автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Процессы структурообразования на основе импульсного теплоотвода при кристаллизации сталей

На правах рукописи УДК 621.785:669.1.017

□03454950

ХРУЛЕВ Александр Евгеньевич

ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ИМПУЛЬСНОГО ТЕПЛООТВОДА ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СТАЛЕЙ

Специальность 05.02.01 - Материаловедение (машиностроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0 5 ДЕК 2008

Москва - 2008

003454950

Работа выполнена в Московском Государственном Техническом Университете имени Н.Э. Баумана.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Александр Владимирович Супов Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Борис Константинович Ушаков кандидат технических наук, профессор Борис Александрович Сивак Ведущая организация: ИМЕТ им. А.А. Байкова

Защита диссертации состоится «^'Л2008 года на заседании диссертационного совета Д 212.141.04 Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5.

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Телефон для справок (499) 267-09-63.

Автореферат разослан « » Ь-гохЬ^?» 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент

¿4

В.И. Семенов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Надежность конструкций и деталей машин в значительной степени зависит от качества исходного стального литья. Высокое качество стального литья определяется однородностью по химическому составу и структуре, отсутствием дефектов и, как следствие, одинаковыми по всему объему механическими и физическими свойствами. Различная степень развития типовых дефектов литой стали в виде химической и структурной неоднородности - ликвации, сегрегации примесей, разно-зернистости, пористости, нарушении сплошности и т.д., напрямую зависит от технологии получения полуфабриката.

Основной фактор, влияющий на качество литого полуфабриката стали - увеличение скорости охлаждения расплава при затвердевании. Тем не менее, резерв увеличения скорости кристаллизации ограничен повышением уровня напряжений в объеме литого продукта, провоцирующих образование трещин и даже разрушение заготовок, особенно крупных сечений. В связи с этим, весьма актуальной является задача дальнейшего улучшения качества стали путем управления структурообразованием в литом полуфабрикате за счет регулирования скорости и режимов охлаждения при кристаллизации.

Цель работы заключается в повышении качества и стабильности свойств стали путем управления структурообразованием на этапе кристаллизации стальных полуфабрикатов. В основу предлагаемого способа управления структурой заложен принцип регулирования скорости охлаждения и применение «импульсного» теплоотвода от затвердевающего металла. Идея импульсного теплоотвода заключается в чередовании кратковременных периодов интенсивного охлаждения (импульс «охлаждения») с последующими периодами естественного нагрева. Такое техническое решение позволяет использовать преимущества высокоскоростной кристаллизации, связанной с возможностью подавления механизмов диффузии и предотвращением формирования сегрегации химических компонентов в затвердевшей части полуфабриката во время охлаждения. Каждый последующий импульс нагрева способствует релаксации накопившихся тепловых напряжений в затвердевшей фазе (подобно тому, как это происходит при отпуске закаленной стали). Такую специфическую термическую обработку металла предлагается реализовать путем периодического теплоотвода от заготовки, вплоть до её полного затвердевания.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать влияние ускорения процесса кристаллизации на уровень структурной и химической однородности стали в литом состоянии.

2. Установить и теоретически обосновать закономерности структу-рообразования стали при импульсном теплоотводе от кристаллизующейся заготовки.

3. Установить влияние импульсного теплоотвода при кристаллизации отливок из высокоуглеродистых сталей, наиболее склонных к ликвации, на их структуру и свойства.

4. Определить управляющие параметры импульсного теплоотвода и экспериментально установить их сочетание, обеспечивающее эффект гомогенизации по химическому составу и диспергирование структуры отливок из сталей различных структурных классов.

5. Разработать схемы импульсного теплоотвода и алгоритм расчетного определения параметров охлаждения при кристаллизации непрерывно-литых заготовок различных сечений.

6. Исследовать уровень химической и структурной однородности не-прерывнолитой рельсовой стали, полученной с использованием импульсного теплоотвода при кристаллизации. Оценить его влияние на уровень и однородность механических свойств горячекатаных рельсов.

Научная новизна

1. Установлены управляющие параметры структурообразования при импульсном теплоотводе и влияние импульсного теплоотвода при производстве стальных слитков на их структуру. Определены режимы импульсного теплоотвода, обеспечивающие эффект гомогенизации и повышение уровня структурной однородности литых стальных полуфабрикатов.

2. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена идея самопроизвольного, естественного модифицирования стальной заготовки, затвердевающей под воздействием импульсного теплоотвода, в результате чего достигается бездендритное кристаллическое строение по всему сечению заготовки.

3. Предложена принципиально новая схема теплоотвода при кристаллизации заготовки, согласно которой теплоотвод является переменным не только по времени, (т.е. импульсным), но также и по направлению. Такой переменно-направленный во времени теплоотвод был назван импульсным полиградиентным, а способ кристаллизации в его условиях - импульсной полиградиентной кристаллизацией (сокращенно ИПК).

Практическая значимость. Применение нового способа управления процессами структурообразования на основе импульсного и импульсного полиградиентного теплоотвода при производстве литых полуфабрикатов позволило использовать основное преимущество ускоренной кристаллизации, выраженное в повышении уровня химической и структурной однородности, без опасности нарушения целостности и растрескивания литого продукта, в т.ч. непрерывнолитых заготовок крупных сечений. Приобретаемое структурное состояние, выраженное в повышении дисперсности дендритного строения, уровня микроструктурной однородности, плотности по всему сечению заготовок в сочетании со значительным сокращением типовых дефектов литья: столбчатого строения, «ликвационного треугольника», площади зоны осевой ликвационной полосы, обеспечивает по-2

вышение уровня свойств литой стали и производимой из неё продукции.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на: конференции посвященной 175-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2005), 11-й международной специализированной выставке «Металл-Экспо» (Москва, 2005, золотая медаль), международной конференции «Современные технологии и оборудование для внепечной обработки и непрерывной разливки стали» (Москва, 2007), 6-й конкурсной Конференции молодых специалистов авиационных, ракетно-космических и металлургических организаций (Королёв, 2007, 2 место), 3-й Международной конференции «ТРАНСМЕТ-2007» (Нижний Тагил, 2007).

Достоверность результатов обусловлена большим количеством экспериментов и их теоретическим обоснованием, а также применением современных методов анализа структуры и свойств материалов.

Публикации. Содержание диссертации достаточно полно отражено в 7 научных работах, из них 3 работы в журналах из перечня ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературных источников и приложения, содержит 135 страниц машинописного текста, 56 рисунков, 12 таблиц, 47 наименований литературных источников, в приложении представлены дипломы, присужденные работе на различных выставках и конференциях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определены цели исследования, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе проанализированы литературные данные о влиянии различных факторов на формирование структуры стали при первичной кристаллизации, представлен обзор существующих технологических приемов повышения уровня однородности и механических свойств литых полуфабрикатов, сформулированы задачи исследования.

Во второй главе приведены материалы, химический состав сталей, режимы выплавки и прокатки и определены методики исследований.

Для исследования выбраны стали различной степени легирования (см. табл. 1), т.е. с разной склонностью к ликвации.

Таблица 1.

№ Марка Массовая доля элементов в сталях, (% вес)

пл. стали С Мп Si Сг Ni V W Мо Al

1 110Г13Л 0,95 12,5 0,90 1,0 1,0 - - - -

2 Р18 0,75 - - 4,15 - 1,85 18,1 0,3 -

3 125ГСН 1,25 0,85 0,90 - 0,6 - - -

4 0,78 0,92 0,31 0,036 0,042 0,042 0,005

5 К76Ф 0,77 0,87 0,35 0,029 0,046 0,041 0,005

6 0,81 0,94 0,38 0,031 0,023 0,040 0,006

Выплавку плавок № 1 - 3 проводили в лабораторной индукционной печи. Разливку плавки № 1 осуществляли в формы из различных материалов - земля, кварцевый песок, стальной кокиль. Плавки № 2 и 3 разливали в кокиль, и затем охлаждали его периодическим погружением в резервуар с проточной водой с различными выдержками в воде и на воздухе.

Выплавку плавок № 4 - 6 осуществляли в кислородных конвертерах с последующей внепечной обработкой. Разливку проводили на двухручье-вых МНЛЗ радиального типа в сляб размером сечения 200x525 мм (пл. 4) и блюм 300x360 мм (пл. 5 и 6). Предварительно один из ручьев каждой машины (опытный) настраивался в соответствии с разработанным режимом импульсного полиградиентного теплоотвода, остальные ручьи машины работали по традиционной схеме охлаждения слитка. Блюмы плавки № 5 подвергали горячей прокатке в профиль рельсов типа Р65 для железнодорожного транспорта (ГОСТ Р 51685-2000) с температурой нагрева перед прокаткой 1200 - 1220°С и последующим охлаждением проката на воздухе.

Изучение макроструктуры и микроструктуры сталей проводили металлографическими методами с использованием оптического микроскопа Neophot. Оценивали размеры и характер структурных зон слитка, наличие и вид макродефектов, плотность и дисперсность дендритного строения по расстоянию между осями дендритов второго порядка, количество и размер микропор, дисперсность микроструктуры по сечению литых заготовок и горячекатаных рельсов. Фазовый состав определяли микрорентгеноспек-тральным анализом на сканирующем электронном микроскопе фирмы «Cambridge Instruments» с использованием приставки Link Pentafit.

Оценку уровня химической однородности стали в литом и горячекатаном состоянии проводили методом анализа содержания легирующих элементов по сечению заготовок и рельсов с использованием эмиссионных спектральных анализаторов PMI-Master Plus, Spectrolab-M с последующим расчетом коэффициента сегрегации элементов. Оценку уровня дендритной химической неоднородности литой рельсовой стали проводили методом локального спектрального анализа с большой статистикой измерений по сечению литых заготовок с использованием лазерного эмиссионного спектрального анализатора СПЕКС ЛАЭС МПро.

Определение механических характеристик горячекатаной рельсовой стали (предела прочности, предела текучести, относительного удлинения, относительного сужения) проводили методом испытания на растяжение пятикратных цилиндрических образцов по ГОСТ 1497-84. Однородность свойств стали в литом и горячекатаном состоянии оценивали методом измерения микротвердости с большой статистикой измерений по сечению заготовок и в шейке рельсов с использованием микротвердомера ПМТ-3. Исследование износостойкости горячекатаной рельсовой стали проводили на машине «Шкода-Савина».

Третья глава посвящена исследованию влияния ускорения кристал-

лизации на структурное состояние стали, теоретическому и экспериментальному обоснованию особенностей структурообразования сталей в условиях импульсного теллоотвода при кристаллизации.

В макроструктуре слитков стали 110Г13Л(пл. 1), полученных в условиях слабого переохлаждения (1-2 °С/мин), при литье в землю и в песчаную форму (рис. 1 а, б) преобладают процессы интенсивного роста центров кристаллизации, что в сочетании с постоянным по направлению теп-лоотводом приводит к образованию неоднородного строения с наличием типичных структурных зон слитка: поверхностной (мелких равноосных), промежуточной (столбчатых направленных) и центральной (крупных равноосных кристаллов). В микроструктуре наблюдаются грубые хлопьевидные выделения вторичного цементита по границам зерен в поверхностных и центральных областях слитка.

С увеличением степени переохлаждения до 500 °С/мин при литье в стальной водоохлаждаемый кокиль (рис. 1 в) процессы образования зародышей твердой фазы преобладают над их ростом. На это указывает более однородная макроструктура слитка с дисперсными зернами равноосной формы. Очевидно, вследствие замедления диффузии, выделения вторичного цементита по границам зерен отсутствуют, границы узкие. Тем не менее, увеличение переохлаждения вызвало образование продольных макротрещин как результат возрастания напряжений в затвердевающей отливке.

Макроструктура слитков

а) б) в)

Рис. 1. Макро- и микроструктура слитков стали 110Г13Л (пл. 1), при литье: а - в землю; б - в песчаную форму; в - в водоохлаждаемый кокиль

Для повышения уровня химической и структурной однородности сталей использован способ управления процессами структурообразования, сочетающий преимущества ускоренной кристаллизации без риска образования трещин. Способ основан на принципе варьирования скорости охлаждения и использовании переменного во времени импульсного теплоотво-да в процессе кристаллизации стального слитка (рис. 2 а).

Теплоотвод осуществляется от поверхности литого продукта непро-

должительными прерывистыми импульсами интенсивного охлаждения (1 и 3), в промежутках между которыми происходит выравнивание поля температур внутри слитка и разогрев поверхности за счет запаса тепла горячей сердцевины (периоды нагрева 1-2 и 3-4). За время импульсов (1 и 3) образование твердой фазы в интервале «ликвидус-солидус» происходит в условиях значительного переохлаждения (рис. 2 б), при этом диффузия компонентов подавлена и, как следствие, затвердевший металл имеет концентрацию легирующего элемента, близкую к средней (С0).

Толщина поверхностной «корочки» слитка (8) образуется неравномерно (рис. 2 в) путем интенсивного роста твердой фазы (5ТВ) во время импульсов (1 и 3) с последующим возможным оплавлением (50пл) в периоды нагрева (1 - 2 и 3 - 4). Прерывистый характер образования твердой фазы препятствует резкому возрастанию внутренних напряжений до критического значения (сгкрит), при котором возможно разрушение слитка (рис. 2 г).

Таким образом, периоды нагрева обеспечивают релаксацию напряжений подобно термической обработке закаленной стали при отпуске. Такая специфическая термическая обработка, реализуемая путем периодического импульсного теплоотвода с последующим естественным нагревом,

может продолжаться вплоть до полного затвердевания слитка, им пульс интенсивного

Рис. 2. Модель затвердевания в условиях периодического импульсного теплоотвода: а - температурный режим, б - схема импульсного теплоотвода на диаграмме состояния, в - толщина затвердевающего металла, г - схема напряженного состояния в корочке слитка

Управляющими параметрами структурообразования при импульсном теплоотводе являются количество и интенсивность импульсов охлаждения, а также продолжительность импульсов охлаждения и периодов нагрева. Сочетание параметров влияет на структурное состояние отливки и уровень однородности стали.

Исследование возможностей управления структурообразованием при импульсном теплоотводе проводили на модельных слитках углеродистых высоколегированных сталей Р18 и типа 125ГСН, склонных к образованию химической и структурной неоднородности при замедленной кристаллизации. Моделирование импульсов охлаждения осуществляли кратковременным погружением кокиля сечением 70 х 70 мм с расплавом стали в резервуар с проточной водой, для обеспечения периодов нагрева кокиль вынимали на воздух. По окончании импульсной обработки исследовали структуру и фазовый состав сталей.

При медленном охлаждении слитка стали Р18(пл. 2) в земляной форме образуется равновесная структура (типичная для стали ледебурит-ного класса с перитектическим превращением), содержит многочисленные округлые концентричные области, возникшие в порядке их формирования при замедленной кристаллизации (рис. 3 а): кристаллы 5-эвтектоида окружены темнотравищимися кольцами эвтектоида, а по его границам выделяются карбиды типа Fe^W^C и образуются крупные зоны ледебурита (объемная доля 18 %).

ледебуритная эвтектика

эвтектоид 5-эвтектоид мартенсит + Аост

а б

Рис. 3. Структура литой стали Р18 (пл. 2) полученной литьем: а - в землю, б - в кокиль с импульсным охлаждением

По содержанию легирующих элементов карбидные и эвтектические составляющие превосходят зоны бывших 5-феррита и аустенита (рис. 4 а). Подобное перераспределение компонентов стало возможным лишь по причине медленного охлаждения при кристаллизации. И, напротив, в условиях ускоренной кристаллизации при интенсивном импульсном теплоотводе такое перераспределение произойти не успевает. На это указывает более высокая структурная (рис. 3 б), и химическая однородность стали (рис. 4 б).

ццц Cr 1

Шш

ШЦ] Сг |

х2000

Рис. 4. Распределение W, V, Сг и Fe в структуре литой стали Р18 (пл. 2), при литье: а - в землю, б - в кокиль с импульсным охлаждением

При значительной величине переохлаждения (до 500 °С/мин) кристаллизация стали протекает практически минуя перитектическое превращение, т.е. из жидкого состояния сразу формируется аустенит. Первые порции оказываются менее легированными (темные участки), последующие порции более обогащены углеродом и легирующими элементами (светлые участки). При дальнейшем охлаждении менее легированный аустенит претерпевает эвтектоидное превращение, более легированный в мартенсит. Так же наблюдаются незначительные включения ледебурита (1,4%). Таким образом, ускорение кристаллизации за счет импульсного теплоотвода заметно снижает химическую ликвацию компонентов расплава и также снижает объемную долю, наиболее обогащенного элементами и чрезвычайно хрупкого ледебурита.

Ускорение кристаллизации при импульсном теплоотводе существенно влияет на процессы графитообразования в стали типа 125ГСН(пл. 3). При медленном охлаждении и образовании в расплаве высокотемпературной у-фазы, обеспечиваются условия для выделения углерода в виде частиц графита неправильной коралловидной формы (рис. 5 а) и крайне неодинаковых по размеру, некоторые достигают размера 265 мкм, тогда как средний размер - 7,11 мкм, а объемная доля графита - 1,5 %. Пространство вокруг выделений графита значительно обеднено углеродом, вследствие чего в структуре образуется ферритное окаймление, матрица содержит перлит с выделением цементита по границам зерен. Наблюдаемая структурная неоднородность приводит к значительному различию и неоднородности свойств в микрообъемах стали (как известно, твердость феррита 170 - 180 НУ, перлита 220 - 320 НУ, цементита 870 - 1000 НУ).

Рис. 5. Морфология графита и строение матрицы литой стали 125ГСН (пл. 3), при литье: а, в — в землю, б, г- в кокиль с импульсным охлаждением (увеличение хЮО)

Совершенно иной тип структуры образуется при импульсном тепло-отводе (рис. 5 б, г). Частицы графита получаются дисперсными, компактными и имеют близкую к шаровидной форму, объемная доля графита увеличивается до 2,9 %. Строение матрицы значительно более однородное и дисперсное, наблюдаются структурные составляющие с близкими значениями микротвердости троостит и сорбит (320 - 420 НУ), а также бейнит (460 НУ), что в целом обеспечивает значительно более высокую однородность свойств.

Определение режимов импульсного теплоотвода осуществляли опытным путем. Эксперименты по охлаждению кокильных слитков сечением 70x70 мм из сталей различных систем легирования, проводили варьируя длительность импульсов охлаждения и периодов нагрева с последующим контролем структуры слитков. Установлены режимы импульсного теплоотвода, при которых наблюдается эффект гомогенизации и повышение уровня структурной однородности стали модельных отливок.

Таким образом, обнаружены новые закономерности структурообра-зования при кристаллизации: диспергирование структуры, уменьшение ликвации, изменение фазового состава и соотношения структурных составляющих.

Новые закономерности структурообразования было предложено реализовать при непрерывной разливке стали заменой регулярного теплоотвода от непрерывного слитка на прерывистое импульсное охлаждение, сочетающего чередование импульсов интенсивного охлаждения с периодами естественного нагрева. Возможны вариации данного технологического подхода: теплоотвод может быть переменным по времени при одновременном охлаждении сразу всех граней слитка (рис. 6 а), а также переменным по времени и по направлению за счет неодинакового охлаждения различных граней слитка (рис. 6 б). В этом случае структурообразование происходит в условиях отсутствия приоритетного направления роста кристаллов, что предотвращает формирование грубой «столбчатой» структуры. Одновременно с этим, продолжительные периоды отогрева обеспечивают частичное оплавление и отделение в расплав сформировавшихся скелетов кристаллов. Их обломки, располагаясь вблизи фронта кристаллизации, за

время очередного импульса охлаждения выступают в качестве подложки при затвердевании следующей порции расплава. При этом наблюдается эффект измельчения структуры, подобный модифицированию.

ИМПУЛЬСНЫЙ ТЕПЛООТВОД

ИМПУЛЬСНЫЙ ПОЛИГРАДИЕНТНЫЙ ТЕПЛООТВОД

ОТСУТСТВИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ, ВСЕ СТОРО Н НИ Й РАЗ ОГР Е В И ОПЛАВЛЕНИЕ КОРОЧКИ СЛИТКА

А ПОПЕРЕМЕННЫЙ ^ НАГРЕВ

ПРОТИВОПОЛОЖНЫХ СТОРОН СЛИТКА

а б

Рис. 6. Схемы организации импульсного теплоотвода при охлаждении непрерывного слитка: а - переменный во времени теплоотвод (импульсный), б - переменный по времени и направлению теплоотвод (импульсный полиградиентный)

Данный переменно-направленный во времени теплоотвод был назван импульсным полиградиентным, а способ кристаллизации в его условиях — импульсной полиградиентной кристаллизацией (сокращенно ИПК). Несмотря на доступность и простоту реализации предлагаемой технологии управления структурообразованием стали в условиях непрерывной разливки, для дальнейшего ее успешного освоения необходимо решить задачу переноса режимов теплоотвода, полученных при кристаллизации модельных слитков в параметры разливки промышленных МНЛЗ: скорость разливки, расстояние между форсунками, расход хладагента. Решение задачи предложено искать вычислительным путем.

Четвертая глава посвящена разработке способа определения параметров импульсного теплоотвода при кристаллизации непрерывнолитых заготовок различного сечения и марок сталей. С его помощью определены режимы импульсного полиградиентного теплоотвода при кристаллизации непрерывнолитой рельсовой стали марки К76Ф в условиях МНЛЗ Нижнетагильского Металлургического Комбината (НТМК) при производстве сляба сечением 200x525 мм и блюма 300x360 мм.

Пятая глава посвящена сравнительному анализу уровня структурной и химической однородности стали К76Ф в сечении слябов и блюмов, полученных двумя различными способами охлаждения в ЗВО МНЛЗ: традиционным способом (ТС) и с импульсным полиградиентным теплоотводом при кристаллизации (ИПК).

При традиционном способе охлаждения в макроструктуре сляба (пл. 4) наблюдается грубая структура с наличием столбчатых кристаллов (рис. 7 а), ориентированных от поверхности слитка к центру и образующих типовой дефект макроструктуры - ликвационный треугольник. В слябе, полученном с импульсным полиградиентным теплоотводом, полностью устранена зона столбчатых кристаллов, отсутствует ликвационный треугольник, площадь центральной осевой неоднородности (ликвационной полосы) сократилась на 15 % при этом количество и размер усадочных пор в ней уменьшились в 3 раза.

Изучение дендритного кристаллического строения стали К76Ф (пл. 5) по сечению блюмов в направлении от малого к большому радиусу заготовки показало значительно более плотную и дисперсную структуру при кристаллизации стали в условиях ИПК. Таким образом, увеличена доля объема слитка, занятая мелкодисперсными ориентированными кристаллами с 40,4 % до 57,5 %, сокращена зона центральных разо-риентированных кристаллов с 55,8 % до 37,2 %, уменьшена почти в двое центральная область слитка с наличием несплошностей размером более 0,5 мм 27,1% до 15,6%, повышена дисперсность кристаллического строения по глубине слитка, а, следовательно, и средняя скорость кристаллизации на 10 -15 %.

Изучение кристаллической структуры слитка стали К76Ф (пл. 6), полученного с ИПК по режиму с максимальной интенсивностью импульсов охлаждения и продолжительностью периодов нагрева, подтвердило гипотезу самопроизвольного модифицирования расплава. Аргументом служит почти полное отсутствие дендритного строения (рис. 7 б), практически по всему сечению кристаллическая структура состоит из плотной мелкодисперсной смеси разрозненных и разориентированных кристаллов.

у поверхно- средняя центр средняя у поверхно-

сти слитка часть слитка часть сти слитка

а) ; -4 1Ш1§1111111а1к щ йаШ Й1 ШШШЙ! •: шя\ ¡ЩЩ ! АН9ШЯ ] шшшш шШт ЙшШ ■Ж- Яш

1 1 б) 1 I Ж : > •'■^щШт ! ШШЗ Щ , ; мж! ШжШщт ЁШШъШШ ш

х2,5

Рис. 7. Кристаллическая структура стали К76Ф (пл.6) в направлении от малого к большому радиусу заготовки 300x360 мм, полученной: а-по рядовой технологии, б - с использованием ИПК

Установлено, что при ИГЖ количество микропор по глубине слитка (пл. 4) сократилось в 2 раза, средний размер в 1,5 раза, что свидетельствует о повышении плотности литой стали.

В микроструктуре обычного слитка стали К76Ф (пл. 4) преобладает зернистый перлит в сочетании с отдельными областями феррита, размером 0,1 -1,2 мм с тенденцией к увеличению по глубине слитка (рис. 8 а, в).

а б в г

хЮО

Рис. 8. Микроструктура стали К76Ф (пл. 4) по сечению сляба 200x525 мм, полученного: а, в - традиционным способом, б, г - с использованием ИПК

Применение ИПК не вызвало подобной дифференциации в структуре, во всем объеме преобладает однородный по контрасту перлит (рис. 8 б, г), различия в структуре поверхности и центральных областей слитка не обнаружены.

Предполагаемая причина повышения микроструктурной однородности стали заключается в следующем. При кристаллизации в условиях интенсивного импульсного теплоотвода диффузия примесей в значительной степени подавлена, их перераспределение в объеме произойти не успевает, и состав кристаллов аустенита становится близким к среднему. При последующем охлаждении такой усредненный по концентрации аустенит формирует однородную структуру перлита во всем объеме.

Для подтверждения этого предположения оценивали уровень зональной химической неоднородности стали К76Ф по сечению непрерыв-нолитых слябов 200x525 мм (пл. 4) и блюмов 300x360 мм (пл. 5) расчетом коэффициента ликвации примеси. Установлено, что с применением ИПК в среднем по сечению сократилась ликвация: по углероду более, чем в 2 раза (в слябе с 1,7 % до 0,8 %, в блюме с 7,3 % до 3,6 %), по марганцу так же в 2 раза (в слябе с 2,2 % до 1,1 %, в блюме с 2,6 % до 1,5 %). В наиболее обогащенной примесями центральной части блюма сократилась ликвация: по углероду более чем в 3 раза (с 38% до 11%), по марганцу почти в 2 раза (с 14 % до 7,2 %).

Спектральный анализ уровня локальной химической однородности стали (пл. 5) с большой статистикой измерений по сечению блюма подтвердил тенденцию к снижению ликвации углерода при использовании импульсного полиградиентного теплоотвода (рис. 9 а): в периферийной и

средней части сечения концентрация углерода близка к марочному составу, в то время как при традиционном способе производства фиксируется значительное превышение в периферийной части, «провал» в средней части слитка и значительный подъем в центре. Нормальное распределение концентрации углерода для всей совокупности измерений в случае традиционного способа фиксирует наличие двух концентрационных пиков: с более низким (0,6 %) и более высоким (0,85 %) содержанием углерода (рис. 14 б), в то время как при ИПК имеется один пик в области средней концентрации (0,75 %С) с меньшим рассеянием.

Полученный результат подтверждает предположение о возможности управления структурообразованием при ускорении кристаллизации в условиях импульсного полиградиентного теплоотвода.

а б

Рис. 9. Локальный химический анализ углерода в стали К76Ф (пл. 5) по сечению блюмов 300x360 мм: а- содержание углерода по сечению блюма,б-нормальное распределение углерода при традиционном способе (ТС), при импульсном теплоотводе (ИПК)

Исследование микротвердости непрерывнолитой стали (пл. 5) на отобранных по сечению блюма образцах с большим набором измерений (рис. 10) показало сопоставимый уровень твердости 300 - 320 НУ для металла ТС и ИПК. Однако в отличие от ИПК нормальное распределение при традиционном способе производства имеет характерное раздвоение вершины. Это свидетельствует о неоднородности свойств стали в микрообъемах. Импульсная кристаллизация эффективно подавляет эту неоднородность и снижает дисперсию твердости на 18 %.

Рис. 10. Нормальное распределение микротвердости стали К76Ф (пл. 5) по сечению блюмов 300x360 мм по всей совокупности измерений

Полученные данные позволяют сделать вывод о возможности эффективного управления структурообразованием, снижении количества дефектов и повышении уровня однородности структуры и свойств стали при кристаллизации в условиях импульсного полиградиентного теплоотвода.

Шестая глава посвящена изучению эффекта наследования приобретенного уровня однородности структуры и свойств непрерывнолитой стали К76Ф (пл. 5) при горячей прокатке в рельсы блюмов обоих способов производства (ТС и ИПК).

Исследование макро- и микроструктуры рельсов, прокатанных из блюмов обоих вариантов разливки, существенных отличий не выявило: в головке, шейке и подошве рельсов наблюдается сорбитообразный тонкопластинчатый перлит, иногда с едва заметными отдельными тонкими выделениями феррита.

В шейке рельса концентрация углерода и марганца при ТС выше средней и составляет 0,792 % С и 0,928 % Мп, для ИПК - ниже средней 0,745 % С и 0,888 %Мп.

Временное сопротивление разрыву горячекатаной стали имеет сопоставимый уровень, независимо от технологии разливки (1057 МПа при ИПК и 1049 МПа при ТС), однако при ИПК относительное сужение в 1,4 раза выше - 22,8 % вместо 16,5 % при ТС.

Исследование уровня микротвердости в шейке рельса (рис. 11а) показало более низкий средний уровень микротвердости при ИПК - 325 НУ, вместо 375 НУ при ТС. Тем не менее, при ТС наблюдается раздвоение пиков при низком (355 НУ) и более высоком (400 НУ) значении твердости. Нормальное распределение при ИПК имеет сосредоточенный максимум в области среднего значения с меньшей на 20 % дисперсией.

Установленный факт свидетельствует о том, что при традиционном способе охлаждения слитка горячекатаная сталь, так же как и литая, состоит из различных объемов металла, по-разному воспринимающих внешнюю нагрузку. Горячая деформация не устраняет это различие.

Рис. 11. Механические характеристики горячекатаной стали К76Ф (пл. 5), полученной из слитков при ТС и ИПК: а - распределение твердости, б-величина износа (глубина лунки, мкм)

Испытание на износ шейки рельса в условиях трения скольжением показало большее сопротивление изнашиванию в случае ИПК: при 5000 циклах глубина лунки на 20% меньше и составляет 137,3 мкм вместо 173,5 мкм для ТС (рис. 11 б).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Установлены новые закономерности структурообразования стали при кристаллизации, заключающиеся в самопроизвольном модифицировании и естественной термической обработке, сопровождающиеся диспергированием структуры, уменьшением ликвации, изменением фазового состава и соотношения структурных составляющих, что приводит к повышению химической и структурной однородности литой стали.

2. Установлено, что обнаруженные закономерности структурообразования сталей реализуются при использования импульсного теплоотвода при охлаждении слитка: сочетание импульсов охлаждения высокой интенсивности, препятствующих формированию структурной и химической неоднородности, и периодов нагрева, способствующих релаксации напряжений в затвердевающем продукте.

3. Выявлен эффект положительного воздействия импульсного полиградиентного теплоотвода при кристаллизации (ИПК) на высокоуглеродистых сталях - быстрорежущей марки Р18 и графитизированной стали типа 125ГСН. Показано, что с применением ИПК и с ускорением кристаллизации в высоколегированной стали Р18 заметно снижается химическая ликвация компонентов расплава и объемная доля самой хрупкой составляющей - ледебурита, в стали 125ГСН увеличивается количество и уменьшается размер выделений графита, структурный состав стали изменяется от феррита, перлита и цементита к сорбиту и бейниту, что в целом приводит к повышению уровня однородности свойств.

4. Определены управляющие параметры импульсного теплоотвода -количество и интенсивность импульсов охлаждения, а также продолжительность импульсов охлаждения и периодов нагрева в лабораторных условиях на модельных отливках; обеспечивающие эффект гомогенизации по химическому составу и диспергирование структуры стальных отливок.

5. Разработан алгоритм расчетного определения параметров охлаждения при кристаллизации непрерывнолитых заготовок различных сечений. Предложена новая схема организации импульсного полиградиентного теплоотвода в ЗВО МНЛЗ, при которой теплоотвод является переменным не только по времени, но также и по направлению (ИПК).

6. Показано, что использование ИПК на примере производства заготовок рельсовой стали марки К76Ф приводит к получению литого продукта с высоким уровнем химической и структурной однородности за счет: снижения площади осевой ликвационной полосы, микропористости, ликвации легирующих элементов, повышения плотности и дисперсности ден-

дритного строения (вплоть до получения бездендритной структуры). Это также сопровождается устранением типовых дефектов литого продукта: столбчатого строения, и ликвационного треугольника.

7. Показано, что структурообразование под воздействием ИПК обеспечивает однородность свойств по всему сечению литых заготовок.

8. Показано, что приобретенный при кристаллизации в условиях ИПК уровень однородности структуры и свойств стали К76Ф сохраняется при последующей горячей пластической деформации и повышает уровень эксплуатационных характеристик.

Основное содержание диссертации отражено в работах:

1. Применение метода импульсной непрерывной кристаллизации с целью регулирования структуры и свойств графитизированных сталей / Н.М. Александрова, A.B. Кушнарев, A.B. Супов, А.Е. Хрулев и др. // Сталь. - 2006. - №3 - С. 83-87.

2. Получение литых металлических изделий методом полиградиентной кристаллизации / A.B. Кушнарев, А.Е. Хрулев, A.B. Супов, Н.М. Александрова и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. - № 7 - С.10-14.

3. Определение коэффициента теплоотдачи, характеризующего спрейерное охлаждение непрерывно-разливаемой заготовки / А^В. Кушнарев, A.B. Супов, А.Е. Хрулев и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. - № 10 - С.43-46.

4. Супов A.B., Хрулев А.Е. Полиградиентная кристаллизация - новая технология получения высококачественных литых металлических изделий //175 лет МГТУ им. Н.Э. Баумана: Тез. докл. научно - технической конф. - Москва, - 2005. - С.270-271.

5. Минимизация структурной и химической неоднородности стального литья за счет ускоренного импульсного охлаждения при кристаллизации / A.B. Кушнарев, А.Е. Хрулев, A.B. Супов и др. // Современные технологии и оборудование для внепечной обработки и непрерывной разливки стали: Тез. докл. Междунар, конф. - Москва, - 2007. - С.41.

6. Разработка и промышленная реализация технологий получения высококачественных литых металлических изделий с использованием процессов импульсно-непрерывной и полиградиентной кристаллизации / А.Е. Хрулев, A.B. Кушнарев, A.B. Супов // Новые материалы и технологии в авиационной и ракетно-космической технике: Тез. докл. Междунар. конф. - Королев, - 2007. - С.92-93.

7. Кушнарев A.B., Хрулев А.Е. Формирование структуры и свойств литых заготовок в условиях импульсной полиградиентной кристаллизации // ТРАНСМЕТ-2007: Тез. докл. Междунар. конф. - Нижний Тагил, - 2007. -С.109-115.

Подписано к печати 10.11.08. Заказ № 683 Объем 1,0 печ.л. Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д.5 263-62-01

Введение.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Понятие качества стальных литых полуфабрикатов.

1.2. Типовые дефекты литой стали.

1.3. Обзор технологических приемов повышения уровня химической и структурной однородности литой стали.

1.4. Непрерывная разливка стали. Состояние и перспективы развития.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Обоснование выбора исследуемых сталей.

2.2. Методы изучения структуры металла модельных слитков.

2.3. Методы изучения уровня структурной и химической однородности непрерывнолитой рельсовой стали.

2.4. Методы определения механических характеристик горячекатаных рельсов.

2.5. Метод определения коэффициента теплоотдачи в условиях спрейерного водяного и водо-воздушного охлаждения непрерывнолитой заготовки.

Глава 3. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ ПРИ

КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В УСЛОВИЯХ ИМПУЛЬСНОГО

ТЕПЛООТВОДА.

3.1. Исследование влияния ускорения кристаллизации на структурное состояние стали.

3.2. Теоретическое и экспериментальное обоснование особенностей структурообразования высоколегированных сталей при кристаллизации в условиях импульсного теплоотвода.

3.3. Разработка схем импульсного теплоотвода при кристаллизации непрерывнолитой стали.

Глава 4. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО ТЕПЛООТВОДА ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК.

4.1. Исследование возможностей ЗВО промышленных МНЛЗ и пределов варьирования технологических параметров разливки.

4.2. Разработка компьютерной модели затвердевания заготовки в условиях ЗВО МНЛЗ.

4.3. Определение параметров импульсного полиградиентного теплоотвода применительно к условиям промышленных МНЛЗ.

Глава 5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УРОВНЯ СТРУКТУРНОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ОДНОРОДНОСТИ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ СТАЛИ К76Ф ПОЛУЧЕННОЙ ТРАДИЦИОННЫМ СПОСОБОМ И С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПУЛЬСНОГО ПОЛИГРАДИЕНТНОГО ТЕПЛООТВОДА ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ (ИПК).

5.1. Исследование структурных зон слитка.

5.2. Исследование дендритного кристаллического строения заготовок.

5.3. Количественный анализ микродефектов исследуемой стали.

5.4. Исследование микроструктуры литой стали.

5.5. Оценка уровня химической неоднородности по сечению заготовок, полученных на МНЛЗ.

5.6. Исследование микротвердости по сечению непрерывнолитых заготовок.

Глава 6. ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТА НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИОБРЕТЕННОГО УРОВНЯ ОДНОРОДНОСТИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЛИТОЙ СТАЛИ К76Ф ПРИ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ПРОКАТКЕ.

6.1. Исследование уровня структурной и химической однородности стали горячекатаных рельсов.

6.2. Исследование уровня и стабильности свойств горячекатаных рельсов.

Надежность конструкций и деталей машин в значительной степени зависит от качества исходного стального литья. Высокое качество стального литья определяется однородностью по химическому составу и структуре, отсутствием дефектов и, как следствие, одинаковыми по всему объему механическими и физическими свойствами. Различная степень развития типовых дефектов литой стали в виде химической и структурной неоднородности - ликваций, сегрегации примесей, разнозернистости, пористости, нарушения сплошности и т.д., напрямую зависит от технологии получения полуфабриката. В этой связи, усилия инженеров и разработчиков направлены на создание новых технологий производства, обеспечивающих устранение дефектов за счет повышения однородности стали.

Радикальным способом улучшения качества литого полуфабриката является технология непрерывной разливки стали. В настоящее время это самый распространенный способ заготовительного производства и на его долю приходится 98 % объема выпускаемой во всём мире стали. Широкое распространение технология получила благодаря высокой производительности и эффективности процесса, а также реализации основного фактора, влияющего на качество литого полуфабриката стали -увеличение скорости охлаждения.

Тем не менее, резерв увеличения скорости кристаллизации ограничен повышением уровня тепловых напряжений в объеме литого продукта, провоцирующих образование трещин и, даже, разрушение заготовок, особенно, крупных сечений. В связи с этим, весьма актуальной является задача поиска способов дальнейшего улучшения качества стали путем управления формированием структуры (структурообразованием) литого полуфабриката за счет регулирования скорости и режимов охлаждения при кристаллизации.

Цель работы заключается в повышении качества и стабильности свойств стали путем управления структурообразованием на этапе кристаллизации стальных полуфабрикатов. В основу предлагаемого способа управления структурой заложен принцип регулирования скорости охлаждения и применение «импульсного» теплоотвода от затвердевающего металла. Идея импульсного теплоотвода заключается в чередовании кратковременных периодов интенсивного охлаждения импульс «охлаждения») с последующими периодами естественного нагрева. Такое техническое решение позволяет использовать преимущества высокоскоростной кристаллизации, связанной с возможностью подавления механизмов диффузии и предотвращением формирования сегрегаций химических компонентов в затвердевшей части полуфабриката во время охлаждения. Каждый последующий импульс нагрева способствует релаксации накопившихся тепловых напряжений в затвердевшей фазе (подобно тому, как это происходит при отпуске закаленной стали). Такую специфическую термическую обработку металла предлагается реализовать путем периодического теплоотвода от заготовки, вплоть до её полного затвердевания.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать влияние ускорения процесса кристаллизации на уровень структурной и химической однородности стали в литом состоянии.

2. Установить и теоретически обосновать закономерности структурообразования стали при импульсном теплоотводе от кристаллизующейся заготовки.

3. Установить влияние импульсного теплоотвода при кристаллизации отливок из высокоуглеродистых сталей, наиболее склонных к ликвации, на их структуру и свойства.

4. Определить управляющие параметры импульсного теплоотвода и экспериментально установить их сочетание, обеспечивающее эффект гомогенизации по химическому составу и диспергирование структуры отливок из сталей различных структурных классов.

5. Разработать схемы импульсного теплоотвода и алгоритм расчетного определения параметров охлаждения при кристаллизации непрерывнолитых заготовок различных сечений.

6. Исследовать уровень химической и структурной однородности непрерывнолитой рельсовой стали, полученной с использованием импульсного теплоотвода при кристаллизации. Оценить его влияние на уровень и однородность механических свойств горячекатаных рельсов.

Научная новизна

1. Установлены управляющие параметры структурообразования при импульсном теплоотводе и влияние импульсного теплоотвода при производстве стальных слитков на их структуру. Определены режимы импульсного теплоотвода, обеспечивающие эффект гомогенизации и повышение уровня структурной однородности литых стальных полуфабрикатов.

2. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена идея самопроизвольного, естественного модифицирования стальной заготовки, затвердевающей под воздействием импульсного теплоотвода, в результате чего достигается бездендритное кристаллическое строение по всему сечению заготовки.

3. Предложена принципиально новая схема теплоотвода при кристаллизации заготовки, согласно которой теплоотвод является переменным не только по времени, (т.е. импульсным), но также и по направлению. Такой переменно-направленный во времени теплоотвод был назван импульсным полиградиентным, а способ кристаллизации в его условиях - импульсной полиградиентной кристаллизацией (сокращенно ИГЖ).

Практическая значимость. Применение нового способа управления процессами структурообразования на основе импульсного теплоотвода при производстве литых полуфабрикатов позволило использовать основное преимущество ускоренной кристаллизации, выраженное в повышении уровня химической и структурной однородности, без опасности нарушения целостности и растрескивания литого продукта, в т.ч. непрерывнолитых заготовок крупных сечений. Приобретаемое структурное состояние, выраженное в повышении дисперсности дендритного строения, уровня микроструктурной однородности, плотности по всему сечению заготовок в сочетании со значительным сокращением типовых дефектов литья: столбчатого строения, «ликвационного треугольника», площади зоны осевой ликвационной полосы, обеспечивает повышение уровня и стабильности свойств стали.

На примере производства железнодорожных рельсов установлено, что приобретаемое высокооднородное состояние стали, полученной с использованием импульсной полиградиентной кристаллизации наследственно сохраняется в горячем прокате, значительно повышая однородность и стабильность свойств горячекатаной стали.

Кроме того, установлено, что использование ИПК при непрерывной разливке позволяет на 10-15 % увеличить производительность процесса без каких-либо существенных инвестиций на реконструкцию и переоснащение действующего оборудования.

На основании результатов исследований созданы и переданы к внедрению в металлургическое производство новые технологии непрерывной разливки заготовок блюмового и слябового сечений, основанные на использовании нового способа структурообразования при кристаллизации в ЗВО промышленных MHJ13, обеспечивающего повышение уровня структурной и химической однородности литого полуфабриката и качества производимых из него изделий — рельсов железнодорожного транспорта.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на: конференции посвященной 175-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2005), 11-й международной специализированной выставке «Металл-Экспо» (Москва, 2005, золотая медаль), международной конференции «Современные технологии и оборудование для внепечной обработки и непрерывной разливки стали» (Москва, 2007), 6-й конкурсной Конференции молодых специалистов авиационных, ракетно-космических и металлургических организаций (Королёв, 2007, 2 место), 3-й Международной конференции «ТРАНСМЕТ-2007» (Нижний Тагил, 2007).

Достоверность полученных результатов обусловлена большим количеством экспериментов и их теоретическим обоснованием, а также применением современных методов анализа структуры и свойств материалов.

Публикации. Содержание диссертации достаточно полно отражено в 7 научных работах, из них 3 работы в журналах из перечня ВАК.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлены новые закономерности структурообразования стали при кристаллизации, заключающиеся в самопроизвольном модифицировании и естественной термической обработке, сопровождающиеся диспергированием структуры, уменьшением ликвации, изменением фазового состава и соотношения структурных составляющих, что приводит к повышению химической и структурной однородности литой стали.

2. Установлено, что обнаруженные закономерности структурообразования сталей реализуются при использования импульсного теплоотвода при охлаждении слитка: сочетание импульсов охлаждения высокой интенсивности, препятствующих формированию структурной и химической неоднородности, и периодов нагрева, способствующих релаксации напряжений в затвердевающем продукте.

3. Выявлен эффект положительного воздействия импульсного полиградиентного теплоотвода при кристаллизации (ИПК) на высокоуглеродистых сталях — быстрорежущей марки Р18 и графитизированной стали типа 125ГСН. Показано, что с применением ИПК и с ускорением кристаллизации в высоколегированной стали Р18 заметно снижается химическая ликвация компонентов расплава и объемная доля самой хрупкой составляющей — ледебурита, в стали 125ГСН увеличивается количество и уменьшается размер выделений графита, структурный состав стали изменяется от феррита, перлита и цементита к сорбиту и бейниту, что в целом приводит к повышению уровня однородности свойств.

4. Определены управляющие параметры импульсного теплоотвода -количество и интенсивность импульсов охлаждения, а также продолжительность импульсов охлаждения и периодов нагрева в лабораторных условиях на модельных отливках; обеспечивающие эффект гомогенизации по химическому составу и диспергирование структуры стальных отливок.

5. Разработан алгоритм расчетного определения параметров охлаждения при кристаллизации непрерывнолитых заготовок различных сечений. Предложена новая схема организации импульсного полиградиентного теплоотвода в ЗВО МНЛЗ, при которой теплоотвод является переменным не только по времени, но также и по направлению (ИПК).

6. Показано, что использование ИПК на примере производства заготовок рельсовой стали марки К76Ф приводит к получению литого продукта с высоким уровнем химической и структурной однородности за счет: снижения площади осевой ликвационной полосы, микропористости, ликвации легирующих элементов, повышения плотности и дисперсности дендритного строения (вплоть до получения бездендритной структуры). Это также сопровождается устранением типовых дефектов литого продукта: столбчатого строения, и ликвационного треугольника.

7. Показано, что структурообразование под воздействием ИПК обеспечивает однородность свойств по всему сечению литых заготовок.

8. Показано, что приобретенный при кристаллизации в условиях ИПК уровень однородности структуры и свойств стали К76Ф сохраняется при последующей горячей пластической деформации и повышает уровень эксплуатационных характеристик.

1. Качество слитка спокойной стали / М.И. Колосов, А.И.Строганов, Ю.Д. Смирнов и др. М.: Металлургия, 1973. - 408 с.

2. Ежов А.А., Герасимова Л.П. Дефекты в металлах: справочник-атлас. -М.: Русский университет, 2002. 360 с.

3. Атлас дефектов стали / Под ред. M.JI. Бернштейна М.: Металлургия, 1979. - 187 с.

4. Дефекты стали / Под ред. С.М. Новокщеновой, М.И. Виноград -М.: Металлургия, 1984. 199 с.

5. Дефекты стальных слитков и проката / Под ред. В.В. Правосудович, В.П. Сокуренко, В.Н. Данченко и др. М.: Интермет Инжиниринг, 2006. -384 с.

6. Металловедение и термическая обработка стали и чугуна: Термическая и термомеханическая обработка стали и чугуна / Под общ. ред.

7. А.Г. Рахштадта, JT.M. Капуткиной, С.Д. Прокошкина, А.В. Супова -М.: Интермет Инжиниринг, 2007. 920 с.

8. Голиков И.Н. Дендритная ликвация в стали. М.: Металлургиздат, 1958. -208 с.

9. Дендритная ликвация в сталях и сплавах / И.Н. Голиков, С.Б. Масленков — М.: Металлургия, 1977. 224 с.

10. Новиков Н.И. Теория термической обработки металлов. -М.: Металлургия, 1978. 392 с.

11. Производство стальных отливок / Л.Я. Козлов, В.М. Колокольцев, К.Н. Вдовин, и др. М.: МИСИС, 2003. - 352 с.

12. Дефекты и качество рельсовой стали. / Под ред. В.В. Павлова,

13. М.В. Темлянцева, JI.B. Корнева и др. М.: Теплотехник, 2006. - 218 с.

14. Манохин А.И. Получение однородной стали. М.: Металлургия, 1978. -224 с.

15. Салли И.В. Кристаллизация при сверхбольших скоростях охлаждения. — К.: Наукова думка, 1972. — 136 с.

16. Н.Гуляев Б.Б. Теория литейных процессов. JL: Машиностроение, 1976. — 214 с.

17. Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В.В. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1984. — 432 с.

18. Мовчан Б.А. Границы кристаллитов в литых металлах и сплавах. К.: Техника, 1969. - 212 с.

19. Ефимов В.А., Эльдарханов А.С.Технологии современной металлургии. -М.: Новые технологии, 2004. 784 с.

20. Баландин Г.Ф. Формирование кристаллического строения отливок. Чистые металлы и однофазные сплавы. — М.: Машиностроение, 1965. -256 с.

21. Лемпицкий В.В., Голиков И.Н., Склокин Н.Ф. Прогрессивные способы повышения качества стали. М.: Металлургия, 1968. - 211 с.

22. Лякишев Н.П., Шалимов А.Г. Развитие технологии непрерывной разливки стали. М.: ЭЛИЗ, 2002. - 208 с.

23. Vogels Н.А., Piehl К.Н., Horeth М. Investigation into the effects of casting and solidification conditions on the properties of rolled and forged products // Stahl und Eisen. 1966. - №86. -P.945-952.

24. Рутес B.C., Аскольдов В.И., Евтеев Д.П. Теория непрерывной разливки. -М.: Металлургия, 1971.-296 с.

25. Совершенствование системы вторичного охлаждения заготовок рельсовой стали / Л.К. Федоров, Е.В. Шеховцов, Л.В. Минаева и др. // Сталь. 2003. -№6.-С.21.

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

27. Чеглов А.Е., Кондратков Д.А. Ликвация фосфора в электротехнической изотропной стали // Сталь. 2006. - № 7. - С.79-80.

28. Влияние сегрегации Р и Si на границах зерен на межзеренную коррозию нержавеющей стали типа 304L / Hosoi Kishu, Yokosuka Tsunenobu, Yoshida Toshimi et al. // Tetsu-to-Hagane. 1990. - Vol. 76. - № 6. - P.948-955.

29. Upgrading Solutions to Improve Internal Quality and Caster Producrivity

30. M. Stiftinger, K. Morwald, K. Engel et al. // VAI's 8th Continuous Casting Conference, 2000. - P.27.

31. Бровман M. О перспективах развития непрерывного литья металлов // НМ-оборудование. 2004. - № 5. - С.49-56.

32. CSP-The status and latest innovation of the slab casting technology

33. D.V. Henning, F. Kyeper, F. Pleschiutschnig et al. // 3-d European Conference on Continuous Casting. Madrid, Spain, - 1998. - P.357-375.

34. Рутес B.C., Акимова Е.И., Филимонова E.B. Метод определения скорости кристаллизации непрерывнолитой заготовки по дендритной структуре

35. Elmer J. The Influence of Cooling Rate on the Microstructure of Stainless Steel Alloys: Sc.D, thesis. Massachusetts Institute of Technology, 1988. - 144 p.

36. Металлографические проблемы производства продукции из непрерывнолитых быстрорежущих сталей / А.В. Супов, Н.М. Александрова, С.А. Пареньков, Р.В. Какабадзе и др.

37. Металловедение и термическая обработка металлов. 1998. №9. -С.6-13.

38. Применение метода импульсной непрерывной кристаллизации с целью регулирования структуры и свойств графитизированных сталей

39. Bamberger М., Prinz В. Determination of heat transfer coefficients during water cooling of metals // Material Science and Technology. 1986. - №4. -P.410-415.

40. Mitsutsuka M. Air-atomized fog-jet cooling of hot billets // Tetsu-to-Hagane. -1983. -№69. -P.268-274.

41. Muller H.R., Jeschar R. Heat transfer during water cooling on nonferrous metals // Metallkunde. 1983. - №74. - P.257-264.

42. Patrik В., Barber В., Brown D. Practical aspects of the design, operation and performance of caster spray systems // La Revue de Metallurgie. 2001. - №4. -P.383-390.

43. Винцек M., Бердичевский Ю.Е. Серия исследований процесса теплоотвода в зонах вторичного охлаждения при применении форсунок высокой производительности // Сталь. 2004. - №8. - С.28-32.

44. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов / Под ред. Б.М. Яворского, А.А. Детлова М.: Наука, 1968. - 940 с.

45. Непрерывная разливка стали на радиальных установках

46. В.Т. Сладкоштеев, Р.В. Потанин , О.Н. Суладзе и др. М.: Металлургия, 1974.-286 с.

47. Получение литых металлических изделий методом полиградиентной кристаллизации / А.В. Кушнарев, А.Е. Хрулев, А.В. Супов,

48. Н.М. Александрова и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2007. - № 7. - С. 10-14.

49. Кушнарев А.В., Хрулев А.Е. Формирование структуры и свойств литых заготовок в условиях импульсной полиградиентной кристаллизации

50. ТРАНСМЕТ-2007: Тез. докл. Междунар. конф. Нижний Тагил, - 2007. - С.109-115.