автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Повышение трещиноустойчивости крупногабаритных слитков из сложнолегированных алюминиевых сплавов при полунепрерывном литье

КОЖЕКИН Андрей Евгеньевич

□ОЗ169735

ПОВЫШЕНИЕ ТРЕЩИНОУСТОЙЧИВОСТИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СЛИТКОВ ИЗ СЛОЖНОЛЕГИРОВАННЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОМ ЛИТЬЕ

Специальность 05 16 04 - «Литейное производство»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 г т

Екатеринбург - 2008

003169735

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет-УПИ» и в ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод»

Научный руководитель-

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Замятин В.М

доктор технических наук, профессор Мысик Р.К

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Шадрин Г Г

ФГУП «Всероссийский институт авиационных материалов» г Москва

Защита состоится 20 июня 2008г в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212 285 08 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» в зале Ученого Совета (ауд I)

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу 620002, г. Екатеринбург, К-2, ул Мира, 19, УГТУ-УПИ, учёному секретарю Факс (343) 374-388-84 Е-тай Ко2Ьек1пАЕ@кит\у ги

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета - УПИ

Автореферат разослан 16мая2008г

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор, доктор технических наук

С.В Карелов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Кардинальное повышение качества

алюминиевых сплавов авиационного назначения невозможно без

принципиального усовершенствования технологии их плавки и литья. Одним

из перспективных направлений улучшения качества алюминиевых сплавов

является применение новых футеровочных материалов для плавильных

печей, миксеров и литейной оснастки, эффективных методов рафинирования

и модифицирования жидких сплавов, совершенствование технологии

процесса литья, автоматизации работы плавильно-литейных агрегатов. В

связи с этим настоящая работа, посвященная решению задач указанного

направления, представляется весьма актуальной.

Одним из перспективных конструкционных материалов для

авиационной и аэрокосмической техники является свариваемый

алюминиевый сплав АД37 (1370), разработанный специалистами ФГУП

ВИАМ. Сплав 1370 относится к системе А1-Мц-81-Си и легирован большой

группой элементов: Мп, Ъп, 2х, Т1, Се, Бс. Листы и плиты из данного сплава

требуются для изготовления крыльев и стабилизаторов

среднемагистрального самолёта АН-148

Ещё одна группа сложнолегированных сплавов, находящих

применение в авиационной и ракетной технике - это алюминий-литиевые

сплавы 1421 и 1461. Так, полуфабрикаты из сплава 1421 используются для

изготовления головной части ракет. В настоящее время проводятся работы по

серийному производству листов и таит из сплава 1461 для самолетов ОАО

«ОКБ Сухого», а также планируется использование листов и профилей из

него для изготовления деталей фюзеляжа самолётов МС-21 и ТУ-204-300.

Одна из самых главных причин, сдерживающих серийное производство

листов, плит и штамповок из сплавов 1370, 1421 и 1461 заключается в том,

что слитки из этих сплавов, особенно крупногабаритные, характеризуются

высокой склонностью к образованию горячих трещин при полунепрерывном

литье.

-4В связи с этим, повышение трещиноустойчивости крупногабаритных слитков из сплавов 1370, 1421 и 1461 при полунепрерывном литье представляет собой актуальную научно-техническую задачу

Цель работы. Исследование влияния технологических параметров литья на температурные поля при затвердевании, структуру, литейные и механические свойства крупногабаритных слитков из сложнолегированных алюминиевых сплавов АД37, 1421 и 1461 и разработка на основе полученных закономерностей рациональных режимов литья, обеспечивающих повышение трещиноустойчивости слитков.

Основное внимание было сосредоточено на решении следующих задач: -усовершенствование системы управления, разработка технических и технологических решений по эксплуатации автоматизированных плавильно-литейных агрегатов, обеспечивающих высокую степень чистоты металла по содержанию неметаллических включений и водорода;

-установление влияния металлургических и технологических факторов на структуру, механические свойства и склонность к трещинообразован™ крупногабаритных слитков из сплава АД37;

-исследование влияния параметров литья на профиль и глубину лунки, ширину двухфазной области, скорости охлаждения поверхностных слоев и центральной зоны и, как следствие, на склонность к образованию горячих и холодных трещин в крупногабаритных слитках из алюминий-литиевых сплавов 1421 и 1461,

-разработка технологических параметров литья крупногабаритных слитков из сложнолегированных алюминиевых сплавов АД37, 1421 и 1461 без образования в них горячих трещин. Научная новизна работы:

1. Предложены, обоснованы и реализованы новые решения при освоении автоматизированной системы управления и режимов работы плавильно-литейных агрегатов для приготовления алюминиевых сплавов и литья слитков полунепрерывным методом.

-52 Методом вмораживания термопар установлены конфигурация и строение переходной двухфазной области, скорости охлаждения центральной и приповерхностной зон кристаллизующихся слитков из сложнолегированных алюминиевых сплавов 1370, 1421 и 1461 при установившихся режимах литья. Для нахождения ширины двухфазной области использованы значения температур неравновесного солидуса, начала линейной усадки и ликвидуса, впервые полученные для этих сплавов с помощью модернизированного метода дифференциально-термического анализа

3 Установлено, что вероятность образования горячих трещин в крупногабаритных цилиндрических и плоских слитках из сплава 1370 зависит от комбинации следующих наиболее значимых факторов химического состава сплава (в регламентированных пределах содержания легирующих элементов), величины литого зерна а-твердого раствора на основе алюминия, толщины и состава эвтектических прослоек по границам зерен, сегрегации в слитке оксидных плен и неметаллических включений, а также высоты кристаллизатора, скорости литья, расхода и характера распределения по периметру слитка охлаждающей воды в зоне вторичного охлаждения

4 Методом компьютерного моделирования выявлены закономерности влияния скорости литья, высоты кристаллизатора и расхода охлаждающей воды на глубину и профиль лунки, а также на значения скоростей охлаждения поверхностных слоев и центральной зоны крупногабаритных слитков из алюминий-литиевых сплавов 1421 и 1461

5 В слитках из сплавов 1370, 1421 и 1461 значительные доли скандия и циркония связаны в сложные многокомпонентные соединения, практически не растворимые при гомогенизации слитков Скопления этих соединений в составе неравновесных эвтектик располагаются по границам зерен, охрупчивают сплавы в твердо-жидкой зоне и способствуют зарождению и росту горячих и холодных трещин в слитках.

Практическая значимость работы. Усовершенствована система управления автоматизированным плавияьно-литейным агрегатом и применены новые технические и технологические решения, позволившие повысить чистоту серийных алюминиевых сплавов по содержанию водорода, неметаллических, шлаковых и флюсовых включений, уменьшить 1радиент температуры по объёму жидкой ванны, снизить окисление сплавов в процессе их приготовления.

Разработаны и внедрены рациональные режимы полунепрерывного литья крупногабаритных плоских и цилиндрических слитков из сложнолегированных алюминиевых сплавов АД37,1421 и 1461 В результате удалось резко понизить вероятность образования в слитках горячих трещин Освоено серийное литье крупногабаритных слитков из сплавов АД37 и 1461

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены' на XI отчётной международной конференции «Алюминий Сибири - 2006», г Красноярск, 2006 г.; на XI отчетной конференции молодых учёных ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, г Екатеринбург, 2006 г., на Первой международной конференции и выставке «Литье алюминия», г Москва, 2007г; на ХИ отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, г Екатеринбург, 2006 г

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе и библиографического списка из 120 наименований, изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 95 рисунков и 30 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введепии обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы её основная цель и задачи, показаны научная новизна и практическая значимость

-7В первой главе представлен аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы, касающийся проблемы трещинообразования в слитках из алюминиевых сплавов при полунепрерывном литье

Основными факторами, влияющими на горячеломкость, являются чистота сплава по содержанию неметаллических включений, состав сплава по содержанию легирующих и примесных элементов, размер и форма зерен твердого раствора на основе алюминия, объемная доля неравновесной эвтектики по границам зёрен, зональная ликвация, содержание водорода, условия и параметры литья слитков (условия охлаждения слитка, высота кристаллизатора, скорость и температура литья). В некоторых работах затвердевание и рост горячих трещин в слитках алюминиевых сплавов связывается с величиной эффективного интервала кристаллизации, усадкой кристаллизации, наличием у сплава интервала хрупкости в интервале температур твердо-жидкого состояния. Констатировано, что имеющиеся в литературе данные по влиянию различных факторов на горячеломкость алюминиевых сплавов представляют научную основу для выбора направления исследования процессов трещинообразования в слитках В то же время показано, что исходя только из этих, иногда противоречивых, данных, невозможно априори предсказать условия литья, обеспечивающие предотвращение образования горячих трещин в крупногабаритных слитках из новых алюминиевых сплавов без предварительного проведения экспериментальных исследований На основании аналитического обзора поставлены задачи настоящей диссертационной работы

Во второй главе описаны материалы, оборудование и методики проведения экспериментов

Для определения температур неравновесного солидуса, равновесного солидуса, температуры начала усадки и ликвидуса образцов от слитков алюминиевых сплавов был применен модернизированный метод дифференциально-термического анализа (ДТА) по производной Этот метод

позволяет точно определять температуры ликвидуса, начала линейной усадки и солидуса сплавов.

Уменьшение погрешности определения этих температур достигнуто за счет оптимальных геометрических размеров образцов, симметричного расположения и плотного контакта образца и горячего спая термопары Применение современных регистрирующих приборов (специально модернизированного для этих целей прибора «Экограф») позволило обеспечить высокую точность регистрации температуры с большой частотой. В связи с тем, что график в координатах "температура-время" (Кг)) характеризуется плавными переходами, определение температуры солидуса и ликвидуса с минимальной погрешностью затруднено, а иногда и невозможно. Для определения этих температур зависимость Г=^т) численно дифференцировали и строили график М(Дт)=Г(<1>) (рис.1)

Из полученного графика находили значения температур солидуса ^в) и ликвидуса а также погрешности их определения (Д1:д и Д^)

С целью изучения 4> *С распределения температурных

Рис 1. График зависимости скорости полей по сечению слитка был нагрева АУАг от температуры I

применён метод вмораживания термопар. Для измерения температуры использовались кабельные хромель-алюмелевые термопары (тип "К") с диаметром электродов 0,35мм, закреплённые на специально изготовленной раме (рис 2) Консольная часть всего блока обеспечивает его ввод на некотором удалении от стенки кристаллизатора Вмороженный блок следует по всем зонам слитка с заданной скоростью литья, регистрируя при этом температуру в характерных точках тела слитка вплоть до его полного охлаждения

к прибору "Технограф 160"

Рис.2. Схема измерительного устройства-блока термопар: 1-направляющий элемент (рама); 2-термопары в защите; 3-кристаллизатор; 4-распределительная воронка; 5-флюс.

Регистрация температур проводилась с помощью цифрового многоканального самописца «Технограф 160».

Одновременно с измерением температуры в слитке

зондировали глубину и профиль лунки с помощью измерительной рамки и металлического щупа.

Для исследования

структуры и механических

свойств слитков применялись стандартные методы.

В третьей главе представлены основные особенности новых плавильно-литейных агрегатов, схема работы которых приведена на рис.3.

1_____________________________________I

Рис.3. Схема устройства и управления плавильно-литейным агрегатом.

Снижение загрязнённости алюминиевых сплавов неметаллическими включениями достигается применением современных высокоглинозёмистых огнеупорных материалов. Контактирующий с расплавом рабочий слой ванны плавильной печи выполнен из высокопрочного огнеупорного бетона фирмы "РНЬпсо", а миксера - из высокоглинозёмистого кирпича марки ВГББ-Зф.

Рабочий слой подины миксера изготовлен из глиноземистого высокопрочного кирпича Resistal В 85 АС Связь между подиной и стенами печи обеспечивает огнеупорный бетон АЛИТ 72 РАЛ. Применение данных материалов снижает инфильтрацию расплава в футеровку плавильно-литейного агрегата и позволяет получать более точный химический состав при переходе с одного сплава на другой

За счёт многослойности футеровки печи и миксера снижены потери тепла в окружающую среду, уменьшен перепад температур по глубине ванны и устранён перегрев поверхностных слоев приготовляемых расплавов

При продувке расплава аргоном через пористые пробки, встроенные в подину плавильной печи по ее периметру, обеспечивается интенсификация процесса плавления шихты, осуществляется тщательное перемешивание алюминиевых сплавов в процессе их приготовления и происходит частичное рафинирование расплава от водорода Продувка расплава аргоном в миксере через пористые пробки, равномерно установленные по площади подины, обеспечивает дополнительное рафинирование металла от водорода и достаточную изотермичность по всему объёму расплава.

Для нагревания и плавления шихты в печи использованы две горелки BBG-2112 мощностью по 5,4 МВт каждая. В процессе экспериментов установлены рациональные режимы работы горелок, задаваемые с помощью компьютера. Уточнены расход воздуха, температура подогрева воздуха в рекуператоре, условия стабилизации коэффициента избытка воздуха а=1,05. В миксере применены две горелки B10-140RB мощностью по 80 кВт каждая Управление работой горелок осуществляется автоматически по усовершенствованным режимам.

Работа плавильной печи контролируется системой автоматического управления по программе, скорректированной в ходе пуско-наладочных работ В ней контролируются следующие технологические операции и параметры работы печи загрузка шихты и ее плавление, перемешивание расплава, снятие шлака, температура расплава, режимы работы горелок,

давление газа в рабочем пространстве печи, температура отходящих газов, свода и подогрева дутьевого воздуха Примененные новые решения в системе автоматического управления работой печи и миксера позволили добиться точности поддержания температуры расплава равной ±5°С Например, для управления температурой в печи используется "адаптивный" ПИД регулятор, основанный на том, что он постоянно определяет скорость нагрева металла и на основании этого корректирует коэффициент дифференцирования, не допуская перегрева расплава В миксере же регулятор, при достижении температуры близкой к заданной (в пределах 20°С), ограничивает мощность горелок и более точно поддерживает температуру При необходимости быстрого повышения температуры горелки включаются на всю мощность и процесс нагрева ускоряется.

Применение установок "SNIF" и "LARS" для внепечного рафинирования алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si за счет продувки расплава смесью аргона и хлора позволяет снизить, в основном, начальное содержание водорода (0,25-0,30 см3/100г) в сплаве в 1,7-2,8 раза Дополнительный эффект рафинирования алюминиевых сплавов связан с уменьшением в них содержания неметаллических включений и щелочных металлов (натрия, кальция, лития) Установлена более высокая эффективность работы установки "LARS" по сравнению с установкой "SNIF" с точки зрения дегазации жидких алюминиевых сплавов. Применение пенокерамических фильтров позволило исключить попадание неметаллических включений в слиток при литье

Автоматизированная литейная машина с гидравлическим приводом позволяет достаточно точно регулировать и поддерживать скорость литья слитков, расход охлаждающей воды, уровень металла в литейном желобе до и после пенокерамического фильтра, обеспечивая оптимальный поток расплава Кроме того, при литье плоских слитков с помощью системы лазерного регулирования, с высокой точностью поддерживается уровень расплава в кристаллизаторах При литье же цилиндрических слитков

применяется система с горячим верхом, не требующая контроля уровня металла в литейном лотке и кристаллизаторах, и использующая комбинированное водо-воздушное охлаждение. Процесс литья слитков полностью автоматизирован. Отлитые слитки имеют гладкую поверхность без ликвационных наплывов

Четвёртая глава посвящена исследованию влияния металлургических и технологических параметров плавки и литья сплава 1370 на его склонность к образованию горячих трещин, структуру и свойства слитков.

Сплав АД37 (1370) имеет следующий химический состав Мё(0,7~1,4)%, 81(0,6-1,2)%; Си(0,6-1,4)%; Мп(0,01-0,5)%, 2п(0,2Ч),8)%; гг(0,01-0,12)%; 8с(0,01—0,12)%; №(0,05-0,2)%; Сг(0,01-0,2)%; Бе(<0,1)%; Т1(0,01-0,1)%; Се(0,005-0,05)%. При полунепрерывном литье в цилиндрические слитки 00 92, 145, 377, 650 мм и плоские слитки поперечным сечением 225x950, 300x1100 и 355x1370мм сплав характеризуется повышенной склонностью к образованию кристаллизационных трещин при затвердевании (горячеломкостыо) Основными факторами, оказывающими существенное влияние на трещинообразование в слитках, являются химический состав сплава в регламентированных пределах изменения легирующих компонентов, технология приготовления сплава АД37 и литья из него слитков

Поиск взаимосвязи между химическим составом сплава 1370 разных плавок и образованием в слитках горячих трещин позволил установить, что для уменьшения вероятности образования кристаллизационных трещин в слитках необходимо содержание легирующих элементов в сплаве АД37 поддерживать в следующих пределах- (0,9-1,0)%81, (0,9~1,1)%М§; (1,0-1,1)%Си, а остальных компонентов - ближе к нижнему пределу регламентированного химического состава Последнее ограничение обусловлено уменьшением объёмной доли сложных по составу и практически нерастворимых при гомогенизации слитков фаз, образованных

А1, Мп, №, Бс, Се и играющих роль концентратов напряжений при усадке кристаллизующего слитка

Обнаружено, что температурная обработка жидкого сплава АД37 в процессе его приготовления, заключающаяся в нагреве расплава до температур 840-8б0°С, способствует уменьшению вероятности образования кристаллизационных трещин в слитках 0650мм, несмотря на формирование в них неоднородной по сечению макроструктуры с наличием значительной доли веерных кристаллов. Ковка и последующая прокатка слитков показали, что слитки характеризуются повышенной технологической пластичностью. Эффект положительного влияния температурной обработки расплава на снижение горячеломкости сплава обусловлен повышением степени гомогенности расплава по распределению атомов легирующих элементов в алюминиевой матрице. Способ введения циркония в сплав АД37 посредством фторцирконата калия не уменьшил склонность слитков к образованию кристаллизационных трещин по сравнению с использованием лигатуры А1-2г.

Цилиндрические и плоские слитки из сплава АД37 склонны к формированию неоднородной крупнозернистой и веерной структуры, которая способствует зарождению в слитках кристаллизационных трещин. Специально проведенные опыты показали, что введение лигатуры А1-Т1 в миксер под струю расплава при переливе его из печи в миксер недостаточно для измельчения зерна в слитках. Для стабильного получения мелкозернистой и однородной структуры слитков требуется дополнительное непрерывное модифицирование расплава прутком А1-5%Т1-1%В на пути миксер - кристаллизатор.

Обнаружено, что трещины образуются в местах скопления оксидных плен и шлаковых включений (рис.4).

Установлено, что содержание водорода в сплаве АД37 практически не зависит от размеров и поперечного сечения слитка, плавочного химического состава, места отбора проб и находится на уровне 0,13-0,14 см3/100г.

Рис.5. Изображение участка микрошлифа поверхности плоского слитка из сплава АД37 в обратно-рассеянных электронах (BES) и в характеристическом рентгеновском излучении.

На межзеренных границах, как в цилиндрическом, так и в плоском слитке, наблюдается практически сплошная сетка фазы Mg2Si. Помимо этого встречаются протяжённые пластинчатые частицы фаз сложного состава: AlFeMnCuSi, AIMgSiCuScZr, AIMgSiCu.

Важную роль в образовании кристаллизационных трещин, формировании структурных и химических неоднородностей при литье крупногабаритных слитков играет распределение расплава, подаваемого в

Рис.4. Микроструктура дефектной зоны слитка (х 100).

межзеренных границ (рис.5).

Неметаллические же включения удаляются из расплава при его течении сквозь пенокерамический фильтр пористостью 40 ррь

Количественный микрорент-геноспектральный анализ (МРСА) в характеристическом рентгеновском излучении различных элементов позволил установить состав

лунку слитка. Методом вмораживания термопар в слиток выявлено, что наличие в лунке дополнительных вертикальных потоков расплава значительно искажает тепловое поле кристаллизующегося слитка, вызывая локальные изменения формы лунки и размеров переходной двухфазной области (рис.6), что, в конечном итоге, приводит к образованию в слитках термических напряжений и деформаций и, как следствие-кристаллизационных трещин, формированию структурных и химических неоднородностей.

Рис.6. Тепловое поле кристаллизующегося плоского слитка сплава 1370

по направлению к: а) широкой грани; б) узкой грани.

Полученные данные позволили наметить ряд металлургических и технологических факторов, направленных на снижение склонности слитков из сплава 1370 к трещинообразованию. Повышению трещиноустойчивости крупногабаритных плоских слитков сечением 3 55 * 1370мм из сплава 1370 способствует применение низкого кристаллизатора (высотой 144 мм) с автоматической подачей смазки в область контакта стенок кристаллизатора с расплавом. В случае применения такого кристаллизатора литьё слитков рекомендовано производить при температуре расплава 710-720°С со скоростью литья 50-55мм/мин, а уровень расплава в кристаллизаторе поддерживать в пределах 45-50мм. При этом распределитель расплава в кристаллизаторе должен обеспечивать только горизонтальные потоки к узким граням.

-16В результате использования комплекса полученных рекомендаций впервые удалось отлить плоские слитки сечением 355x1370мм из сплава 1370 без образования в них трещин.

Для изучения вопроса о растворении неравновесных эвтектик при гомогенизации сплава 1370 был проведён ДТА образцов, вырезанных из центральной и периферийной зон слитка (рис.7).

Видно, что на термограммах наблюдаются два эндотермических пика при температурах 509°С и 542°С, свидетельствующих об интенсивном растворении неравновесных эвтектик. Температура равновесного солидуса сплава 1370 составляет 572°С. Исходя из этих данных выбраны различные режимы гомогенизации и изучено их влияние на механические свойства слитков сплава АД37 при повышенных температурах испытания. Наиболее высокие значения пластических свойств в интервале температур 420-450°С имеют слитки, гомогенизированные по режимам: (540-550°С, 24ч) - 8=56%, у=93% и (540-550°С, 18ч) - 5=56%, /=95%. На основании полученных данных предложен режим гомогенизации слитков в промышленных условиях: 540-550°С, 18ч. Интервал температур 430-450°С, в котором пластические свойства слитков характеризуются максимальными значениями, рекомендован для нагрева слитков под прокатку.

В пятой главе изучено влияние технологических факторов (высота кристаллизатора, скорость литья, расход воды на вторичное охлаждение) на глубину и профиль лунки, температурное поле затвердевающих слитков,

3» 5?& 4СО »55 4» «И 4М ЙС КС 5Х 65С

ГснпфкЮЦ'С

Рис.7. Термограмма сплав а 1370 в режиме нагрева со скоростью 14°С/мин (образец плоского слитка сечением 355><1370мм, отожжённого по режиму 380-420°С, 2 часа). 1 - центральная часть; 2 - периферия.

скорости охлаждения их поверхностных слоев и центральной зоны и, как следствие, горячеломкость алюминий-литиевых сплавов 1421 и 1461.

Из-за дороговизны промышленных экспериментов с этими сплавами применили метод компьютерного моделирования, основанный на трехмерной теплофизической модели непрерывного затвердевания прямоугольных и цилиндрических слитков, разработанной в лаборатории кристаллизации ОАО "ВНИИМТ".

В этой модели мерой рациональности режима литья служит показатель качества металла К, численно равный отношению скорости охлаждения поверхностного слоя слитка к скорости охлаждения его осевой зоны на уровне дна лунки Показатель К позволяет, в первом приближении, косвенно оценивать возможность образования в слитках горячих трещин При К=1 вероятность трещинообразования наименьшая, с увеличением К эта вероятность незначительно возрастает, а при снижении К - она сильно уменьшается.

Для определения глубины и профиля лунки, ширины двухфазной области, скоростей охлаждения центральной и приповерхностной зон, а также для расчёта температуры поверхности и коэффициентов теплоотдачи слитков 0305мм из сплавов 1421 и 1461 проведены опытно-промышленные эксперименты по исследованию температурных полей кристаллизующихся слитков методом вмораживания термопар и зондированию щупом фронта кристаллизации при фиксированных параметрах литья Полученные значения коэффициентов теплоотдачи, а также данные ФГУП "ВИАМ" по теплофизическим свойствам сплавов 1420 и 1460, являющихся соответствующими аналогами сплавов 1421 и 1461, использовали в компьютерных экспериментах.

Для определения температуры ликвидуса начала линейной усадки %,лу и неравновесного солидуса ^ сплавов 1421 и 1461 проведен ДТА Полученные термограммы приведены на рис 8

Рис.8. Зависимость скорости охлаждения (ДЕ/At) от температуры, а) -образец сплава 1421; б) -образец сплава 1461.

На рис.9 представлены результаты расчёта ширины переходной двухфазной области слитков 0305мм, а также данные по измерению глубины лунки.

Удовлетворительное согласие расчётных и экспериментальных данных свидетельствует об адаптации теплофизической модели к реальному процессу затвердевания слитков.

С помощью компьютерной модели исследовано влияние высоты кристаллизатора, скорости литья и расхода охлаждающей воды на косвенный показатель качества литого металла с точки зрения образования горячих трещин. Показано, что рациональные режимы литья слитков 0305 мм из сплавов 1421 и 1461 возможны при определённой комбинации высоты кристаллизатора, скорости литья и расхода воды на вторичное охлаждение.

В процессе литья плоских слитков сечением 300x1100мм из сплавов 1421 и 1461 выполнены измерения глубины и профиля лунки, а также

Роаиус слитка, мм рабиус слитка, мм

Рис.9. Глубина и профиль лунки. 1-изотерма ликвидуса; 2-изотерма начала линейной усадки; 3-изотерма солидуса;

температуры металла в приповерхностных слоях слитков в процессе затвердевания. На рис.10 приведены рассчитанные с помощью модели изотермы ликвидуса солидуса и начала линейной усадки (Ьу), а точками нанесены экспериментальные значения глубины лунки слитков.

Как видно из рис.10, достигнуто хорошее совпадение результатов эксперимента и расчета

в

| и для случая плоских слитков.

£

§ Установлено, что влияние

м 1 условий охлаждения узкой грани , слитка на формирование корочки со

8 §6 ЙО ¡50 Расстояние от побгрхносгои слитка н

Рис 10 Сравнение экспериментальной (ххх) и расчетной формы лунок (—) в сечении, перпендикулярном широкой грани слитка 300* 1100мм а) сплав 1421, б) сплав 1461

стороны широкои грани распространяется на расстояние 1,0-1,3 толщины слитка Поэтому для анализа затвердевания слитков поперечным сечением 400x1450мм

из сплава 1461 использовали решение двумерной задачи уравнения теплопроводности.

Методом компьютерного моделирования процесса затвердевания слитков сечением 400x1450мм выполнены оценочные расчеты влияния скорости литья и высоты кристаллизатора на максимальную глубину лунки и рекомендованы рациональные параметры литья этих слитков У„=20-22мм/мин при 1^=210мм.

Наряду с теплофизическими условиями затвердевания слитков из сплавов 1421 и 1461 значительную роль в образовании горячих трещин играет наличие по границам зерен сегрегаций частиц многокомпонентных фаз кристаллизационного происхождения (рис.11), входящих в состав неравновесных эвтектик.

Локальный мшсрорентгеноспектральный анализ показал, что эти фазы имеют переменный химический состав (в масс %)•

-20в сплаве 1421:

а) 60-64А1; 13-17Sc; 17-21Zr; 1,6-1,8Ti;

б)80-86А1; 4-6Mg; 3-7Са; l,5-5,4Sc; l,l-l,7Cu; 0,5-1,INi; 0,4-2,2Zr;

0,28-0,3 lZn; 0,24-0,26Ba;

в сплаве 1461:

а) 55-56A1; 32-33Cu; 6,0-6,2Ca; 0,2-0,7Mg; 0,3-0,6Sc; 0,2-0,3Zr; :

0,7-l,0Mn; l,9-2,0Fe; l,4-l,5Ni; 0,6-0,7Zn;

б) 62-67Al; 6-14Cu; 3,8-5,3Mn; 13-19Fe; 4,0-6,5Ni; 0,2-0,5Mg; j

0.2-0,35Zn; 0,12-0,21Cr. ;

На основании этих

результатов сделан вывод, что с целью снижения горяче-ломкости сплавов 1421 и 1461 необходимо уменьшение в них содержания примеси кальция. Кроме того, в сплаве 1421 следует понизить содержание скандия и циркония, а в сплаве 1461 - содержание марганца и никеля до нижнего предела регламентированного химического состава. Содержание примеси железа в сплаве 1461 должно быть минимальным.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Применение для футеровки печи и миксера современных высокопрочных огнеупорных бетонов на основе глинозёма, а также пенокерамических фильтров способствовало повышению чистоты алюминиевых сплавов по содержанию неметаллических включений.

За счёт перемешивания расплава в плавильной печи и миксере аргоном с помощью продувочных пробок и многослойности огнеупорной футеровки

Рис. 11. Типичная микроструктура образца из центральной зоны гомогенизированного слитка 0305мм сплава 1461.

уменыпен перепад температур по глубине ванны и устранён перегрев поверхностных слоев приготовляемых расплавов. Продувка расплава в печи и миксере аргоном, а также с помощью установки внепечного рафинирования смесью аргон-хлор обеспечили содержание водорода в сплавах менее 0,15 см3/100г.

2. Усовершенствованы системы управления работой газогорелочных устройств и регулирования температуры сплавов в печи и миксере, а также повышена газоплотность печи, что позволило уменьшить в её рабочем пространстве содержание кислорода и водяных паров, снизить окисление поверхности расплава и насыщение его водородом, устранить перегрев металла и обеспечить точность поддержания температуры расплава ±5°С.

3. С помощью модернизированного метода дифференциально-термического анализа определены температуры солидуса, начала линейной усадки и ликвидуса алюминиевых сплавов 1370, 1421 и 1461 За счет применения усовершенствованного цифрового самописца "Экограф" достигнута высокая чувствительность метода к тепловым эффектам. Использование при термическом анализе первой производной от температуры по времени и компьютерной математической обработки данных обеспечило точность определения искомых температур 0,5°С

Изучены температурные поля кристаллизующихся слитков из сплавов 1370, 1421 и 1461 методом вмораживания термопар Благодаря точному позиционированию термопар в теле слитка, применению кабельных термопар с диаметром электродов 0,35мм и многоканального цифрового регистратора значений термо-Э.Д.С. "Технограф 160", а также компьютерной обработки числовых данных достигнута высокая точность фиксирования кривых охлаждения слитка и хорошая повторяемость результатов эксперимента.

4. Установлено, что для уменьшения склонности нового алюминиевого сплава АД37 к образованию горячих трещин необходимо содержание легирующих элементов в нём поддерживать в следующих

пределах: (0,9-1,0)%81; (0,9-1,1)%Мв; (1,0~1,1)%Си, а остальных компонентов - ближе к нижнему пределу регламентированного химического состава Введение в миксер лигатуры А1-И недостаточно для измельчения зерна. Модифицирование расплава в процессе литья прутком А1-5%"П-1%В позволяет получить равноосную мелкозернистую структуру слитков и тем самым снизить горячеломкость. Для повышения трещиноустойчивости крупногабаритных плоских слитков сечением 355><1371мм следует применять низкий кристаллизатор (высотой 144 мм) с автоматической подачей смазки в область контакта стенок кристаллизатора с расплавом, уровень расплава при этом должен быть в пределах 45-50мм Литьё производить при температуре расплава 710-720°С со скоростью 50-55мм/мин.

5 Важную роль в формировании структурных, химических и температурных неоднородностей, и, как следствие, в образовании кристаллизационных трещин в плоских слитках из сплава АД37 играет распределение расплава в лунке. Наличие вертикальных потоков расплава в лунке искажает ее форму и увеличивает размеры переходной зоны, что ведет к образованию горячих трещин Для снижения склонности плоских слитков к образованию горячих трещин рекомендовано применять распределители, формирующие только горизонтальные ламинарные потоки расплава в направлении их узких граней Разработана технология приготовления сплава АД37 и литья из него слитков без образования горячих трещин

6 Изучены процессы растворения неравновесной эвтектики и формирования микроструктуры слитков из сплава АД37 в зависимости от режима их гомогенизации в лабораторных условиях. Установлено влияние режимов гомогенизации на механические свойства слигков сплава АД37 при повышенных температурах испытания. На основании полученных данных предложен режим гомогенизации слитков в промышленных условиях 540-550°С, 18ч. Интервал температур 430-450°С, в котором пластические

свойсгва слитков характеризуются максимальными значениями, рекомендован для нагрева слитков под прокатку

7 Методом компьютерного моделирования теплофизических процессов при затвердевании и охлаждении слитков выявлено влияние скорости литья, высоты кристаллизатора и расхода охлаждающей воды на глубину лунки, ее профиль, ширину двухфазной зоны, скорости охлаждения поверхностных слоев и центральной зоны цилиндрических и плоских слитков из алюминий—литиевых сплавов 1421 и 1461 Расчетные данные удовлетворительно согласуются с экспериментальными результатами, полученными методом вмораживания термопар Анализ расчетных данных позволил выбрать комбинацию технологических параметров литья, снижающих вероятность образования в слитках горячих и холодных трещин Апробация и уточнение установленных параметров литья слитков в промышленных условиях способствовала устранению трещинообразования в слитках.

8 В сплавах 1370, 1421 и 1461 значительная доля скандия и циркония находится в составе многокомпонентных соединений, которые расположены в виде сегрегаций по границам зерен Эти соединения входят в состав неравновесных эвтектик, охрупчивают сплавы в области твердо-жидкого состояния и способствуют образованию в слитках кристаллизационных трещин Для уменьшения горячеломкости сплавов предложено ограничивать (на уровне нижнего предела регламентированного химического состава) содержание циркония и скавдия в сплавах 1370 и 1421, а также содержание марганца и никеля в сплаве 1461 С этой же целью рекомендовано снижение в сплавах 1421 и 1461 содержание примеси кальция до минимального значения

10. Результаты работы внедрены в производство крупногабаритных слитков из сложнолегированного сплава АД37 (1370) и алюминий-литиевых сплавов 1421 и 1461.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Кожекин А Е, Замятин В М Современные плавильно-литейные агрегаты на ОАО "КУМЗ" // Научные труды XI отчётной конференции молодых учёных ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. сборник статей в 3 ч Екатеринбург. ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006 ч 2. - с 237-240.

2. Овсянников Б.В , Кожекин А Е, Замятин В М. Внепечное рафинирование алюминиевых сплавов // Сборник трудов XII международной конференции «Алюминий Сибири -2006» - с 435-436

3 Кожекин А Е , Замятин В М Сравнение эффективности очистки металла двумя установками внепечного рафинирования // Научные труды XI отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ■ сборник статей в 3 ч Екатеринбург- ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. ч.2 - с.164-165

4 Овсянников Б В, Кожекин А Е, Замятин В.М и др Влияние металлургических и технологических факторов на склонность к образованию кристаллизационных трещин плоских слитков из алюминиевого сплава 1370 // Цветные металлы. 2007 №6 - с.91-94.

5 Кожекин А Е., Замятин В.М. Исследование температурного поля плоского слитка из алюминиевого сплава 1370 // Научные труды X отчетной конференции молодых учёных ГОУ ВПО УГТУ-УПИ- сборник статей в 4 ч Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006 ч 1 - с 364-367

6 Кожекин А Е., Дорошенко Н М, Замятин В М, Овсянников Б.В Структурная и химическая неоднородность в плоских слитках сплава 7075 // Технология лёгких сплавов 2007. №1. - с 94-97.

7 Кожекин А Е, Замятин В М Определение режимов литья круглых слитков из сплава 1450 // Научные труды XII отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ сборник статей в 3 ч Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. ч.2 - с 324-327

Подписано в печать Формат 60x84 1/16 Бумага писчая

Офсетная печать Тираж 100 экз Заказ № 215

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, г Екатеринбург, ул Мира, 19

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ГОРЯЧЕЛОМКОСТЬ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ.

1.1 Влияние металлургических факторов на горячеломкость алюминиевых сплавов.

1.1.1 Влияние легирующих элементов на горячеломкость алюминиевых сплавов.

1.1.2 Влияние содержания примесных элементов на горячеломкость алюминиевых сплавов.

1.1.3 Влияние формы и размеров зёрен на горячеломкость алюминиевых сплавов.

1.1.4 Влияние зональной ликвации на горячеломкость алюминиевых сплавов.

1.1.5 Влияние содержания водорода на горячеломкость алюминиевых сплавов.

1.1.6 Залечивание кристаллизационных трещин расплавом.

1.2 Влияние технологических факторов на горячеломкость слитков из алюминиевых сплавов.

1.2.1 Горячие трещины.

1.2.2 Холодные трещины.

1.3 О современных критериях горячеломкости.

1.4 Взаимодействие алюминиевых сплавов с футеровкой и газовой атмосферой печи.

1.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

1.6 Постановка задач исследований.

Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ, СВОЙСТВ И ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СЛИТКОВ.

2.1 Экспериментальные методы исследования.

2.2 Метод компьютерного моделирования.

2.3 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

Глава 3. ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ НОВЫХ АГРЕГАТОВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И ЛИТЬЯ СЛИТКОВ ПОЛУНЕПРЕРЫВНЫМ СПОСОБОМ.

3.1 Плавильная печь.

3.1.1 Огнеупорная футеровка печи.

3.1.2 Система продувки расплава аргоном.

3.2 Миксер.

3.2.1 Огнеупорная футеровка миксера.

3.2.2 Система продувки расплава аргоном.

3.3 Газогорел очные устройства.

3.3.1 Газовое оборудование плавильной печи.

3.3.2 Газовое оборудование миксера.

3.4 Система автоматического управления.

3.4.1 Система управления печью.

3.4.2 Система управления миксером.

3.5 Установка внепечного рафинирования.

3.6 Литейная машина.

3.6.1 Механическая часть литейной машины.

3.6.2 Система автоматического управления литейной машиной.

3.7 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

Глава 4. ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЁМОВ И ПАРАМЕТРОВ ПЛАВКИ И ЛИТЬЯ СПЛАВА 1370 НА ЕГО СКЛОННОСТЬ К ОБРАЗОВАНИЮ ГОРЯЧИХ ТРЕЩИН, СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СЛИТКОВ.

4.1 Пробные эксперименты и их результаты.

4.2 Особенности приготовления сплава АД37 и литья из него цилиндрических (00 92, 145, 377 мм) и плоских (сечением 225x950мм) слитков.

4.2.1 Исследование структуры слитков.

4.2.2 Испытание технологических проб.

4.2.3 Ликвация химических элементов и содержание водорода в слитках

4.2.4 Механические свойства слитков в гомогенизированном состоянии

4.3 Опытное приготовление плавок сплава 1370 и литьё из него крупногабаритных плоских (сечениями 225x950мм, 300x1100мм, 360x1395мм) и цилиндрических (0650мм) слитков.

4.3.1. Цилиндрические слитки.

4.3.1.1 Исследование структуры.

4.3.1.2 Ликвация химических элементов и содержание водорода.

4.3.1.3 Механические свойства слитков.

4.3.2 Плоский слиток сечением 300x1100мм из сплава 1370.

4.3.2.1 Исследование температурного поля слитка в процессе затвердевания.

4.3.2.2 Исследование структуры плоского слитка сечением 300у-1100мм из сплава 1370.

4.3.2.3 Ликвация легирующих компонентов.

4.3.2.4 Механические свойства слитка сечением 300*1100мм.

4.4 Особенности технологии приготовления сплава 1370 и литья из него плоского слитка сечением 355x1370мм.

4.4.1 Исследование структуры слитка сечением 355x1370мм.

4.4.2 Ликвация химических элементов и содержание водорода в слитке

4.4.3 Механические свойства слитка.

4.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

Глава 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕЖИМОВ ЛИТЬЯ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЙ-ЛИТИЕВЫХ СПЛАВОВ 1421 И 1461.

5.1 Понятие рационального режима литья.

5.2 Выбор рациональных режимов литья цилиндрических слитков 0305мм из сплавов 1421 и 1461.

5.2.1 Результаты эксперимента.

5.2.2 Результаты расчёта.

5.2.3 Применение метода компьютерного моделирования для исследования влияния параметров литья слитков 0305мм из сплава 1461 на косвенный показатель качества литого металла.

5.2.3.1 Высота кристаллизатора.

5.2.3.2 Скорость литья.

5.2.3.3 Расход воды на вторичное охлаждение.

5.2.4 Выбор рациональной скорости литья слитков 0305мм из сплавов 1421 и 1461 для различной высоты кристаллизатора.

5.3 Выбор рациональных режимов литья плоских слитков из сплавов 1421 и 1461.

5.3.1 Результаты экспериментальных исследований температуры затвердевающего слитка и конфигурации жидкой лунки.

5.3.2 Результаты компьютерного моделирования влияния параметров литья на косвенный показатель качества плоских слитков.

5.4 Определение температуры равновесного солидуса и исследование микроструктуры слитков 0305мм сплавов 1421. и 1461.

5.4.1 Температура равновесного солидуса и микроструктура сплава

5.4.2 Температура равновесного солидуса и микроструктура сплава

5.4.3 Обсуждение результатов.

5.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

Повышение качества алюминиевых сплавов авиационного назначения невозможно без усовершенствования технологии их плавки и литья. Одним из перспективных направлений улучшения качества алюминиевых сплавов является применение новых футеровочных материалов для плавильных печей, миксеров и литейной оснастки, эффективных методов внепечного рафинирования и модифицирования жидких сплавов, усовершенствование технологии процесса литья и автоматизации плавильно-литейных агрегатов. Поэтому в данной работе развитию этого направления отведена значительная роль.

Для изготовления обшивок и внутреннего набора фюзеляжа летательных аппаратов авиаконструкторы проявляют большой интерес к алюминиевым сплавам средней прочности, обладающим высокой пластичностью и хорошими конструкционными характеристиками в сочетании с высокой коррозионной стойкостью.

Одним из перспективных конструкционных материалов для авиационной и аэрокосмической техники является свариваемый алюминиевый сплав АД37 (1370), разработанный специалистами ФГУП ВИАМ. Сплав 1370 относится к системе Al-Mg-Si-Cu и легирован большой группой элементов: Mn, Zn, Zr, Ti, Се, Sc. Листы и плиты из данного сплава требуются для изготовления крыльев и стабилизаторов среднемагистрального самолёта АН-148.

Ещё одна группа сложнолегированных сплавов, находящих применение в авиационной и ракетной технике — это алюминий-литиевые сплавы 1421.и 1461. Так, полуфабрикаты из сплава 1421 используются для изготовления головной части ракет. В настоящее время проводятся работы по серийному производству листов и плит из сплава 1461 для самолётов ОАО «ОКБ Сухого», а также планируется использовать листы и профили из него для изготовления деталей фюзеляжа самолётов МС-21 и ТУ-204-300.

Одна из самых главных причин, сдерживающих серийное производство листов, плит и штамповок из сплавов 1370, 1421 и 1461, заключается в том, что слитки из этих сплавов, особенно крупногабаритные, характеризуются высокой склонностью к образованию горячих трещин при полунепрерывном литье. Данное обстоятельство послужило стимулом к проведению исследований, направленных на повышение трещиноустойчивости слитков из сплавов 1370, 1421 и 1461.

Так как на момент начала данного исследования технология выплавки сплава 1370 и литья из него крупногабаритных слитков находилась на стадии освоения, представляло значительный научный и прикладной интерес установить влияние металлургических и технологических факторов на структуру, литейные и механические свойства отливаемых слитков.

В настоящее время технология приготовления алюминий-литиевых сплавов сравнительно хорошо разработана. Однако отливка слитков из сплавов 1421 и 1461 достаточно часто сопровождается образованием горячих и холодных трещин. Поэтому основное внимание в диссертации было уделено исследованию влияния технологических параметров литья на глубину и профиль лунки, ширину двухфазной зоны и значения скоростей охлаждения поверхностных слоев и центральной зоны слитков. Поскольку проведение прямых экспериментальных исследований перечисленных характеристик процесса затвердевания слитков ограничено вследствие высокой химической активности и дороговизны алюминий—литиевых сплавов, то для решения этого вопроса, наряду с проведением минимально необходимого количества опытов по термометрированию кристаллизующихся слитков и непосредственному зондированию фронта кристаллизации, применён метод компьютерного моделирования процесса затвердевания и охлаждения слитков, основанный на теплофизической модели затвердевания, разработанной в ОАО "ВНИИМТ". В связи с тем, что процессы структурообразования в кристаллизующихся слитках играют важную роль в явлениях горячеломкости, необходимо было проведение и микроструктурных исследований слитков из сплавов 1421 и 1461.

Всё вышеизложенное свидетельствует о том, что повышение трещиноустойчивости крупногабаритных слитков из сплавов 1370, 1421 и 1461 при полунепрерывном литье представляет собой актуальную научно-техническую задачу.

Цель работы

Исследование влияния технологических параметров литья на температурные поля при затвердевании, структуру, литейные и механические свойства крупногабаритных слитков из сложнолегированных алюминиевых сплавов АД37, 1421 и 1461 и разработка на основе полученных закономерностей рациональных режимов литья, обеспечивающих повышение трещиноустойчивости слитков.

Основное внимание было сосредоточено на решении следующих задач: -усовершенствование системы управления, разработка технических и технологических решений по эксплуатации автоматизированных плавильно-литейных агрегатов, обеспечивающих высокую степень чистоты металла по содержанию неметаллических включений и водорода;

-установление влияния металлургических и технологических факторов на структуру, механические свойства и склонность к трещинообразованию крупногабаритных слитков из сплава АД37;

-исследование влияния параметров литья на профиль и глубину лунки, ширину двухфазной области, скорости охлаждения поверхностных слоёв и центральной зоны и, как следствие, на склонность к образованию горячих и холодных трещин в крупногабаритных слитках из алюминий-литиевых сплавов 1421 и 1461;

-разработка технологических параметров литья крупногабаритных слитков из сложнолегированных алюминиевых сплавов АД37, 1421 и 1461 без образования в них горячих трещин.

Научная новизна работы:

1. Предложены, обоснованы и реализованы новые решения при освоении автоматизированной системы управления и режимов работы плавильно-литейных агрегатов для приготовления алюминиевых сплавов и литья слитков полунепрерывным методом.

2. Методом вмораживания термопар установлены конфигурация и строение переходной двухфазной области, скорости охлаждения центральной и приповерхностной зон кристаллизующихся слитков из сложнолегированных алюминиевых сплавов 1370, 1421 и 1461 при установившихся режимах литья. Для нахождения ширины двухфазной области использованы значения температур неравновесного солидуса, начала линейной усадки и ликвидуса, впервые полученные для этих сплавов с помощью модернизированного метода дифференциально-термического анализа.

3. Установлено, что вероятность образования горячих трещин в крупногабаритных цилиндрических и плоских слитках из сплава 1370 зависит от комбинации следующих наиболее значимых факторов: химического состава сплава (в регламентированных пределах содержания легирующих элементов), величины литого зерна а-твёрдого раствора на основе алюминия, толщины и состава эвтектических прослоек по границам зёрен, сегрегации в слитке оксидных плён и неметаллических включений, а также высоты кристаллизатора, скорости литья, расхода и характера распределения по периметру слитка охлаждающей воды в зоне вторичного охлаждения.

4. Методом компьютерного моделирования выявлены закономерности влияния скорости литья, высоты кристаллизатора и расхода охлаждающей воды на глубину и профиль лунки, а также на значения скоростей охлаждения поверхностных слоёв и центральной зоны крупногабаритных слитков из алюминий-литиевых сплавов 1421 и 1461.

5. В слитках из сплавов 1370, 1421 и 1461 значительные доли скандия и циркония связаны в сложные многокомпонентные соединения, практически не растворимые при гомогенизации слитков. Скопления этих соединений в составе неравновесных эвтекгик располагаются по границам зёрен, охрупчивают сплавы в твёрдо-жидкой зоне и способствуют зарождению и росту горячих и холодных трещин в слитках.

Практическая значимость работы.

Усовершенствована система управления автоматизированным плавильно-литейным агрегатом и применены новые технические и технологические решения, позволившие повысить чистоту серийных алюминиевых сплавов по содержанию водорода, неметаллических, шлаковых и флюсовых включений, уменьшить градиент температуры по объёму жидкой ванны, снизить окисление сплавов в процессе их приготовления.

Разработаны и внедрены рациональные режимы полунепрерывного литья крупногабаритных плоских и цилиндрических слитков из сложнолегированных алюминиевых сплавов АД37, 1421 и 1461. В результате удалось резко понизить вероятность образования в слитках горячих трещин. Освоено серийное литьё крупногабаритных слитков из сплава АД37 и 1461.

10. Результаты работы внедрены в производство крупногабаритных слитков из сложнолегированного сплава АД37 (1370) и алюминий-литиевых сплавов 1421 и 1461 (акт о внедрении прилагается).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны технические и технологические решения, обеспечивающие эксплуатацию новых плавильно-литейных агрегатов для приготовления алюминиевых сплавов и полунепрерывного литья слитков, предназначенных для изготовления полуфабрикатов авиационного назначения. Применение для футеровки печи и миксера современных высокопрочных огнеупорных бетонов на основе глинозёма, а также пенокерамических фильтров обеспечили чистоту металла по неметаллическим включениям.

За счёт перемешивания расплава в плавильной печи и миксере аргоном с помощью продувочных пробок и многослойности огнеупорной футеровки уменьшен перепад температур по глубине ванны и устранён перегрев поверхностных слоёв приготовляемых расплавов. Экспериментально установлено, что продувка расплава в печи и миксере аргоном, а также с помощью установки внепечного рафинирования смесью аргон—хлор, о позволяют снизить содержание водорода в сплавах до 0,1 (НО, 15 см /100г.

2. Применение новых газогорелочных устройств рекуперативного типа позволило интенсифицировать процесс плавления шихты и приготовления сплава. В ходе специальных экспериментов уточнены параметры работы газогорелочных устройств (температура подогреваемого воздуха, коэффициент избытка воздуха а=1,05). Эти технологические решения вместе с повышением газоплотности печи позволили уменьшить в атмосфере печи содержание кислорода и водяных паров и, как следствие, снизить окисление поверхности расплава и насыщение его водородом. Управление работой горелок осуществляется автоматически по усовершенствованным режимам. Применение оригинальных решений в системе регулирования температуры в печи и миксере устранило перегрев метала и обеспечило точность поддержания температуры расплава ±5°С.

3. Использование литейной машины с гидравлическим приводом дало возможность полностью автоматизировать процесс литья слитков и с большой точностью регулировать и поддерживать параметры литья (скорость литья, уровень расплава в кристаллизаторе, температуру расплава при литье, расход охлаждающей воды, расход воздуха в системе водо— воздушного охлаждения, периодичность подачи смазки, скорость подачи модифицирующего прутка). Данные параметры могут автоматически изменяться по ходу литья, формируя тем самым части слитка с особыми свойствами — донник и литник.

4. Для определения температур солидуса, начала линейной усадки и ликвидуса алюминиевых сплавов применён модернизированный метод дифференциально-термического анализа. За счёт применения модернизированного цифрового самописца "Экограф" (в нём на порядок повышена чувствительность предусилителей и измеряющих схем) достигнута высокая чувствительность к тепловым эффектам, происходящим в образце. Благодаря использованию при термическом анализе первой производной от температуры по времени и компьютерной математической обработки данных определены с точностью 0,5°С температуры солидуса и ликвидуса сплавов АД37, 1421 и 1461, и температуры фазовых превращений в них.

Для изучения температурного поля кристаллизующегося слитка применён метод вмораживания термопар. Благодаря применению специальной консольной части блока достигается точное позиционирование термопар в теле слитка. За счёт применения специализированных кабельных термопар с диаметром электродов 0,35мм и многоканального цифрового регистратора значений термо-Э.Д.С. "Технограф 160", а также компьютерной обработки данных достигнута высокая точность фиксирования кривых охлаждения слитка и хорошая повторяемость результатов эксперимента.

5. Изучено влияние химического состава, параметров и условий приготовления нового алюминиевого сплава АД37 и литья из него слитков на склонность к образованию горячих трещин. Установлено, что для уменьшения склонности сплава к образованию горячих трещин необходимо содержание легирующих элементов в сплаве поддерживать в следующих пределах: (0,9+l,0)%Si; (0,9+1,l)%Mg; (1,0+1,1)%Си, а остальных компонентов — ближе к нижнему пределу регламентированного химического состава. Показано, что введение в миксер лигатуры Al-Ti недостаточно для измельчения зерна. Модифицирование расплава в процессе литья прутком Al-5%Ti-l%B позволяет получить равноосную мелкозернистую структуру слитков и тем самым снизить горячеломкость. Для повышения трещиноустойчивости крупногабаритных плоских слитков сечением 355x1371мм необходимо применять низкий кристаллизатор (высотой 144 мм) с автоматической подачей смазки в область контакта стенок кристаллизатора с расплавом, уровень расплава при этом должен быть в пределах 45—50мм. Литьё производить при температуре расплава 710—720°С со скоростью 50-55мм/мин.

6. Методом вмораживания термопар изучено температурное поле плоского слитка при кристаллизации и охлаждении. Установлено, что важную роль в формировании структурных, химических и температурных неоднородностей, и, как следствие, в образовании кристаллизационных трещин играет распределение расплава в лунке. Наличие вертикальных потоков расплава в лунке искажает форму лунки и увеличивает размеры переходной зоны, что ведёт к образованию горячих трещин. Для снижения склонности плоских слитков из сплава АД37 к образованию горячих трещин необходимо применять распределители, формирующие только горизонтальные ламинарные потоки расплава в направлении узких граней слитка.

На основании этих данных разработана технология приготовления сплава АД37 и литья из него слитков без образования горячих трещин.

7. Методами дифференциально-термического, металлографического и микрорентгеноспектрального анализов изучены процессы формирования микроструктуры слитков из сплава АД37 в зависимости от режима их гомогенизации в лабораторных условиях. Установлено влияние режимов гомогенизации на механические свойства слитков сплава АД37 при повышенных температурах испытания. На основании полученных данных предложен режим гомогенизации слитков в промышленных условиях: 540— 550°С, 18ч. Интервал температур 430-450°С, в котором пластические свойства слитков характеризуются максимальными значениями, рекомендован для нагрева слитков под прокатку.

8. Методом компьютерного моделирования теплофизических процессов при затвердевании и охлаждении слитков установлено влияние скорости литья, высоты кристаллизатора и расхода охлаждающей воды на глубину лунки, её профиль, ширину двухфазной зоны, скорости охлаждения поверхностных слоёв и центральной зоны цилиндрических и плоских слитков из алюминий-литиевых сплавов 1421 и 1461. Расчётные данные удовлетворительно согласуются с экспериментальными результатами, полученными методом вмораживания термопар. Анализ расчётных данных позволил выбрать комбинацию технологических параметров литья, снижающих вероятность образования в слитках горячих и холодных трещин. Апробация и уточнение установленных параметров литья слитков в промышленных условиях способствовала устранению трещинообразования в слитках.

9. В сплавах 1370, 1421 и 1461 значительная доля скандия и циркония находится в составе соединений на основе интерметаллида Alx(Sc, Zr), которые расположены в виде сегрегаций по границам зёрен. Интерметаллиды входят в состав неравновесных эвтектик, охрупчивают сплавы в области твёрдо-жидкого состояния и способствуют образованию в слитках кристаллизационных трещин. Для устранения этого явления необходимо ограничивать (на уровне нижнего предела регламентированного химического состава) содержание циркония и скандия в сплавах 1370 и 1421, а также содержание марганца и никеля в сплаве 1461. С этой же целью следует снижать в сплавах 1421 и 1461 содержание примеси кальция до минимального значения.

1. Закс Г. Практическое металловедение. М.: ОНТИ, 1938, ч.2.-205с.

2. Новиков И.И. Горячеломкость цветных металлов и сплавов. — М.: Наука, 1966.-300с.

3. Гецелев З.Н. Формирование слитка электормагнитным полем при непрерывном литье // Технология лёгких сплавов. 1971. № 1. — с.36-41.

4. Бочвар А.А., Рыкалин Н.Н., Прохоров Н.И. и др. К вопросу о горячих (кристаллизационных) трещинах при литье и сварке. — Литейное производство. 1960. №10. с.47.

5. Добаткин В.И. Слитки алюминиевых сплавов. — Свердловск: Металлургиздат, 1960. — 176 с.

6. Ливанов В.А., Габидуллин P.M., Шипилов B.C. Непрерывное литьё алюминиевых сплавов. — М.: Металлургия, 1977. — 168 с.

7. Добаткин В.И. Непрерывное литьё и литейные свойства сплавов. — М.: Оборонгиз, 1948. 154 с.

8. Алюминиевые сплавы. Литьё, прокатка, ковка, штамповка, термообработка: Сб. ст. посвящ. 25-летию ордена Ленина металлургического завода / Под ред. Белова А.Ф., Агаркова Г.Д. — М.: Оборонгиз, 1955.-428с.

9. Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. — М.: Гостехиздат, 1950. — 384 с.

10. Жданов Г.С. Физика твёрдого тела. М.: МГУ, 1962. - 500с.

11. Константинов Л.С. Внутренние напряжения в отливках в области пластического состояния металла // Литейное производство. 1956. №1. -с. 17-22.

12. Спасский А.Г. Основы литейного производства. М.: Металлургиздат, 1950.-311с.

13. Новиков И.И., Золоторевский B.C. Дендритная ликвация в сплавах. — М.: Наука, 1966. 156 с.

14. Новиков И.И., Золоторевский B.C. Исследование закономерностей дендритной ликвации в связи с горячеломкостью цветных сплавов // Литейное производство. 1962. №4. — с.13—18.

15. Лившиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов: учебник для металлургич. специальностей вузов. — М.:Металлургия, 1980. 320с.

16. Металловедение и литьё лёгких сплавов: сборник статей / под. ред. А.Ф. Белова. — М.: Металлургия, 1977. 384 с.

17. Алюминиевые сплавы: Плавка и литье алюминиевых сплавов / Альтман М.Б., Андреев А.Д., Белоусов Н.Н. и др.: отв. ред. Добаткин В.И. — М.:185

18. Металлургия, 1970. — 416с.

19. Новиков И.И., Семенов А.Е., Инденбаум Г.В. О температурной зависимости пластичности сплавов в твёрдо-жидком состоянии // Научные доклады высшей школы. 1958. №1. — с.99—103.

20. Staples R.T., Hurst H.J. The control of quality in the melting and casting of aluminium alloys for working // Journal of the Institute of metals. 1952-53. vol.81. №7.-p.377-379.

21. Бочвар А.А., Свидерская З.А. О разрушении отливок под действием усадочных напряжений в период кристаллизации в зависимости от состава сплава // Известия АН СССР, ОТН. 1947. №3. с.349-355.

22. Молодчинина С.П., Шипилов B.C., Горохов В.П. Влияние натрия на свойства сплава АМгб // Технология легких сплавов. 1974. №4 — с. 19-23.

23. Засыпкин В.А., Семёнов А.Е., Зальцман И.Я. и др. Влияние натрия на некоторые свойства сплавов АМгб и В95 // Технология лёгких сплавов. 1964.№2.-с.40^4.

24. Деформируемые алюминиевые сплавы / под. ред. Фридляндера И.Н. -М.: Оборонгиз, 1961. —236с.

25. Добаткин В.И. Влияние величины зерна на возникновение горячих трещин в слитках алюминиевых сплавов // Металлургические основы литья лёгких сплавов: сб. статей. М.: Оборонгиз, 1957. — с. 182—187.

26. Новиков И.Я., Золоторевский B.C., Кенина Е.М. О пластичности алюминиевых сплавов в твёрдо—жидком состоянии // Известия АН СССР, Металлургия и горное дело. 1963. №3. — с. 162-165.

27. Davies V.deL. The influence of grain size on hot tearing // The British Foundryman. 1970. №4. -p.93-101.

28. Спекторова С.И., Лебедева T.B. Определение горячеломкости алюминиевых и магниевых сплавов // Заводская лаборатория. 1950. №9". -с. 1104-1107.

29. Молдавский О.Д., Пронов А.П. Влияние первичной структуры стали на склонность её к образованию горячих трещин // Известия АН СССР, Металлургия и топливо. 1959. №3. — с.47—51.

30. Плавка и литьё цветных металлов и сплавов / под ред. Мерфи А.Дж. — М.; Металлургиздат, 1959. 646 с.

31. Улучшение качества отливок: сборник статей / под. ред. А.Н. Соколова. М—Л.: Машгиз, 1954. 200 с.

32. Мальцев М.В., Ливанов В.А., Кузнецов К.И. и др. Модифицирование структуры слитков промышленных алюминиевых сплавов // Металлургические основы литья лёгких сплавов: сб. статей. — М.: Оборонгиз, 1957. — с.140-154.

33. Лашко Н.Ф., Лашко-Авакян С.В. Некоторые проблемы свариваемости металлов. М.: Машгиз, 1963. - 300с.

34. Лашко-Авакян С.В., Лашко Н.Ф. Усадочные процессы в металах // Труды 3-го совещания по теории литейных процессов. — М.: Наука, 1967. с.249-252.

35. Никитина М.Ф., Анташов В.Г., Тихонов А.А. Литейные и механические свойства алюминиево-магниевых сплавов // Литейные свойства металлов и сплавов: сб. статей. — М.: Наука, 1967. — с.249-252.

36. Pumphrey W.I., Lyons J.V. Cracking during the casting and welding of the more common binary aluminium alloys // Journal of the Institute of metals. 1948. vol.74. №7. p.439^55.

37. Pumphrey W.I., Lyons J.V. The behaviour of the crystal boundaries of aluminium at temperatures near the melting point // Journal of the Institute of metals. 1953. vol.82. №1. -p.33-37.

38. Даутова Л.И., Новиков И.И. Исследование горячеломкости медных сплавов // Известия АН СССР, ОТН. 1957. №11. с.189-193.

39. Бочвар А.А., Новиков И.И. О твёрдо-жидком состоянии сплавов разного состава в период их кристаллизации // Известия АН СССР, ОТН. 1952. № 2.-с.217-224.

40. Добаткин В.И., Абрамович М.Д. Трещины в слитках технического алюминия // Металлургические основы литья лёгких сплавов: сб. статей. -М.: Оборонгиз, 1957.-с.164-181.

41. Scheuer Е., Williams S.J., Wood J. Testing casting properties. A practical metod for assessing the "local shrinkage" defect // Metal Industry. 1950. vol.77. №22. -p.235-239.

42. Lees D.C.G., Glaisher W.H. The aluminium casting alloy D.T.D.424 (now known as LM-4) // Metallurgia. 1951. №256. p.73-80.

43. Scheuer E., Wil liams S.J., Wood J. Foundry properties of aluminium alloy // Metal Industry. 1954. vol.85. №3. -p.47-49, №4. -p.63-65.

44. Erdmann-Jesnitzer F. Gasgehalt und warmbruch bei alumunium—legierungen // Metall. 1959. №5. p.405-407.

45. Корольков Г.А., Новиков И.И. Влияние газосодержания расплава на горячеломкость алюминиевых сплавов // Известия АН СССР, Металлургия и топливо. 1959. №2. — с.19—23.

46. Новиков И.И., Корольков Г.А., Хорева Т.А. Об усилении склонности алюминиевых сплавов к образованию горячих трещин после вакуумной дегазации расплава // Литейное производство. 1958. №10. — с.29.

47. Новиков И.И., Корольков Г.А. О горячеломкости алюминиевых сплавов при перегреве расплава // Литейное производство. 1959. №12. с.21—22.

48. Курдюмов А.В., Инкин С.В., Чулков В.С, Графас Н.И. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов. — М.: Металлургия, 1980.-196 с.

49. Добаткин В.И., Габидуллин P.M., Колачёв Б.А., Макаров Г.С. Газы и окислы в алюминиевых деформируемых сплавах. — М.: Металлургия, 1976.-264 с.

50. Альтман М.Б., Глотов Е.Б., Засыпкин В.А., Макаров Г.С. Вакуумирование алюминиевых сплавов. — М.: Металлургия, 1977. -240с.

51. Матвеева К.Т., Новиков И.И. Залечивание усадочных трещин в период кристаллизации // Известия АН СССР, ОТН. 1957. №5. с.70-76.

52. Атлас литейных пороков. / пер.с нем. под. ред. Василевского П.Ф. — М.: ЦБНТИ тяж.маш., 1958, т.2. 288с.

53. Габидуллин Р.М. Об образовании трещин при непрерывном литье слитков // Технология лёгких сплавов. 1964. №3. с.34—42.

54. Производство полуфабрикатов из алюминиевых сплавов: справочник / Г.А. Балахонцев, Р.И. Барбанель, Б.И. Бондарев и др: отв. Ред. А.Ф. Белов, Ф.И. Квасов изд. 2-е перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1985. — 350 с.

55. Новиков И.И., Семёнов А.Е., Инденбаум Г.В. О зоне горячеломкости в слитках полунепрерывного литья // Известия вузов. Цветная металлургия. 1958. №1. — с.130—137.

56. Тейтель И.Л. Плёны в штамповках алюминиевых сплавов // Металлургические основы литья лёгких сплавов: сб. статей. — М.: Оборонгиз, 1957. с.289—297.

57. Пресняков А.А. Пластичность металлических сплавов. — Алма-Ата: Изд-во АН Каз.ССР, 1959. 211 с.

58. Пресняков А.А. Физическая природа аномалий пластичности у металлических сплавов. — Алма-Ата: Изд-во АН Каз.ССР, 1963. — 64 с.

59. Локтионова Н.А. Об остаточных напряжениях в слитках из алюминиевых сплавов // Усадочные процессы в металлах: сборник статей. М.: изд. АН СССР, 1960. с.253-263.

60. Локтионова Н.А., Кулаков В.И., Кривенко Р.А. и др. Уменьшение остаточных напряжений в слитках алюминиевых сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1963. №11.-C.46-47.

61. Коган Л.Б., Новиков И.И., Золоторевский B.C. и др. Усадочные трещины при литье чугуна в металлические формы // Литейное производство. 1963. №4. с.32—34.

62. Добаткин В.И. Плавка и литьё алюминиевых сплавов./ М.Б. Альтман, А.Д. Андреев, Г.А. Балаконцев и др.; отв. ред. В.И. Добаткин — изд. 2-е188перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1983. 352 с.

63. Андреев А.Д., Гогин В.Б., Макаров Г.С. Высокопроизводительная плавка алюминиевых сплавов. — М.: Металлургия, 1980. — 136 с.

64. Альтман М.Б., Лебедев А.А., Чухров М.В. Плавка и литье лёгких сплавов. М.: Металлургия, 1969. - 680 с.

65. Методы контроля и исследования лёгких сплавов: Справочник/ Вассерман A.M., Данилкин В.А., Коробов О.С. и др. // М.: Металлургия, 1985г.-510 с.

66. Уэндландт У. Термические методы анализа. -М.: Мир 1978. 528 с.

67. Егунов В.П. Введение в термический анализ. — Самара 1996. — 270 с.

68. Берг Л.Г., Егунов В.П. Физический смысл некоторых характерных точек. -М. 1969.-615 с.

69. Кожекин А.Е., Замятин В.М. Современные плавильно-литейные агрегаты на ОАО "КУМЗ" // Научные труды XI отчётной конференции молодых учёных ГОУ ВПО УГТУ—УПИ: сборник статей в 3 ч. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. ч.2. с.237-240.

70. Розанова B.C. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы в производстве алюминиевых сплавов // Цветные металлы. 1981. №5. — с.75-76.

71. Андреев А.Д., Оводенко М.Б., Гогин В.Б. и др. Сравнение теплотехнических показателей работы круглых отражательных печей со съёмным сводом и шихтно-ванной печи // Цветные металлы. 1981. №5. — с.73-74.

72. ВанДорен В. Три аспекта ПИД-регулирования // Control engineering россия. 2007. №5. с.30-34.

73. Pietrusewicz К. Model — following control. Robustness and quality at the same time? // Control engineering. 2007. №1. p.37-38.

74. VanDoren V.J. Loop tuning fundamentals // Control engineering. 2003. №7. — p.46-50.

75. Heusler L., Becher R., Kapellner W. Achieving low hydrogen content in high-purity aluminium // Light metals. 2000. — p.733-737.

76. LeBrun P., Mathis A. Improved molten metal quality at the outlet of the furnace through the IRMA treatment // Light metals. 2004. p.789-792.

77. Овсянников Б.В., Кожекин A.E., Замятин В.М. Внепечное рафинирование алюминиевых сплавов // Сборник трудов XII международной конференции «Алюминий Сибири —2006» — с.435^-36.

78. LeBrun P. Hydrogen removal efficiency of in-line degassing units // Light metals. 2002. -p.869-876.

79. Вяльцев О.А. Опыт создания и эксплуатации машин полунепрерывного литья с гидравлическим приводом // Технология лёгких сплавов. 1979. №10. — с.69-70.

80. LeRoy G. Proven filtration for high-end applications // Light metals. 2007. vol.3, -p.651-656.

81. Пасториус У., Алгрин Й. Лазерные датчики уровня для автоматизированного регулирования процесса разливки алюминия // Aluminium international today. 2004. №5. с.24-26.

82. Scholz J.D., Kelly R.M., Jones G.A. Improved extrusion billet quality for large diameters // Aluminium international today. 2006. №3. p.32.

83. Герман Э. Непрерывное литьё / пер. с нем. под. ред. В.И. Добаткина. —М.: Металлургиздат, 1961. — 816с.

84. Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М. Литейное производство цветных и редких металлов. изд. 2-е перераб. и доп. М.: Металлургия, 1982.-352 с.

85. Овсянников Б.В., Кожекин А.Е., Замятин В.М. и др. Влияние металлургических и технологических факторов на склонность к образованию кристаллизационных трещин плоских слитков из алюминиевого сплава 1370 // Цветные металлы. 2007. №6. с.91-94.

86. Кожекин А.Е., Дорошенко Н.М., Замятин В.М., Овсянников Б.В. Структурная и химическая неоднородность в плоских слитках сплава 7075 // Технология лёгких сплавов. 2007. №1. с.94-97.

87. Фридляндер И.Н., Чуистов К.В., Березина А.Л., Колобнев Н.И. Алюминий-литиевые сплавы. Структура и свойства. — Киев: Наукова думка, 1992.-192 с.

88. Воробьёв О.И., Грушко О.Е., Макаров Г.С. Разработка технологии производства слитков алюминиево-литиевых сплавов // Технология лёгких сплавов, 1987. прилож. к №5. с.75-81.

89. Aluminium-Litium Alloys II, Proc. Of the 2-nd conf. at Monterey, California (April 12-14, 1983) AIME, 1984. 962 p.

90. Константинов JI.C., Трухов А.П. Напяжения, деформации и трещины в отливках-М: Машиностроение, 1981. 199 с.

91. Разработка и внедрение режимов литья полых слитков из алюминиевых деформируемых сплавов в системы с графитовыми кристаллизаторами и стержнями. Отчёт по НИР / ОАО КУМЗ; Рук. Тарасов А.Г., Романов М.К.; №222х/д. Каменск-Уральский, 1985. - 106 с.

92. Тейтель И.Л. Деформируемые алюминиевые сплавы: сб. статей. — М.: Оборонгиз, 1961. 200 с.

93. Кац A.M. Формирование трещин и оптимальное температурное поле слитка при непрерывном литье // Цветные металлы, 1981. №4. с.69—72.

94. Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М. Литейное производство цветных и лёгких металлов. — М.: Металлургия, 1972. — 496 с.

95. Авиационные материалы: Справочник./ под. общ. ред. Р.Е. Шалина — изд. 6-е перераб. и доп.— в 9 томах. М.: ОНТИ, 1982. т.4, 4.1, кн.1.— 626 с.

96. Самарский А.А. Теория разностных схем. — М.: Наука, 1977. — 656 с.

97. Кожекин А.Е., Замятин В.М. Определение режимов литья круглых слитков из сплава 1450 // Научные труды ХП отчётной конференции молодых учёных ГОУ ВПО УГТУ—УПИ: сборник статей в 3 ч. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. ч.2. С.32Ф-327.

98. Кац A.M., Шадек Е.Т. Теплофизические основы непрерывного литья слитков цветных металлов и сплавов. — М.: Металлургия, 1983. 208с.

99. Гецелев З.Н., Балохонцев Г.А., Квасов Ф.И. и др. Непрерывное литьё в электромагнитный кристаллизатор. — М.: Металлургия, 1983. — 152с.

100. Грушко О.Е., Овчинников В.В., Денисов Б.С. Повышение стойкости к образованию трещин сплавов Al-Mg-Li // Цветные металлы, 2007. №1 — с.85-87.

101. Eskin D.G., Suyitno, Katgerman L. Mechanical properties in the semi-solid state and hot tearing of aluminum alloys // Progress in Materials Science, 2004. vol.49.-p.629-711.

102. Rappaz M., Drezet J.-M., Gemaud M. A new hot-tearing criterion // Metallurgical and Materials Transactions. A, 1999. vol.30A. p.449^155.

103. Eskin D.G., Suyitno, Mooney J.F., Katgerman L. Contraction of aluminum alloys during and after solidification // Metallurgical and Materials Transactions. A, 2004. vol.35A. -p.1325-1335.

104. Du Q., Eskin D.G., Katgerman L. The effect of ramping casting speed and casting temperature on temperature and melt flow patterns in the sump of a DC cast billet // Materials Science and Engineering A, 2005. vol.413—414. -p.144-150.

105. Stangeland A., Mo A., Nielsen O. et al. Development of thermal strain in the coherent mushy zone during solidification of aluminum alloys // Metallurgical and Materials Transactions. A, 2004. vol.35A. -p.2903-2915.

106. Eskin D.G., Savran V.I., Katgerman L. Effects of melt temperature casting speed on the structure and defect formation during direct-chill casting of an Al-Cu alloy // Metallurgical and Materials Transactions. A, 2005. vol.36A. — p. 1965-1976.

107. Suyitno, Eskin D.G., Katgerman L. Structure observations related to hot tearing of Al-Cu billets produced by direct-chill casting // Materials Science and Engineering A, 2006. vol.420, — p. 1-7.

108. Stangeland A., Mo A., Eskin D.G. et al. Thermal strain in the mushy zone for aluminum alloys // Metallurgical and Materials Transactions. A, 2006. vol.37A. -p.2219-2229.

109. Suyitno, Kool W.H., Katgerman L. Micro-mechanical model of hot tearing at triple junctions in DC casting // Materials Science Forum, 2002. vol.396—402. -p. 179-184.

110. ПЗ.Эскин Д.Г. Горячеломкость слитков алюминиевых сплавов // Цветные металлы, 2007. №1. с.88-93.

111. Грушко О.Е. Исследование процессов плавки, склонности к образованию трещин и разработка промышленной технологии получения слитков алюминиевых сплавов с литием: дис. канд. техн. наук: 05.16.01 / Грушко Ольга Евгеньевна — Москва, 1967.— 189с.

112. Усовершенствование технологии литья алюминиевых деформируемых сплавов, содержащих литий. Отчёт по НИР / ОАО КУМЗ; Рук. Рылов В.А.; Свердловск — Каменск-Уральский, 1986. — 57с.

113. Исследование теплофизических параметров процесса литья плоских слитков сечением 450x1200, 400x1450, 250x1300 алюминиево-литиевыхсплавов 1420 и 1450. Отчёт по НИР / Рук. Рылов В.А.; №839х/д. -Свердловск, 1990. -44с.

114. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов / пер. с англ. под ред. Квасова Ф.И., Строганова Г.Б., Фридляндера И.Н. М.: Металлургия, 1979. - 64с.

115. КАМЕНСК-УРАЛЬСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД

116. Кожекиным А.Е. изучены: влияние технологических и металлургических факторов на склонность крупногабаритных слитков из сплава АД37 к трещинообразованию; влияние параметров литья3.08-07 г. з. 431 т. 2000 т. ОАО КУМЗ

117. Усовершенствована система управления плавильно-литейным агрегатом и применены новые технические и технологические решения, позволившие повысить технологичность процесса приготовления сплавов и литья слитков.

118. Применение полученных данных позволило получать в промышленных условиях крупногабаритные плоские и цилиндрические слитки из сложнолегированных алюминиевых сплавов АД37, 1421, 1451 и 1461 без образования в них горячих трещин.450°С.

119. Заместитель директора по тенологии по литью и термообработке ОАО «КУМЗ», к.т.н.