ликватов происходит при резком изменении эффективного коэффициента распределения примесей при нулевой скорости конвективных потоков.

Внеосевая ликвация является наследуемым, неустранимым дефектом, образующимся при затвердевании крупных слитков. Любое внешнее воздействие на кристаллизационные процессы может повлиять на интенсивность развития ликвацион-ной неоднородности. В таблице 1 представлены данные из литературных источников о влиянии различных методов обработки расплава на степень развития внутренних дефектов слитка в процессе его затвердевания.

Таблица 1. Влияние различных методов обработки расплава на развитие дефектов и ликвационной неоднородности слитков_

Метод воздействия Тип дефекта*

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Электромагнитное перемешивание + + * НД + * ++ + + +

Вибрационная обработка форм ++ + + * * - - ++ + ++

Обработка ультразвуком НД * НД * * - + ++ ++ ++

Электрогидроимпульсная обработка + - * * * - + + ++ ++

Обработка колеблющимся стержнем + * ± * * - + НД ++ ++

Макрохолодильники и АКМ + * + + * + - * + +

Инокулирование струи в вакууме * + + + + ++ + + ++

* 1-усадочная раковина, 2- полосчатость, 3- подусадочная ликвация, 4- внеосевэя ликвация, 5- осевая ликвация, 6- конус отрицательной ликвации, 7- однородность кристаллической структуры, 8- газовая пористость, 9- повышение плотности, 10- измельчение первичного зерна. Примечание: "++"-оказывает значительное влияние на развитие дефекта, "+"- оказывает влияние на развитие дефекта, "*"- не оказывает значительного влияния,"-"- уменьшает развитие дефекта, "нд"-нет данных.

Видно, что наибольшее воздействие на особенности образования структуры и, следовательно, на формирование зоны внеосевой ликвации оказывает инокулиро-вание струи в вакууме.

Анализ влияния формы слитка и его геометрических параметров на ликвацион-ную неоднородность показал, что уменьшение H/D слитка, как и увеличение конусности, приводит к усилению развития внеосевой ликвации. Применение выпуклого поддона наряду с уменьшением осевой рыхлости и количества дугообразных трещин приводит к расширению области внеосевой ликвации. В слитках с захоложен-ной верхней частью (с обратным действием прибыльной надставки - охлаждение вместо утепления) зона внеосевой ликвации отсутствует. Однако использование таких слитков из-за сильно развитой области усадочной и осевой рыхлости весьма ограничено (в основном для трубных заготовок).

Таким образом, анализ существующих на сегодняшний день концепций формирования зоны внеосевой ликвационной неоднородности показывает отсутствие общепринятой точки зрения на механизм образования внеосевой ликвации, что затрудняет поиск и разработку эффективных научно-технологических мероприятий по подавлению развития этого опасного дефекта и повышению качества и надежности крупных слитков и поковок.

Поэтому дальнейшие исследования были сконцентрированы в области изучения закономерностей формирования внеосевой ликвации в слитках, отлитых с ино-купированием струи, и взаимосвязи этих процессов со структурными, механическими и специальными характеристиками готовых изделий ответственного назначения.

Во второй главе приведена методика подготовки материала для проведения исследования, позволившая обеспечить достижение цели диссертационного исследования и решение поставленных в работе задач.

Исследование влияния инокулирования на особенности формирования внеосевой ликвационной неоднородности проводились посредством сравнения двух слитков массой 24,2 и 23,52 тонны из конструкционной стали ЗБХНЗМФА, отлитых по обычной технологии и с формированием инокуляторов в струе (доля инокуляторов составляла 1,76%).

После термообработки из слитков были вырезаны продольные осевые плиты толщиной 25мм, из которых получили темплеты для проведения исследований. С темплетов по методу Баумана снимали серные отпечатки, которые переводили в цифровое изображение с помощью MUSTEK A3 ЕР с разрешением 900 dpi с цветностью 256 оттенков серого и обрабатывались в редакторе Adobe PhotoShop.

В третьей главе приведена методика проведения исследования с применением методов оптической и растровой микроскопии МБС-9, OLIMPUS ВХ21, MUSTEK A3 ЕР. Изучение структуры и химической неоднородности проводилось на продольных и поперечных темплетах слитков массой от 1,7 до 70 тонн различных марок низколегированных конструкционных сталей с помощью стандартных методов металлографического анализа.

Изучался характер расположения зоны внеосевой неоднородности и границы её распространения. Внеосевая ликвация может проявляться как в виде ликвацион-ного конуса, так и в виде шнуров. Закономерности образования этих двух видов ликвационной неоднородности являются общими, что подтверждается в обоих случаях идентичностью формы и места расположения ликвационной области. В слитках малой массы наблюдаются скопления ликватов, ограничивающие зону ликвационной неоднородности. С увеличением массы слитка происходит укрупнение ликвацион-ных скоплений, приводящее к образованию шнуров. Так если в слитке массой 5,7т химическая неоднородность проявляется только в виде ликвационного конуса, то в слитке массой 10,6 т имеются шнуры, располагающиеся ближе к поверхности слитка, и ликвационный конус, примыкающий непосредственно к осевой области. Строе-

ние шнура имеет свои особенности: со стороны стенки изложницы шнуры имеют весьма чёткую границу с окружающими их дендритами, а в противоположном направлении со стороны теплового центра эти границы являются размытыми. На рисунке 1 представлен фрагмент макроструктуры с продольного темплета 70-тонного слитка с продольным разрезом шнура.

Рисунок 1. Макроструктура продольного темплета среднего горизонта слитка

массой 70т стали 34ХН1МАР, расположенного на расстоянии 0,4 радиуса от стенки изложницы.

Изучение строения шнура показывает, что со стороны «размытой» границы в тело шнура прорастают отдельные дендриты из области различно-ориентированных кристаллов. Сам шнур заполнен ликватами и так называемыми «застроенными» дендритами, образование которых можно объяснить следующим образом. В процессе кристаллизации и снижения температуры слитка концентрация серы в шнурах существенно увеличивается. При превышении её значений, равновесных с марганцем, которого в сталях данного типа содержится в достаточном количестве, может происходить высвобождение железа из сульфида Рев и замещение его марганцем по реакции (Рев) + [Мп] = Ре + (МпЭ).

Детальное рассмотрение серных отпечатков и макроструктуры с поперечных и продольных темплетов нескольких слитков различной массы от 5,7т до 70т подтверждают последовательную теорию формирования внеосевой ликвации как в виде шнуров, так и в виде ликвационного конуса.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о наличии следующих основных этапов формирования внеосевой неоднородности:

1) обогащение междендритных ячеек и слоя' расплава перед фронтом кристаллизации ликватами;

2) перераспределение ликватов по фронту кристаллизации с формированием и фиксацией значительных объёмов металла, обогащенных ликватами в твердо-жидкой части двухфазной зоны;

3) затвердевание локализованных объёмов металла, обогащенных ликватами, с формированием шнуров.

С увеличением массы слитка скорость кристаллизации снижается, что повышает концентрацию ликвирующих примесей на границе раздела фаз. Слой ликватов задерживает продвижение фронта кристаллизации. Одновременно в пограничном слое жидкой сердцевины растут зародыши и кристаллы твёрдой фазы с выделением в окружающий расплав скрытой теплоты кристаллизации.

С накоплением необходимого количества твёрдой фазы происходит перемещение вниз слоя жидко-твердого металла, в процессе чего этот гетерогенный слой перераспределяет ликваты таким образом, что обедняет выступы фронта кристаллизации и распределяет ликваты по впадинам. Воздействие импульса конвективного потока стимулирует отвод тепла, вследствие чего снижается перегрев жидкого расплава и происходит скачкообразное продвижение фронта кристаллизации к оси слитка. Эти циклы повторяются до встречи боковых фронтов с вязкой гетерогенной сердцевиной.

Перемещение вниз приграничного слоя и перераспределение ликватов приводит к скачкообразной кристаллизации на границе раздела фаз с локализацией обогащенных ликватами объёмов внутри затвердевшего кристаллического каркаса, сначала твердожидкого, а потом и твёрдого. Затвердевание обогащенных ликватами шнуров происходит позже затвердевания основного металла, о чём свидетельствует отличное от окружающих объёмов кристаллическое строение и направленность больших осей кристаллов на тепловые центры по оси слитка.

В четвертой главе приведены методика и результаты исследования влияния инокулирования струи на особенности формирования шнуров внеосевой ликвации.

В таблице 2 приведены данные о влиянии инокулирования на геометрические характеристики шнура в соответствии со схемой на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема измерения параметров шнура

Таблица 2. Результаты исследования параметров шнуров в обычном и инокули-рованном слитках

Тип слитка Кол-во шнуров на осевом Длина шнура, мм Угол наклона шнура к оси слитка, ° Диаметр шнура, мм

темплете, шт . , т\п тах § О- о с Е X га £ 5 о. о с Е тах ч щ а о

Обычный 54 20 149 63 1 40 9,31 1 14 5,5

Инокулиро-ванный 136 14 213 71 1 50 12,5 1 7 3,5

В инокулированном слитке количество шнуров в 2,5 раза больше, чем в слитке отлитом по обычной технологии. Диаметр шнура обычного слитка на 36% больше, а средняя длина шнура на 7% меньше, чем у инокулированного. Угол наклона шнуров к оси в инокулированном слитке в среднем на 25% больше, т.е. они являются более пологими по сравнению со шнурами обычного слитка.

В таблице 3 в соответствии с рисунком 3 представлены данные о влиянии ино-кулирования на протяженность дефектных зон и химическую неоднородность слитков.

с инокуляциеи

обычный

О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100

0

Расстояние от края слитка, мм

1 - корочка; 2 - столбчатые кристаллы; 3 - конус осаждения; 4 - дугообразные трещины; Б - мелкие различно ориентированные кристаллы; 6 - крупные различно ориентированные кристаллы," 7 - зона V-образной ликвации; 8 - переходная зона, 9 - зона Л-образной ликвации

Рисунок 3. Структурные и дефектные зоны обычного и опытного слитков

Таблица 3. Размеры дефектных зон слитков

Структурная зона Доля от площади осевого темплета слитка, %

Обычный Инокулированный

Зона \Лобразной ликвации 7,84 3,77

Зона дугообразных трещин 2,14 0,85

Зона А-образной ликвации 20,5 36,6

В инокулированном слитке шнуры начинают появляться на более ранних этапах затвердевания, поэтому область зарождения внеосевой ликвации инокулиро-ванного слитка находится на 37% ниже и на 23% ближе к поверхности слитка, чем у обычного. Область ликвации в обычном слитке более компактна и располагается на расстоянии 2/3 от его поверхности, при этом осевая зона практически свободна от шнуров (при прошивке слитка она не удаляется). В инокулированном слитке ликва-ционная область располагается почти по всему объему, ее нет только в корковой, подкорковой зонах и зоне столбчатых кристаллов. Но, несмотря на развитую зону внеосевой ликвации, инокулированный слиток имеет более благоприятное строение структуры: более плотную донную область, меньшую область \/-образной ликвации и меньшую зону дугообразных трещин.

Данные по измерению параметров шнуров по высоте и сечению в инокулированном и обычном слитках представлены в таблицах 4 и 5, Измерения проводились с помощью метода секущих: в вертикальном направлении с шагом 10мм по сечению, и в горизонтальном с шагом 20мм по высоте слитка.

Таблица 4. Изменение параметров шнуров по высоте слитков

Средний угол наклона шнуров к секущей, ° Среднее кол-во шнуров на секущей, шт Средняя сумма диаметров шнуров, мм Средний диаметр шнуров*, мм

Высота слитка, мм Обычный Опытный Обычный | I Опытный [ I Обычный ■ Опытный I Обычный Опытный

0-400 0 0 0 0 0 0 0 0

400-800 32,0 65.0 0,5 1,6 1,3 4,2 0,5 2

8001200 49,5 61,0 0,8 1,6 3,0 3,4 2,4 1,7

12001600 55,7 79,3 1,1 3,8 3,6 7,2 2,1 1,8

16002000 38,8 76,3 0,9 3,3 4,4 6.2 2,2 1,8

20002400 67,1 57,0 1,5 2,8 8,1 6,3 3,6 1,5

*- под средним диаметром подразумевается среднее значение средней величины всех диаметров шнуров попавших на секущие в данном интервале

Таблица 5. Изменение параметров шнуров по сечению слитков

Расстояние от поверхности до оси слитка, мм Средний угол наклона шнуров к секущей,0 Среднее кол-во шнуров на секущей, шт Средняя сумма диаметров шнуров, мм Средний диаметр шнуров*, мм

Обычный I Опытный I I Обычный I л I н с О IX ^ X т л (О О I Опытный I ________ г Обычный I Опытный

0-110 0 0 0 0 0 0 0 0

110-210 13,9 11,8 0,4 2,0 0,7 6,0 13,9 1,9

210-310 11,0 13,4 1,5 4,9 5,2 18,0 11 3,7

310-410 7,5 8,2 1,2 2,8 4,4 13,5 7,5 4,1

410-510 1,4 7,2 0,4 1,6 1,7 7,2 1,45 2,8

*- под средним диаметром подразумевается среднее значение средней величины всех диаметров шнуров попавших на секущие в данном интервале

При инокулировании область распространения внеосевой ликвационной неоднородности увеличивается вплоть до конуса осаждения при одновременном снижении среднего диаметра шнуров в 2,7 раза по сечению ив 1,2 по высоте слитка по сравнению со слитком, отлитым по обычной технологии. В инокулированном слитке шнуры, в среднем, имеют больший угол наклона к вертикали по сечению слитка. Распределение среднего суммарного диаметра по высоте инокулированного слитка более равномерное, чем в обычном.

До 2/3 высоты в инокулированном слитке количество шнуров увеличивается, и в них, соответственно, скапливается больше ликватов. Поэтому к подприбыльной области инокулированный слиток становится чище по легкоплавким примесям, чем обычный. Таким образом, введение инокуляторов обеспечивает более равномерное распределение лидирующих примесей по высоте слитка, за счет чего происходит стабилизация механических свойств по высоте и сечению готовой продукции.

По данным анализа серных отпечатков с помощью расчетных формул (1,2) были определены время и скорость затвердевания металла от поверхности до первого шнура в сравнительном и опытном слитках.

( / ( / ч2У\

(1)

= 0,128 -Я2

I-2,303-|ё|

где 5 - расстояние от наружной границы слитка до первого шнура, мм - радиус слитка, мм

V.

(2)

где 5 - расстояние от наружной границы слитка до шнура, мм Ъатв - время затвердевания, мин Результаты расчета представлены на рисунке 4.

2650 ЕЕ 2510 ■

2400

2200

2100

1925

1 1715

865 690

2650 2510 2400 2200

„ 2100 ,

:

\ 1925 I

3 1800 , 3

:1715 '

1185 1 1025 1 865 I 690 , 530 ,

100

О инокуп ■ обычн

затвердевания, мин

1 2 3

□ инокул ■ обычн Скорость затвердевания, мм/мин

(а) (б)

Рисунок 4. Время (а) и скорость (б) затвердевания кристаллизующего металла от поверхности до первого шнура в слитках отлитых по обычной технологии и с иноку-лированием струи металла при разливке

Видно, что в инокулированном слитке время, затраченное на затвердевание объемов металла, расположенных между первым шнуром и поверхностью слитка на уровне середины его высоты, в среднем в 2,5 раза меньше по сравнению с обычным слитком.

До середины высоты слитка инокулированный металл от поверхности до первого шнура затвердевает быстрее в 1,7 раза, чем обычный. К подприбыльным горизонтам разница между скоростями затвердевания инокулированного и обычного слитка становится минимальной.

Снижение химической и ликвационной неоднородности в крупных инокулиро-ванных слитках обусловливает создание благоприятных условий для более равномерного распределения свойств по объему крупногабаритных длинномерных поковок, для которых этот показатель является важнейшим критерием качества.

В пятой главе приведена методика и представлены результаты исследования влияния инокулирования струи на особенности распределения содержания серы по длине и сечению длинномерных поковок, а также анализ уровня механических свойств судовых валов из слитков конструкционных хромоникельмолибденовых сталей массой 24,2-53 тонны, отлитых по штатной и опытной технологиям. Механические испытания образцов на растяжение проводились по ГОСТ 1497-84 на образцах типа ill №4. Ударную вязкость определяли на образцах типа II по ГОСТ 9454-78.

На рисунке 5 показано изменение распределения содержания серы в осевой зоне по длине заготовки вала роторов, полученных из слитков массой 39,5т стали 38ХНЭМФА.

Общая ликвация серы по сечению и длине заготовок валов из обычного и инокулированного металла составила 110% и 55% соответственно.

0,035 ,-■- ........................- --------- ----------■ —■ —

0 0,5 1 1.5 2 2,5 3 3,5 4 Длина поковки,м

♦ Обычный металл —»—Инокулированный металл

Рисунок 5. Распределение серы по длине заготовки вала роторов, полученных из слитков массой 39,5т стали 38ХНЭМФА

Стабилизация содержания серы по объему поковок повлияла на вязкостные характеристики инокулированного металла (таблица 6).

Таблица 6. Изменение ударной вязкости по концам опытного и сравнительного

валов в зависимости от места отбора образцов

Технология отливки Место отбора проб по концам поковки Ударная вязкость КСУ при =20°С, МДж/м2

Место отбора образцов по сечению поковки

Периферия На 1/ЗР? Центр

С инокуляцией "к 1к 0,15 0,56 0,16 0,94 0,10 0,45

Обычная II* 1« 0,16 0,55 0,12 0,40 0,12 0,26

Величина значений КС\/ с донного конца инокулированного вала в 2,4 и 1,7 раз выше по сравнению со сравнительным валом в зоне 1/ЗН и центральной части поковок. Это обуславливает повышение качества и надежности гребных валов, т.к. в соответствии с требованиям ГОСТ именно с этого конца заготовки располагается конусная часть, предназначенная для посадки гребного винта вала, а также находится опасное сечение вала: (0,20-0,25)1, где I.- длина гребного вала. Данный эффект можно объяснить следствием внесения инокуляторов, сформированных в струе, в слиток, благодаря чему происходит повышение однородности структуры металла. Шнуры становятся тоньше, в процессе ковки они уменьшаются в еще большей степени пропорционально укову. На серных отпечатках готовых роторных валов шнур фиксируется уже в виде обыкновенного сульфидного включения.

Пластические и прочностные механические свойства инокулированного металла имеют более равномерное распределение по объему поковок, что позволяет исключить проведение повторных термообработок (таблица 7).

Таблица 7. Распределение значений временного сопротивления разрыву и относительного удлинения по длине и поперечным сечениям опытного и сравнитель-

ного валов слитков массой 39,5т стали 35

Место отбора проб стружки Временное сопротивление о„, МПа Дств, МПа Относительное удлинение б, % Д5,:%

I. | Н, I* И»

к 590(530) | 610(620) 20(90) 23,0(27,5) 25,5(23,0) 2,5(4,5)

1/ЗР 520(490) | 640(630) 120(140) | 29,0(29,0) 27,0(23,0) 2,0(6,0) •

Примечание: 1. Цифры в скобках - значения временного сопротивления и относительного удлинения по концам сравнительного вала; 2. Лет, - разница в значениях временного сопротивления по концам валов, МПа, 3. Д8 - разница в значениях относительного удлинения ло концам валов, %.

В шестой главе приведена усовершенствованная методика и результаты исследования оценки загрязненности металла слитков ликвационными шнурами и неметаллическими включениями. В нее входит компьютерный анализ серных отпечатков с определением объемного процента видимых сульфидных включений. По приведенной методике были исследованы 12 шкал балльности ГОСТ 8536-79 (рисунок 6) и 20 отпечатков образцов с донного и прибыльного концов поковок, полученных из слитков массой 4,15 тонны стали 38ХНЭМФА. Нелинейное расположение величин объемного процента выявленных сульфидных включений в пределах одной шкалы, представленное на рисунке 6, обусловлено несовершенством визуального метода оценки по баллам.

30 28

26

29,57

24

| 22 ® 20 18 16

5

т

а> 5 п о

о. >< 14 с л

3 5 I -в-

-О

" 5,

ю й-О °

12 10

12 3 4

Баллы серных отпечатков по ГОСТ 8536-79

НИ-до 25т •-©-■■ 25т-50т ~ 50т-145т

Рисунок 6. Результаты подсчета объёмного процента включений на эталонных серных отпечатках для поковок из слитков 25-145 тонн

Традиционная методика оценки загрязненности металла шнурами внеосевой неоднородности в большой степени зависит от «человеческого фактора», что снижает вероятность принятия объективного решения о годности и надежности проверяемого изделия.

Были проведены исследования по выявлению возможной связи процентного содержания серы в металле ковшевой пробы с объемным процентом выявленных

сульфидных включений на серном отпечатке слитка (величины шнура), полученного из этого металла. Исследованию подвергались поковки из слитков массой 4,15 тонны стали 38ХНЭМФА.

Статистический анализ данных с промышленных валов позволил получить уравнение аппроксимации (формула 3) с достоверностью аппроксимации 0,95:

Б = 2,6755еи 243[£Ч, (3)

где в - объемный процент видимых сульфидных включений, % [в] - содержание серы в ковшевой пробе, % Предложенный компьютеризированный металлографический метод оценки развития внеосевой неоднородности в литом и кованом металле посредством определения объёмного процента видимых сульфидных включений, выявленных на серном отпечатке, обладает большей информативностью и высокой точностью. Он позволяет производить статистическую обработку серных отпечатков с целью выявления отдельных факторов, ответственных за развитие внеосевой неоднородности в слитках и поковках.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании проведенных исследований и анализа литературных данных установлено, что процесс формирования внеосевой ликвационной неоднородности зависит от многих факторов и, в первую очередь, от массы слитка. В небольших слитках (массой до 10 тонн) внеосевая неоднородность проявляется в виде так называемого «ликвационного конуса», в крупных слитках формирование зоны внеосевой ликвации происходит в виде шнуров. Зона внеосевой ликвации занимает 20,5% общей площади осевого темплета слитка массой 24,2 тонны стали 38ХНЭМФА, а средний диаметр шнура равен 6мм.

2. Установлено, что инокулирование струи при вакуумной отливке слитка массой 23,52 тонны увеличивает протяженность зоны внеосевой неоднородности, при этом ее площадь на осевом темплете слитка возрастает в 1,8 раза по сравнению со слитком, отлитым по обычной технологии. При увеличении общего количества шнуров в инокулированном слитке в 2,5 раза их средний диаметр уменьшается в два раза. В поковке диаметр шнуров также сокращается пропорционально величине укова.

3. За счет разделения в инокулированном слитке шнуров на более мелкие составляющие происходит уменьшение ликвации химических элементов: по углероду в 1,8 раза, по сере и фосфору в 1,2 раза. Доказано, что в инокулированном слитке процесс формирования шнуров начинается раньше, чем в сравнительном слитке.

4. В общем, применение технологии жидко-твердой разливки на базе инокулиро-вания струи позволяет в 1,5-2 раза снизить ликвационную неоднородность по объему слитка, что обеспечивает двух-, трехкратное снижение разброса механических свойств по концам и сечению крупных поковок.

5. Разработан новый металлографический метод оценки развития внеосевой неоднородности в литом и кованом металле на базе компьютерного анализа серных отпечатков и определении объемного процента видимых сульфидных включений. Данный метод обладает большей информативностью по сравнению с традиционным и позволяет проводить статистическую обработку серных отпечатков с целью выявления факторов, оказывающих влияние на развитие внеосевой неоднородности в слитках и поковках.

6. Внедрение на ФГУП ПО "Баррикады" технологии жидко-твердой разливки слитков на базе инокулирования струи обеспечило повышение однородности готовых изделий, снижение затрат на повторную термическую обработку и переиспытания. Экономический эффект от внедрения данных разработок составил 964,160 тыс.руб (доля автора 25%).

Основные положения диссертационного исследования опубликованы в следующих работах:

1. Жульев, С.И. Исследование внеосевой Л- образной ликвации в слитках массой 4,15 тонны / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина // Современные проблемы металлургического производства: Сб. тр. междунар. науч.- техн. конф., Волгоград, 1-3 октября 2002г. // ВолгГТУ,- Волгоград, 2002. - С. 197-199.

2. Жульев, С.И. Исследование внеосевой А-образной ликвации металлографическим методом / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина II Современные проблемы металлургического производства: Сб. тр. междунар. науч.- техн. конф., Волгоград, 1-3 октября 2002г. // ВолгГТУ,- Волгоград, 2002. - С. 199-201.

3. Шелухина, Ю.М. Исследование расположения шнуров в крупных кузнечных слитках спокойной стали / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина // Научные сообщения КДН: Бюллетень / Волгогр. Клуб докторов наук. - Волгоград, 2003. - №12. -С. 79-81.

4. Бузинов, Е.И. Исследование распределения сульфидных включений в металле / Е. И. Бузинов, Ю. М. Шелухина, С. И. Жульев // Научные сообщения КДН: Бюллетень / Волгогр. Клуб докторов наук. - Волгоград, 2003. - №12. - С. 8485.

5. Шелухина, Ю.М. Шнуровая ликвация в стальных слитках / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина II Научно-технический прогресс: Сб. науч. тр. Междунар. науч,-техн. конф., Тимертау. 2-3.10.03r/ Караганд. Металлург. Инст. Темиртау, 2003.

- С. 97-99.

6. Шелухина, Ю.М. Исследование серных отпечатков / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина II Научные сообщения КДН: Бюллетень / Волгогр. Клуб докторов наук.

- Волгоград, 2004. - №13. - С. 44-48.

7. Шелухина, Ю.М. Исследование параметров шнуров в крупных кузнечных слитках спокойной стали / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина // Научные сообщения КДН: Бюллетень / Волгогр. Клуб докторов наук. - Волгоград, 2004. - №13. -С. 110-112.

8. Шелухина, Ю.М., Жульев, С.И. Исследование внеосевой ликвации в слитках / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина, А.П. Фоменко II Высокие технологии в машиностроении: матер. Междунар. науч.- техн. конф., Самара, 20-22 окт. 2005г // Самар. Гос. Техн. ун - т. Самара, 2005. - С. 221-214.

9. Влияние параметров отливки на развитие химической неоднородности в крупных слитках/С.И. Жульев, Д.В. Руцкий, Д.Н. Федоров, А.П. Фоменко, Ю.М. Шелухина/Научные сообщения КДН.- Волгоград, 2005. - №14. - С. 11-15.

10. Закономерности изменения механических свойств в трубных поковках в зависимости от химического состава крупного слитка/С.И. Жульев, Д.В. Руцкий, Д.Н. Федоров, А.П. Фоменко, Ю.М. Шелухина/Научные сообщения КДН,- Волгоград, 2005.-№14. - С. 20-24.

11. Особенности строения слитка отлитого по технологии жидко-твердой разливки в вакууме / К. Е. Титов, Д.Н. Федоров, Д. В. Руцкий, С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина II Сборник Металлургия и металловедение в машиностроении. - Волгоград, 2006.-С. 6-11.

12. Расчет и анализ дефектов в кузнечных слитках II С. И. Жульев, Е. И. Бузинов, К. Ю, Бод, А. П. Фоменко, Ю. М. Шелухина И Сборник Металлургия и металловедение в машиностроении. - Волгоград, 2006. - С. 13-29.

13. Руцкий, Д.В. Неоднородность химического состава и механических свойств поковок, полученных из кузнечных слитков массой 24,2 и 103т стали 38ХНЭМФА / С. И. Жульев, Д. В. Руцкий, Ю. М. Шелухина // Сборник Металлургия и металловедение в машиностроении. - Волгоград, 2006. - С. 44-55.

14. Исследование области А- образной ликвации в крупных кузнечных слитках / С. И. Жульев, Д. В. Руцкий, К. Е. Титов, Ю. М. Шелухина И Сборник Металлургия и металловедение в машиностроении. - Волгоград, 2006. - С. 143-145.

15. Шелухина, Ю.М. Исследование внеосевой ликвации в крупных слитках / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина И Сборник Металлургия и металловедение в машиностроении. - Волгоград, 2006. - С. 145-148.

16. Шелухина, Ю.М. Исследование расположения шнуров в теле кузнечного слитка стали 38ХНЭМФА массой 24,2т / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина // Сборник Металлургия и металловедение в машиностроении. - Волгоград, 2006. -С. 181-186.

17. Сравнительное исследование удлиненных прибыльных слитков / П.С. Рвачев, A.B. Мозговой, Ю.М. Шелухина, С.И. Жульев // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: матер. 8 всерос.. научн.-пр. конф. Студ., аспир. и спец., 22-23 мая:[тез. докл.] I ГОУ ВПО "Магнитогор. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова",- Магнитогорск, 2007. - С.69-70.

18. Стабилизация механических свойств в изделиях тяжелого машиностроения / С. И. Жульев, Д. В. Руцкий, Б. А. Сивак, Ю. М. Шелухина, А. В. Мозговой // Тяжелое Машиностроение.-2007.-№12. - С. 26-29.

19. Неоднородность механических свойств в длинномерных изделиях машино-строения/Д.В. Руцкий, |С. И. Жульев], К. Е. Титов, С. Б. Гаманюк, А. И. Горунов, Ю. М. Шелухина/Изв. ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. Вып.2: межвуз. сб. науч. ст. / ответ. Ред. Трыков Ю.П.; ВолгГТУ. - 2008. -№10(48). - С.138-141.

20. Шелухина, Ю.М. Исследование строения шнуров внеосевой ликвации в крупных слитках низколегированных конструкционных сталей / Ю. М. Шелухина, |сГ И. Жульев|, Н. А. Зюбан/Изв. ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения,

сварки и прочности в машиностроении. Вып.2: межвуз. сб. науч. ст. / ответ. Ред. Трыков Ю.П.; ВолгПГУ. - 2008. -№10(48). - С.136-138.

21. ¡Жульев! С.И.| Влияние инокулирования на внеосевую ликвацию в слитках для крупных поковок / [С. Й. Жульев], Н. А. Зюбан, Ю. М. Шелухина // Сталь-2008-№12. - С. 58-61.

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

В работах [1, 2, 4, 6] предложена усовершенствованная методика подсчета объемного процента видимых сульфидных включений, выявленных на серных отпечатках со слитков различной массы с помощью универсальной компьютерной программы, которая позволяет более быстро и точно проводить исследования, приведены результаты исследования. В работах [5, 15] предложена методика определения расположения области внеосевой ликвации в теле слитка и представлены результаты исследования. В работе [7] предложена методика исследования параметров шнуров на серных отпечатках и приведены результаты исследования. В работах [3, 8, 14, 16, 21] предложена методика исследования распределения шнуров в теле слитка при помощи нанесения горизонтальных и вертикальных секущих на серные отпечатки, снятые с продольного осевого темплета слитка, и проведено исследование распределения шнуров этим способом. В работе [17] проведен сравнительный анализ влияния структурных зон на механические свойства прибыльных слитков. В работе [20] рассматривается строение шнуров. В работах [9, 10, 11, 12, 13, 18, 19] оценено влияние внеосевой ликвации на формирование дефектов в теле слитка в процессе затвердевания и последующее наследование данных дефектов поковками.

Подписано в печать08. .2009 г. Заказ № 566 ■ Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета. 400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35

Введение

Глава 1. Особенности образования внеосевой ликвационной неоднородности в крупных слитках и ее влияние на структуру и свойства изделий

1.1 Роль внеосевой ликвационной неоднородности в формировании структуры и качества крупных слитков и поковок 1О

1.2 Анализ современных концепций процесса формирования внеосевой ликвационной неоднородности

1.3 Анализ кристаллизационных процессов под воздействием внешних факторов и их влияние на внеосевую ликвационную неоднородность

1.4 Анализ влияния формы и геометрических параметров слитка на развитие внеосевой ликвационной неоднородности 34 Заключение

Глава 2. Методика проведения исследований

2.1 Сведения о материале для исследования внеосевой ликвационной неоднородности

2.2 Сведения о материале для исследования влияния инокулирования на развитие внеосевой ликвации

2.3 Методика исследования химической неоднородности металла

2.4 Методика определения параметров дендритной структуры

Глава 3. Исследование закономерностей образования шнуров внеосевой ликвационной неоднородности

3.1 Особенности формирования шнуров в слитках разной массы

3.2 Влияние различных условий кристаллизации на строение и расположение шнуров 60 Заключение '

Глава 4. Исследование влияния инокулирования на структуру и химическую неоднородность слитков

4.1 Исследование процесса образования инокуляторов при отливке в вакууме слитка массой 23,52 т

4.2 Исследование ликвации слитка, отлитого с инокуляцией струи

4.3 Влияние инокулирования на формирование дендритной структуры

4.4 Влияние инокулирования на формирование шнуров внеосевой ликвационной неоднородности

4.4.1 Исследование влияния инокулирования на геометрические параметры шнуров

4.4.2 Исследование влияния инокулирования на параметры области внеосевой ликвационной неоднородности

4.4.3 Анализ строения и расположения дефектных зон обычного и инокулированного слитков

4.4.4 Исследование геометрических параметров шнуров с помощью метода секущих

Получение крупногабаритных изделий ответственного назначения сосудов высокого давления, роторов валов турбогенераторов, корпусов реакторов и т. п. связано с изготовлением слитков массой от 20 до 420 тонн.

Особенности кристаллизации таких больших масс металла проявляются в образовании большого количества дефектов при затвердевании. Ряд дефектов, такие как осевая рыхлость и пористость, могут устраняться при определенных операциях ковки. Но есть неустранимые дефекты, наследуемые готовым изделием, как например, внеосевая ликвационная неоднородность. Отрицательное влияние данного вида ликвации на механические свойства продукции проявляется резким снижением ударной вязкости.

На данный момент существует несколько гипотез образования внеосевой ликвационной неоднородности. В основу практически всех положен факт избирательной кристаллизации и скопления ликватов в межосных пространствах и перед фронтом, кристаллизации. Различаются они, главным образом, трактовкой ведущего звена процесса формирования внеосевой ликвации.

Внеосевая ликвация — металлургический дефект. Она образуется при кристаллизации металла. Соответственно, влиять на ее формирование можно, контролируя и изменяя в нужном направлении процесс кристаллизации.

В этом направлении получили распространение многочисленные технологические приемы, которые, с определенной степенью условности, можно разделить на динамические и статические. В основу динамических методов положен принцип принудительного физического воздействия на жидкую фазу в ходе затвердевания. Это — электромагнитное перемешивание, электрогидроимпульсная и виброимпульсная обработки.

Все эти методы энергоемкие и требуют наличия дорогостоящего высокотехнологичного оборудования, высококвалифицированных специалистов узкой спецификации, что повышает себестоимость готовой продукции. Кроме того, для этих методов существуют разного рода технологические ограничения по массе и габаритам обрабатываемых слитков. Статические методы направлены на оптимизацию условий затвердевания за счет рационального режима охлаждения. Эффективным и недорогим способом является ввод инокуляторов- при помощи искусственного дробления- струи металла при отливке в вакууме. Таким образом в расплав попадают твердые частицы, имеющие одинаковую природу с металлом слитка без ввода инородных примесей1 и способствующие ускорению процессов кристаллизации при затвердевании слитка.

Работы- Жульева С.И., Зюбана Н.А. и Титова К.Е. показали возможности технологии разливки стали в, вакууме с управляемым распылением части струи расплава и обеспечением условий затвердевания стальных капель в полете.

Введение затвердевших капель в расплав при разливке увеличивает скорость затвердевания, снижает ликвацию примесей, уменьшает усадочную рыхлость. Играя роль внутренних теплостоков, затравки снимают перегрев жидкой стали и интенсифицируют объемное затвердевание, повышают физико-химическую однородность слитков и, таким образом, стабильность механических свойств металла поковок.

Однако при исследовании инокулированного металла основное внимание уделялось особенностям процесса кристаллизации. Вопросы ликвационной неоднородности освещались на уровне обсуждения результатов химического анализа элементов, распределенных по объему инокулированного слитка, и практически не связывались со стабилизацией свойств. Поэтому изучение особенностей образования шнуров внеосевой ликвационной неоднородности в слитках, отлитых с формированием инокуляторов в струе, является важной и актуальной задачей, решение которой обеспечит возможность управления структурой и свойствами КруПНЫХ СЛИТКОВ1И поковок.

Диссертационная работа выполнена в рамках проекта Министерства промышленности, науки и технологии 6/354-03 «Разработка технологии производства металлургических заготовок повышенной однородности для изделий тяжелого машиностроения» (2003г) по распоряжению № 3.900/4168' от 26:03.2003. И грантов Министерства образования России 6/422-03 «Разработка металлургической технологии жидко-твердой разливки крупных слитков для ответственных изделий- энергетики» (2003-2004гг) по проекту А03-3.17-343; 6-53/165-09 «Исследование фундаментальных процессов1 формирования структуры и свойств сверхкрупных металлоизделий, в различных условиях кристаллизации больших масс металла» (2009-20Югг) по проекту 2.1.2/283:'

Промышленные эксперименты проводились на ФГУП ПО "Баррикады".

Цель, работы* — повышение качества* крупных слитков для ответственных изделий тяжелого машиностроения на» основе исследования и управления параметрами зоны внеосевой, неоднородности в различных условиях кристаллизации металла.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

• Исследовать макроструктуры слитков и- серных отпечатков, для установления структурных зон шнура.

• Установить влияние инокулирования, на формирование области и шнуров внеосевой ликвационной неоднородности.

• Произвести" апробацию новой высокотехнологичной» методики количественной оценки качества готовой продукции.

• Определить металлографическим* методом зависимость влияния содержания серы и фосфора в металле слитка на объемный процент видимых сульфидных включений, выявляемых на серном отпечатке.

• Металлографическим способом исследовать шкалы балльности серных отпечатков ГОСТа 8536-79.

Научная новизна работы заключается* в выявлении неизвестного ранее влияния инокулирования металла при вакуумной разливке стали на расширение области внеосевой ликвации.в крупных слитках и поковках и разработке нового количественного метода оценки загрязненности металла, сульфидными- включениями.

1. Показано, что при инокулировании струи протяженность, зоньгвнеосевой ликвационной неоднородности возрастает в 1,8 раза и* процесс формирования* шнуров начинается раньше по сравнению с обычным слитком.

2. Впервые установлено,- что в вакуумном инокулированном слитке происходит разделение шнуров внеосевой-ликвации на* мелкие составляющие с низкими- концентрациями, ликвирующих примесей и-более равномерным'химическим составом по объему поковок.

3. Показана модель- строения шнура, отражающая особенности ликвационных и кристаллизационных процессов, протекающих при затвердевании слитка.

4. Разработан новый количественный метод оценки развития внеосевой неоднородности на базе компьютерной обработки серных отпечатков и определения объемного процента сульфидных включений.

На защиту выносятся:

1) Результаты детального исследования характера воздействия инокуляторов на формирование внеосевой неоднородности.

2) Результаты исследования строения шнуров.

3) Результаты компьютерного металлографического метода исследования серных отпечатков.

Практическая ценность. Усовершенствована и внедрена промышленная технология жидко-твердой разливки стальных слитков за счет твердых капель, формирующихся из струи расплава в вакууме, что позволяет снизить ликвационную неоднородность в 1,5-2 раза и повысить стабильность механических свойств по длине и сечению готового изделия в 2,0-3,0 раза. Результаты работы обеспечили производство качественных изделий ответственного назначения с новым уровнем стабильности свойств.

Внедрение на ФГУП ПО «Баррикады» усовершенствованной технологии разливки- позволило снизить отбраковку заготовок судовых валов, а также уменьшить количество термических переработок готовых изделий за счет повышения однородности свойств готового изделия, что< дало экономический эффект 964,160 тыс. рублей (доля автора 25%).

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 4-х международных конференциях (Волгоград 2002г, Темиртау 2003г, Самара 2005г, Магнитогорск 2007г) на Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (2001-2004гг), а также на ежегодных научно-технических конференциях ВолгГТУ (2002-2009гг).

По теме диссертационной работы опубликована 21 печатная работа, в том числе 4 в центральных рецензируемых журналах.

выводы

1. На основании проведённых исследований и анализа литературных данных установлено, что процесс формирования внеосевой ликвационной неоднородности зависит от многих факторов и в первую • очередь от массы слитка. В небольших слитках массой до 10 тонн внеосевая неоднородность проявляется в виде так называемого "ликвационного конуса", в крупных слитках формирование зоны внеосевой ликвации происходит в виде шнуров. Зона внеосевой ликвации занимает 20,5% общей площади осевого темплета слитка массой 24,2 тонны стали 38ХНЗМФА, а средний диаметр шнура равен 6мм.

2. Установлено, что инокулирование струи при вакуумной отливке слитка массой 23,52 тонны увеличивает протяженность зоны внеосевой неоднородности. При этом ее площадь на осевом темплете слитка возрастает в 1,8 раза в сравнении со слитком, отлитом по обычной технологии. Общее количество шнуров в инокулированном слитке увеличивается в 2,5 раза; их средний диаметр уменьшается в два раза. В поковке диаметр шнуров также сокращается пропорционально величине укова.

3. За счет разделения в инокулированном слитке шнуров на более мелкие составляющие, происходит уменьшение ликвации химических элементов: по углероду в 1,8 раза; по сере и, фосфору в 1,2 раза. Доказано, что в инокулированном, слитке процесс формирования шнуров начинается .раньше,' чем в сравнительном слитке.

4. В общем случае применение технологии жидко-твердой разливки на базе инокулирования струи позволяет в 1,5-2 раза снизить ликвационную неоднородность по объему слитка, что обеспечивает двух, трехкратное снижение разброса механических свойств по концам и сечению крупных поковок.

5. Разработан новый компьютеризированный металлографический метод оценки развития внеосевой неоднородности в литом и кованном металле на базе компьютерного анализа серных отпечатков и определении объемного процента видимых сульфидных включений. Данный метод обладает большей информативностью по сравнению с традиционным и позволяет проводить статистическую обработку серных отпечатков с целью выявления факторов, оказывающих влияние на развитие внеосевой неоднородности в слитках и поковках.

6. Внедрение на ФГУП ПО "Баррикады" технологии жидко-твердой разливки слитков на базе инокулирования струи обеспечило повышение однородности готовых изделий, снижение затрат на повторную термическую обработку и переиспытания. Экономический эффект от внедрения данных разработок составил 964,160 тыс.руб (доля автора 25%).

Заключение

Предложенный компьютеризированный металлографический метод оценки развития внеосевой неоднородности в литом и кованом металле посредством определения объёмного процента видимых сульфидных включений, выявленных на серном отпечатке, позволяет более точно оценивать его загрязненность. Он обладает большей информативностью и дает возможность производить статистическую обработку с целью выявления отдельных факторов, ответственных за развитие внеосевой неоднородности в слитках и поковках.

1. Жульев, С.И. Оптимизация- процессов производства кузнечных слитков для поковок ответственного назначения с использованием САПР-технологий. Диссертация- на соискание ученой степени доктора технических наук. Волгоград, 1991. 372 с.

2. Жульев, С.И-. Исследование процесса затвердевания осевой зоны крупного, слитка спокойной- стали. Диссертация- на соискание- ученой степени*кандидата технических наук. Москва, 1978. 161 с.

3. Скобло, С.Я. Слитки^для крупных поковок / Скобло С.Я., Казачков Е.А. // М., Металлургия, 1973. 248 с.

4. Тагеев, ВМ. Исследование кристаллизации слитков и отливок с применением радиоактивных изотопов (меченых атомов) / Тагеев В.М., Дудкин В.А. // Труды научно-технического общества чёрной металлургии. -М.: Металлургиздат, 1955. Т. 5. Ч.' 2. С. 19-36.

5. Вейник, А.И. Теплообмен между слитком и изложницей. М.: Металлургиздат, 1959': 358 с.

6. Дюдкин, Д.А. Усадочные раковины в стальных слитках и заготовках / Дюдкин Д.А., Крупман Л.И., Максименко Д.М. // М., Металлургия, 1983. 136 с.

7. Китаев, Е.М. Затвердевание стальных слитков. М., Металлургия, 1982. 168 с.

8. Константинов, JI.С. Напряжения, деформации и трещины в отливках / Константинов JI.C., Трухов А.П. // М.: Машиностроение, 1981. -199 с.

9. Жульев, С.И. Производство и проблемы качества кузнечного слитка: Монография / Жульев С.И., Зюбан Н.А. // ВолгГТУ. Волгоград, 2003. -168 с.

10. Лапотышкин, Н.М. Трещины в стальных слитках / Лапотышкин Н.М., Лейтес А.В. // М.: Металлургия, 1969. 112 с.

11. Хворинов, Н.И. Кристаллизация- и неоднородность стали. Пер. с чешек. А.А. Жукова. М., ГНТИ машиностроительной литературы, 1958. -392 с.

12. Кузьмин, Б.А. Металлургия, металловедение и конструкционные материалы. Учеб. для мех. и машиностроит. Техникумов / Кузьмин Б.А., Самохоцкий А.И. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984.- 256 с.

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

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

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

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

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

18. Строганов, А.И. Производство'качественной стали в мартеновских печах / Строганов А.И., Колосов М.И. М: Металлургиздат, 1961'.

19. Колосов, М.И. Разливка стали / Колосов М.И., Кульбацкий А.П. М: Металлургиздат, 1957.

20. Гудцов, Н.Т. К вопросу об улучшении строения стального слитка. // Труды научно-технического общества чёрной металлургии. — М.: Металлургиздат, 1955. Т. 5. Ч. 11.

21. Гудцов, Н.Т. Основные вопросы изучения стального слитка. // Стальной слиток. М.: Металлургиздат, 19521 — С. 11-20.

22. Смирнов, Ю. Д. О механизме образования внеосевой неоднородности в стальных слитках // Проблемы стального слитка. Труды III конференции по слитку: Сборник. М.: Металлургия. 1969. С. 49-53.

23. Тагеев, В. М. Исследование процесса образования внеосевой неоднородности в стальных слитках и отливках / Тагеев В'. М., Смирнов Юг Д. // Затвердевание металлов: Сборник. М.: Машгиз. 1958. С. 352-373:

24. Дуб, В. С. Исследование- внецентренной ликвации и разработка методов* подавления1 ее развития в крупных слитках. Диссертация- на-соискание ученой степени доктора технических наук. — М., 1980; 337 с.

25. Тасиро, Коити Механизм образования макроликвции в крупных слитках и отливках / Тасиро Коити, Тодороку Тору Тацу то хагане, 1971 - №10. - С. 60-81. (пер. №7751МЧМ СССР).

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

27. Иодко, Э. М. Особенности конвективного массопереноса в затвердевающем слитке / Иодко Э: М., Трынкина Е. И. Изв. АН СССР, Металлы, 1974. - №5. - С. 134-136.

28. Рыжиков, А. А. К вопросу образования внецентренной ликвационной неоднородности в слитке / Рыжиков А. А., Рощин М. И. Хомутецкая С. И., и др. Изв. ВУЗов. Черная'металлургия, 1975.- С. 58-64.

29. Завгородний, П. Ф. Экспериментальное исследование МГД, — воздействия на качество слитка / Завгородний П. Ф:, Зорина В. Д., Кудренко Г. В.,, и др. // В кн.: Труды VIL конференции по слитку. М.: Металлургия- 1978. - С. 103-104".

30. Беляев,,Ю.! П. В. Некоторые определяющие факторы кристаллизации листовых слитков кипящей стали ■ и их влияние на- качество металла / Беляев Ю. П., Куликов В1 О., Жигула А. В; // Сталеплавильное производство. 1969. Вып.9 С. 107-114.

31. Марковский, Е. А. Определение конвективных потоков при кристаллизации слитка-методом;радиоактивны индикаторов/, Марковский' Е. А., Ефимов1 В. А., Малахов В. Б., и-др.// Проблемы стального'слитка. — М. Металлургия; 1969. С. 93-95.

32. Бабенко, В. Г. Продувка, стали аргоном при полунепрерывной разливке / Бабенко Bi F., Коваленко BIH. // Сталь. 1986. - № 2. -С. 41-43.

33. Денисов, В.А. Продувка стали в изложнице аргоном / В. А. Денисов, Н. Н. Власов, Б. Д. Червяков // Влияние внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл. Киев, 1983. - С. 98-99.

34. Герасимов, Ю.В. Окислительная продувка стали газовыми смесями в печи и обработка инертными газами в ковше и изложнице / Ю. В. Герасимов, JI. В. Ломовдева, Э. И. Шандорова // Сталь. 1979. - № 1. -С. 28.

35. Самойлович, Ю.А. Кристаллизация!слитка.в электромагнитном поле. М.: Металлургия, 1986. - 170 с.

36. Клинов; А.Д; Теоретические и технологические основы применения электромагнитного перемешивания при'затвердевании стальных слитков / А. Д. Клинов, В. Б. Викляев, В: А. Ефимов»// Проблемы стального слитка № 7. М:, 1978;-С. 80-82.

37. Китаев, Е.М. Особенности затвердевания- стальных слитков в условиях электромагнитного перемешивания / Китаев Е. М., Гущин В. П., Трукин М. К. // Повышение качества отливок и слитков. Горький. 1981. -С. 21-25.

38. Ефимов, В. А. Перспективы развития работ по применению внешних воздействий на жидкий ^кристаллизующийся расплав // Влияние внешних воздействий на жидкий» и кристаллизующийся металл. Киев, 1983. -С. 3-21.

39. Наконечный, Н.Ф. Затвердевание легкоплавких сплавов при интенсивном перемешивании / Наконечный. Н.Ф., Корчинский А.А., Конфорович А. А. // Влияние внешних воздействий- на жидкий- и кристаллизующийся металл. Киев, 1983. - С. 90-94.

40. Санко, В.Мч. Влияние упругих колебаний на кристаллизацию и качество слитка / В. М. Санко, Б. В." Платонов, В: А. Ефимов и др. // Проблемы стального слитка №7. М.: 1978. - С. 180-181.

41. Добровольский, В.Б. Повышение однородности непрерывнолитых заготовок путем электрогидроимпульсной! обработки металла /

42. B.Б.Добровольский, АЛ.Матан, Л.Т.Куценко // Влияние внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металла. Киев, 198311. C. ,73-75.

43. Абрамов, О.В. Кристаллизация металлов в ультразвуковом поле. -М.: Металлургия, 1973. 286 с.

44. Романов, А.А. Литье в вибрирующие формы. М.: Машгиз,1959. -64 с.

45. Научные труды Института цветных металлов- и золота им. М.И.Калинина. М.: Машгиз, 1960. С. 143-148.

46. Малиночка, Я.Н. Улучшение качества слитка путем воздействия вибрацией на его кристаллизацию / Я.Н. Малиночка, А.Н.Близнюкова, Ю.Н.Яковолев и.др. // Изв.ВУЗов. 1978. - № 9. - С. 45-49:

47. Коновалов, Р.П. Влияние низкочастотной вибрации на структуру и химическую^ неоднородность слитка спокойной стали и прокатной заготовки / Р.П.Коновалов, В.Я.Миневич, Я.Н.Малиночка и др. // Разливка стали вслиткии их качество: 1981. - № 9. - С. 62-68.

48. Бузиашвили, Б.И. Исследование зависимости параметров вибрации в металлургических расплавах / Бузиашвили Б. И., Дидебулидзе К. А. // Сообщ.АН ГССР. 1976. - 8Г. -№ 3. - С. 645-648.

49. Рамишвили, В. А. Исследование влияния частоты на строение слитка и оптимального режима вибрации при ее подводе сверху через волновод / Рамишвили В. А., Бузиашвили Б. И. // Сообщ. АН ГССР. 1982. - № 2. -Т.106.-С. 333-338.

50. Баландин, Г.Ф. Применение вибрации при непрерывном литье металлов и сплавов / Баландин Г.Ф., Яковлев Ю.П. // Цветные металлы. -1961. -№ 1. С.75-79.

51. Никитенко, Н.И. Кристаллизация непрерывного слитка при наличии холодильников / Н.И.Никитенко, В.М.Паршин, С.Д.Постил // Совершенствование процессов непрерывной разливки^ стали. Киев, 1985. -С. 45-49

52. Соколов, A.JI. К вопросу качества литой структуры непрерывнолитых слитков кремнистой высокоуглеродистой стали. / A. JI. Соколов, А.И. Тарасенко, В.М.Паршин. // Известия АН СССР. 1985. - № 4.-С. 71-74.

53. Паршин, В.М. Улучшение качества непрерывнолитого слитка приразливке стали с погружаемыми виброхолодильниками. / В.М. Паршин,

54. A.M. Поживанов, В.П.Пак и др. // Сталь. 1985. - № 4. - С.

55. Цаплин, В.А. Затвердевание непрерывного слитка при суспензионной разливке перегретого расплава / Цаплин В. А., Селянинов И.Г., Мангасаров В. С. // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1982. - № 6.-С. 32-35.

56. Скворцов А.А., Соколов JI.A., Ульянов В.А. О применении водоохлаждаемых виброхолодильников при непрерывной разливке стали // Изв. АН СССР. Металлы. 1980. -№1. - С. 61-65.

57. Тэцу-то хаганэ. 1975. - Т.61. - № 12. - С. 1023-1027.

58. Фетисов, Г. И. Процессы формирования внеосевой ликвации и способы повышения качества крупных слитков. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук Москва 1982. — 213 с.

59. Данилов, В.И. Влияние условий кристаллизации на структуру алюминиевого слитка / Данилов В.И., Неймарк В.Е. // Металлург. 1938. -№10.-С. 34-43.

60. Неймарк, В.Е. Модифицированный стальной слиток. М.: Металлургия, 1977 - 200 с.

61. Рыжиков, А.А. Улучшение качества отливок- М- Свердловск: Машгиз, 1952.-267 с.

62. Рыжиков, А. А. Технологические процессы направленного управления формирования отливок // Суспензионное и композиционное литье.- Киев: ИПЛ АН УССР, 1988. С. 8-10.

63. Суспензионное литье. Киев: ИПЛ АН УССР, 1997. - 182 с.

64. Мадьянов, A.M. Суспензионная разливка.- М.: Металлург, 1969 — 185 с.

65. Затуловский, С.С. Суспензионная разливка. Киев: Наукова думка, 1981.-260с

66. Суспензионное и композитное литье. — Киев: ИПЛ АН УССР, 1988128 с.

67. Скок, Ю.Я. Снижение зональной- химической неоднородности слитков путем модифицирования слитка / Скок Ю.Я., Лубенец Г.А., Нечепоренко Ф.И. и др. // Сталь,- 1986. -№2. С. 19-22.

68. Скок, Ю.Я. Пути повышения химической • однородности стальных слитков / Скок Ю.Я., Щеглов В.М., Козлова З.Л. // Разливка стали в слитки.- Киев: ИПЛ АН УССР.- 1987. С. 10-14.

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

70. Влияние внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл.- Киев: ИПЛ АН УССР, 1983.- 207 с.

71. Ефимов, В.А. Влияние внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл- // Проблемы стального1' слитка— Киев: ИПЛ АН УССР* 1988.-С. 4-21.

72. Баландин, Г.Ф. Формирование кристаллического строения отливок. — М.: Машиностроение, 1973. 288 с.

73. Овсиенко, Д.Е. Влияние нерастворимых примесей на кристаллизацию и структуру металлов // Кристаллизация металлов: Тр. IV совещания по теории литейных процессов. Москва АН* СССР, 1960. — С. 76-85.

74. Жульев, С.И. Отливка крупных,кузнечных слитков с инокуляторами, формируемыми из струи расплава / Жульев. С. И., Кряковский Ю. В., Долгов О. В. // Сб. Формирование стального слитка- М.: Металлургия, 1986.-С. 35-38.

75. Затуловский, С.С. Некоторые вопросы, теории и технологии суспензионного литья / Затуловский С.С., Ефимов В. А. // Сб. Суспензионное литье Киев: ИПЛ АН УССР, 1977. - С. 3-29.

76. Knuppel, Н. Desoxydation und Vakuumbehandlung von Stahlschmelzen. Band 1. // Dusseldorf: Verlag stahleisen M.B.H., 1970, p.312.

77. Шамрей, В. А.Исследование слитков с захоложенной верхней частью и их использование для производства полых поковок. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Волгоград, 2007. -136 с.

78. Жульев С.И., Зюбан Н.А. Устройство для отливки слитков в вакууме с инокуляторами (варианты). Патент РФ № 42454// Опубл. Б.И. № 34, 2004.

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

80. Флеминге, М.К. Процессы затвердевания: Пер. с англ. М.: Мир, 1977.-423 с.

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

82. Явойский, В.И. Металлургия стали / Явойский В.И., Кряковский Ю.В., Григорьев В.П. и др. // М.: Металлургия, 1983. - 584 с.

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

84. Чалмерс, Б. Теория затвердевания: Пер. с англ. — М.: Металлургия, 1968.-288 с.

85. Ефимов, В.А. Стальной слиток. М.: Металлургиздат, 1961. - 358 с.

86. Ефимов, В.А. Разливка и кристаллизация стали. — М<: Металлургия, 1976. 552 с.

87. Бочвар, А.А. Металловедение. М.: Металлургиздат, 1956. - 258 с.

88. Гольдштейн, Я. Е., Мизин В. Г. Инокулирование железоtуглеродистых сплавов-М.: Металлургия, 1993.-416 с.

89. Охрименко, Я. М., Тюрин В. А. Теория процессов ковки. М.: Высшая школа, 1977. -296с.

90. Камнев, П. В. Совершенствование ковки крупных поковок. JL: «Машиностроение», 1975. 344 с.

91. Шкалы серных отпечатков поковок из слитков массой от 0,5 до 200т. ИПЛ АН УССР. Киев. НКМЗ. Краматорск, 1962. 22 с.

92. ГОСТ 8536-79. Заготовки судовых валов и баллеров рулей. М Госстандарт СССР. 1979 25 с. с приложениями

93. ТУ 3-896-78. Заготовки валов роторов и колец турбогенераторов. Волгоград, 1978. 37 с.

94. Жульев, С.И. Исследование распределения сульфидных включений в металле / С. И. Жульев, Е. И. Бузинов, Ю. М. Шелухина // Научные ' сообщения КДН: Бюллетень / Волгогр. Клуб докторов наук. Волгоград, 2003.-№12.-С. 84-85.

95. Салтыков, С. Я. Стереометрическая металлография М.: Металлургия, 1976.-270с.

96. Белевитин, В.А. Влияние технологии выплавки и внепечной обработки на качество кованых трубных заготовок // Сталь. — 2000. №3". -С. 22-25.

97. Бровман, М.Я. О возможности уменьшения пористости при обработке металлов- давлением // Известия высших учебных заведений.

98. Черная металлургия—2001.-№5.

99. Воронин, Ю.Ф. Управление процессов снижения усадочных дефектов отливок./ Воронин Ю.Ф., Лосев А.Г., Матохина А.В., Куликов Д.Ю. // Литейщик России. 2004. - №12.

100. Шелухина, Ю. М. Исследование строения шнуров внеосевой ликвации в крупных слитках низколегированных конструкционных сталей

101. Ю. М. Шелухина, |С. И: Жульев|, Н. А". Зюбан / Изв. ВолгГТУ. Сер: Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. Вып.2: межвуз. сб. науч. ст./ответ. Ред. Трыков Ю.П.; ВолгГТУ. 2008. -№10(48).-С.136-138:

102. Шелухина, Ю.М. Шнуровая ликвация в стальных слитках / С. И. Жульев, Ю. М'. Шелухина // Научно-технический прогресс: Сб. науч. тр. Между нар. науч.- техн. конф:, Тимертау. 2-ЗЛОЮЗг / Караганд. Металлург. Инст. Темиртау, 2003. С. 97-99.

103. Жульев, С.И.| Влияние инокулирования на1 внеосевую ликвацию в,слитках для крупных поковок / |С. И. Жульев., Н. А. Зюбан, Ю. М*. Шелухина/Сталь.—2008.- №12. -С. 58-61.

104. Бузинов, Е.И. Исследование распределения сульфидных включений? в металле / Е. И. Бузинов, Ю: М. Шелухина, С. И. Жульев // Научные сообщения КДН: Бюллетень / Волгогр. Клуб докторов наук. Волгоград, 2003.-№12. -С. 84-85.

105. Шелухина, Ю.М. Исследование серных отпечатков / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина // Научные сообщения КДН: Бюллетень / Волгогр. Клуб докторов наук. Волгоград, 2004. - №13. -С. 44-48.

106. Шелухина, Ю.М. Исследование расположения шнуров в крупных кузнечных слитках спокойной* стали / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина // Научные сообщения КДН: Бюллетень / Волгогр. Клуб докторов наук. -Волгоград, 2003. -№12. С. 79-81.

107. Шелухина, Ю.М. Исследование параметров шнуров в крупных кузнечных слитках спокойной стали / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина // Научные сообщения КДН: Бюллетень / Волгогр. Клуб докторов наук. — Волгоград, 2004. -№13. С. 110-112.

108. Исследование области А- образной ликвации в крупных кузнечных слитках / С. И. Жульев, Д. В. Руцкий, К. Е. Титов, Ю. М. Шелухина //

109. Сборник Металлургия и металловедение в машиностроении. — Волгоград, 2006.-С. 143-145.

110. Шелухина, Ю.М. Исследование внеосевой ликвации в крупных слитках / С. И. Жульев, Ю. М. Шелухина // Сборник Металлургия и металловедение в машиностроении. — Волгоград, 2006. С. 145-148.

111. Шелухина, Ю.М. Исследование расположения шнуров в теле кузнечного слитка стали 38ХНЗМФА массой 24,2т / С. И. Жульев, Ю: М. Шелухина // Сборник Металлургия и металловедение в машиностроении. — Волгоград, 2006. С. 181-186.

112. Влияние параметров отливки на развитие химической неоднородности в крупных слитках / С.И. Жульев, Д.В. Руцкий, Д.Н. Федоров, А.П. Фоменко, Ю.М. Шелухина / Научные сообщения КДН. -Волгоград, 2005. №14. - С. 11-15.

113. Закономерности^. изменения механических свойств в трубных поковках в зависимости от химического состава крупного слитка / С.И. Жульев, Д.В. Руцкий, Д:Н. Федоров, А.П.' Фоменко, Ю.М. Шелухина / Научные сообщения'КДН.- Волгоград, 2005. №14. - С. 20-24'.

114. Особенности строения слитка отлитого по технологии! жидко-твердой разливки в вакууме / К. Е. Титов, Д.Н. Федоров, Д. В: Руцкий, С. И. Жульев, Ю. Mi Шелухина // Сборник Металлургия и металловедение в машиностроении. Волгоград, 2006. - С. 6-11.

115. Стабилизация механических свойств в изделиях тяжелого машиностроения / С. И. Жульев, Д. В. Руцкий, Б. А. Сивак, Ю. М. Шелухина, А. В. Мозговой // Тяжелое Машиностроение—2007.-№ 12 — С. 26-29

116. Петрова, • В.Ф. Исследование влияние инокулирования на* структурные параметры литого металла и служебные свойства кованых, изделий тяжелого машиностроения. Волгоград, 2006, 144с.