автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка новых ресурсосберегающих технологий производства термостойких металлургических отливок из чугуна доменной плавки

ордена ленина i! ордена дрг£ш народов академия наук украийсксй сср

институт проблем дггья

Ип правах руетплся КУРГАНОВ Виктор ЛлэлсандрозЕЧ

УН 621.74.04.003.1:659.163.1.

разработка новых ресурсосеерегащсс ткпозспа

производства теруюстсйюп'штшургичесш отливок чугуна до:,2нпоП шшки

Специальность 05.16.04 - "Лптейноа производство"

Дзссортацля на соисксниа ученой степени доктора технических наук в фор.! а научного доклада

Кпэв - 1990

Работа выполнена в Донецком научно-исследовательской институте чёрной металлургии.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

ШУМИЛИН B.C.,

в технических наук, профессор

доктор технических наук КПСА A.B.

Ведущее предприятие - Уральский научно-исследовательский институт черной металлургии.

Защита состоится 15Э0 г. в ^^ часов

на заседании специализированного совета Д. 016.20.01 при Институте проблем литья АН УССР по адресу: 2d268Q, Киев-142, ГСП, пр-т Вернадского, 34/1.

С диссертацией в форме научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Института проблей литья АН УССР.

Доклад разослан

Ученый секретаре специализированного Совета, кандидат технических наук

Е.Г. Афтавдилянц

_ ; I. 0БП1ЛЛ ХЛРЛ1 ПЕРИСТ! 1КЛ РЛГО'Ш

'1.Х. Актуальность. I) общей сумме зпдпч коренного пошшшин ¡>ки-нимикп и технического уровня народного хозяйства роль литерного производства, кпк одного из наиболее матерпало- и энергоемких, оказыви-тпго прямое влияние на качество, долговечность 1' стоимость продукции, япллотсл одно!! из подущнх. Основные научно-технические задачи, которые стоит перед отечественным литейном производствам п настоящее пг"мп, формулируются следуметл образом:

- повыкение качества и эксплуатационных свойств отливок; снижение их материплоомхости;

- создание мптериало- и энпргосберегавд;х технологических процессов;

- разлитие экономических стимулов повышения эффективности технологии и организации литейного производства;

- решение экологических проблем.

Наиболее элективным япляотся комплексное решение в тесной увязке всех компонентов. Именно с этих позиция следует рассматривать существуйте проблем литеПного производства черно!! металлургии, обЪем которого но чугунному литы/ составляет более 4,0 млн.т в год. Следует учитывать, что основной объем производимых из чугуна металлургических отливок предназначен для эксплуатации при высоких температурах, в т.ч. в режиме термоциклированил в контлкто о жпдктми металлургическими расплавами, требущтли высокого уровня терлостойкостн отливок. Повышение термостойкости чугуна в сочетании с развитием новых методов расчето конструктивных параметров отлнпок, учитываминх ф!зи-ко-шхзнические свойства и !!апрлжен"о-де<|огмирочанноа состояние и реальные условия их гксилуатации, обэспечиваот увеличение долговечности и снижение металлоемкости отливок. При этом важнейшш направлением является соэдщшо энергосберегающих технологических процессов, стабильно повышающих термостойкость материала и тормокадежноегь отливок в целом.

Работы в этом направлении актуальны как для повышения эффективности текущего производства, например изложниц и других деталей металлургического оборудования, так и перспективного использования мощностей литейных цехов черной металлургии, расширения производства крупных кокилей п кокильного литья, стекло^орм, шлаковых чаш и т.д.

Основу диссертации составили 29 нэучно-псс;;едовательс.;их работ, в т.ч. по пядагиям ПСПТ С'Л СССР - б, Минчерлета СССР - 6, Минчермета УССР - 9, Госплана УССР - I.

1.2. Цнль работы. Создать новые материале- и знергосберегаицие технологический процессы для повышения тедоопадежности отливок из чугуна доменной плавки о пластинчаты и шаровидным грантом, работающих в условиях контакта с жидкими металлургическими расплавами.

1.3. Ннучнан новизна. Заключается в развитии теоретических и технологических основ повышения техыонадажносги крупных чугунных отливок, работающих в условиях высокотемпературного циклического награда и охлаждения в непосредственном контакте с жидкими металлургичеокими расплавами .Сравнительными исследованиями в области температур (20.. ,800/0 установлена зависимость ¿изико-шханнческих свойств и термостойкости чугунов доменной и ваграночной плавки от характера и* структуры, дано объяснешш причин более высокой термостойкости чугун^доменпой плавки

в сравнении с ваграночным, Установлено,что основное влиянио на термостойкость чугуна при уровне циклических термических напряжений,близких к временному пределу текучести, наряду с теплопроводностью, модулам упругости, демП([ир^ицей способностью и коэ'Мщиентоы линейного расширения, оказывает температурный порог циклической вязкости, величина которого зависит от характера металлической основы. Впервые установлено влияние содержания марганца на величину порогов циклической вязкости И выполнены количественные определения.Сформулированы основные требования к свойствам и структура термостойкого ЧПГ и Ч111Г доменной плавки как к материалу для производства металлургических отливок, в первую очередь ■ изложниц. На основании анализа влияния кремния, марганца, хрома и фосфора на термостойкость, окадшгастойкость и ростоустойчивосп. определен оптимальный химический состав для термостойкого ЧПГ доменной плавки. Созданы новые марки термостойких чугунов, низколегированных хромом, а также с повцшешшм содержанием фосфора, модифицированных титаном и кальцием. При исследовании закономерностей Золообразования шаровидного гранита получены новые данные о роли устойчивости жидкой $азы при эвтектической кристаллизации расплава, о влиянии кремния и марганца на образование шаровидного графи а и рекомендованы предельный концентрации этих элементов; в результате сравнительной оценки сдаро-идазирувдей способности магния, кальция, церия при их раздельном и совместном вводе опроделена эффективная область их применения для толстостенных отливок. Разработан новый комплексный модификатор и новая технология получения чугуна с шаровидным грантом при модифицировании больших объемов ЧДП, определены структура и химический состав термостойкого ЧШГ. На основании полученных данных о влиянии пели-чины температурных порогов циклической вязкости на термостойкость чугуна внесены дополнения в зависимости, позволяющие вычислить абсолютное значение толщины стенки металлической ([орми в зависимости

ох допустимой средней рабочей температуры, равной температурному порогу циклической вязкости, учитывающие физические свойства г.ато-риала.

1.4. Практическая ценность работа состоит п разработке широкого спектра технологических решении и рекомендации по повышению термостойкости высокоуглеродистого чугуна доменной плавки, получению заданного химического состава; в разработке схем внедрения 4j.II в сп-сонно-лнтешшх цехах для отливок широкой номенклатуры с ликвидацией ваграночного переплава; технологии ввода ферросплавов; в выборе рациональных ыодшшцирущих добавок с интенсификацией их усвоения, в т.ч. инертного газа н др. способов, повишаюи^х'^своение, усреднение химического состава и температуры чууна. В специализированных лптелных цехах излолшц разработаны интенсишшо метода подготовки чугуна к разливке в формы, позволивши отказаться от миксеров, снизить потери чугуна и ферросплавов на (5...10} Разработана ступенчатая технология получепия больших масс модифпцировашюго магнием и стабилпзируЕВДШ добавка:,III чугуна н отливки излогниц массе.' (о...20)т из ЧЬТ. Внесены уточнегшя в практическое конструирование нзлоашц с использованием пршщипа тер.гсуравновешешюсти. Созданы номе типы' изло-лпщ; разработана методика по созданию расчетных парков изложниц и др. металлических: форм, обеспечивающих заданные тепловые условия эксплуатации. Разработаю) метода экономического стимулирования,обеспечивающие широкое внедрение работ, направленных на повышение долговечности металлургического литьл, сникенпе металлоемкости, экономию материалов, сырья, энергии.

Реализация в черной металлургии заключается л олсдущем. ЧдП внедрен в литерных цехах комбинатов им.Лзерпшского, Челябинского, заводов Енакиевского, донецкого, краматорского с общим объемом производства свыше 150 тыс.т излонииц и С4 тыс.т другого литья с полной ликвидацией ваграночного процесса; в 1089 г. внедрен на комбинате "Азовсталь" (объем производства 70 тыс.т). Технология внепечнои обработки чугуна, обеспечивавшая получение заданного химического состава п температуры, внедрена на "комбинатах Магнитогорском, Череповецком, Западно-Сибирском с об.цлм объемом производства 500 тыс. т. С использованием результатов выполненных исследовании разработаны и внедрены л черной металлургии 77 14-К-14-34 "Излоппцы чугунные", разработай нозыо ТУ 14-16-20-89.

На комбинатах ¡.¡пгнитогорском, ¡йарагапдинском, им.Ильича, им. Дзержинского, Челябинском, заводах донецком, Енакиевском внедрены изложницы термоурзЕлсвепеннол конструкции, в которые ежегодно разливается > 30 млн. т стали. В настоящее время внедрение идет на ком-

сенатах Кошунарскои, "Азовсталь". На Череповцом и Магнитогорском ыоткоыбинатах выполняется реконструктивные работы для ввода в 1990г. промышленных установок получения ЧШГ и отливки изложниц массой до 20 т с общий объемом (250...300) тис.т в год.

Суммарная фактическая экономическая эффективность от внедренных работ составляет более 24 млн.руб. Реализация разработок способствовала экономии порядка 200 тыс.т чугуна ва производство сменного металлургического оборудования в лнтешом производства черной металлургии.

1.5. Апробация работы. Материала работы докладывались на 5 Всесоюзных конференциях, 2 Всесоюзных семинарах, 6 Республиканских конференциях н семинарах, 2 отраслевых межзаводских сколах, 15 координационных совеартшх, экспонировались на Лейпцигскои ярмарке, награ-вдены 2 серебряными медалями ВДНХ СССР, медалью и дипломом ВДНХ Украины.

1.6. Публикации, По материалам работы опубликовано 124 печатных труда, в т.ч. 3 книги и 2 брошюры, получено 30 авторских свидетельств СССР.

1.7. Основные полокания, выносимые автором на защиту:

- Установленше на основе сопоставительного изучения в широком диапазоне температур структурных, механических и теплофизических свойств чугунов ваграночной и доменной плавки основные требования к свойствам чугунов о пластинчатым и шаровидным гранитом, определяющие уровень термостойкости для крупных отливок, работающих в контакте с нидкими металлургическими расплавами в рокпмэ термоциклирования;

- некоторые общие положения о влиянии основных компонентов и примесей на получение заданной металлической структуры и образование шаровидного гранита в ЧШГ при малых скоростях охлаждения;

- оптимальный химический состав п структура термостойкого ЧПГ и ЧШГ для толстостенных отливок;

- новые термостойкие низколегированные и модифицированные чугуш;

- уточненгше зависимости, позволявдие в САПР определять абсолютные значения толщины стенки металлической формы, учитывающие фц-

- зикочлэхашческие свойства чугуна в области допустимой средней температуры, равной температурному порогу циклической вязкости;

- новые промышленные энерго- и ыатериалосберегающие технологические процессы внепечной обработки ЧДП для повышения его термостойкости, в т.ч. для получения ТЛНГ; технология применения ЧДП в литейных цехах взамен ваграночного.

2. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПНПЭДЕ ТЕК.ЮСТОПКОСТИ ШСОКОУГЛЕРОЛИСТОК) ЧУГУНА С ПЛАСТШГШШ ГРАОИТОМ

Повышенно эксплуатационной надежности отливок, работающих в режиме термоцпклироваппя, является актуальной задачей в промышленности. 3 практике обычно разделяют понятия термостойкости п етростойкости, г.к. прп этом требовапия, предъявляемые к свойствам материалов, бы-загот противоположны по своему характеру. В области развития теории термостойкости чугуноп п практики ее повышения есть ряд глубоких п штересных работ, выполненных учеными Киева, Москвы, Ленинграда, Ло-зещеа, Свердловска, Тбилиси и др., которые рзскрнваг/: общую природу термостойкости л гаростоикостп, характер поведения грагГЦта п металлической основы при термоциклах или длительном высокотемпературном нагреве в газово!1 среде, механизм образования п роста тресни, явления окисления и роста чугуна, связь этих явлений с его структурой. Работ, посвященных этим проблемам, много п за рубежом. Из mix наиболее интересны работы Пленэра о роли гранита и ого влиянии на термостойкость. Японские исследователи такге приплп к опредолсшшм выводам о влиянии на термостойкость чугуна углерода в виде гранта, марганца и др. элементов; пытались проследить связь некоторых механических и тепло^нзических свойств с термостойкостью. Однако, узкая направленность этих работ, отсутствие тесной увязки комплекса аюЛлв для отливок, работающих в наиболее экстремальных условиях, т.е. в непосредственном контакте с высокотемпературными расплавами (металлами, планами и т.п.), приводило к противоречиям в выборе путей повышения термостойкости чугуна как материала п теплоустойчивости отливки в целом.

Говоря о термостойкости как таковой, следует, видимо, делать эговорку - при каких рабочих реппмах эксплуатируется изделие, т.к. в зависимости от условии эксплуатации, в зависимости от предельных температур нагрева и охлаждения, скорости процессов, длительности выдержи в области критических температур, величины температурного градиента и т.д. будут меняться требования к качеству материала. Крупные кокили, пресс^ормн, пзлоапцы, кристаллизаторы и много других элементоз металлургического п машиностроительного оборудования работают в непосредстзсшюп контакте с высокотемпературным аидаим расплавом. В этом случае приобретает значение не только термостойкость, но и окалиностонкость и ростоустоГгчлвость, т.е. гаростойкость, т.к. причиной зарождения трети могут быть деГекты, вызванные структурными изменениями. Целесообразно ввести, видимо, понятие термона-делюсть, которое долгао включать в себя триаду понятий, а именно -термостойкость материала на макроуровне, термостойкость на макроуровне п термостойкость самой конструкции отливки, ее способность

ыпюшпзпрозать уровень напряжений за счет конструктивного совершенства, например, придания отливке свойств термоуравновешенностп. >

Чтобы определить основные пути повышения термостойкости материала и эксплуатационное надеяности металлических литейных форм, была поставлена задача поиска комплексного решения: ыатериал-конст-рукция-гехнология изготовленля-эксплуатация-экономика. Принцип выбора термостойкого чугуна употребим при выборе материала для любых отливок, тоиловые условия эксплуатации которых определяются контактом с гадкими металлургическими расплавами.

В высокоуглеродистых; п н. зкокремнистых заэвтектических чугунах основную роль в формировании структуры играет углерод. Роль кремния сводится к повышению термодинамической активности углерода в эвтектической области затвердевания и регулированию характера металлической основы при эвтектоидном превращении. Для низкокремнпстых чугу-нов в качестве активного регулятора структуры повышается роль карбл-дообразувдих элементов, в первую очередь марганца, а также хрома.

Иэлошпща по сравнению с другими видами металлических форм эксплуатируется в наиболее экстремальных условиях, и поэтому ее можно условно рассматривать как модель для любой металлической формы.При этом максимальная температура нагрева внутренней поверхности достигает (750...В50) °С. Из-за быстрого н неравномерного нагрева стенок в пзлогагаце по вертикали и горизонтали возникает перепад температур ¿Х'Ь » достигающий в первые 10 мин после заливки стали (350..,400)°С, что приводит к возникновению термических напряжений, деформационных процессов. Прилегающие к внутренней поверхности слои чугуна нагреваются до температуры аустенпзацяи и пребывают при этой температура в пределах одного и более часа (рис.1). Образованию напряпенпй способствует также неравномерное изменение структуры при термоцикдиро-вании. При разливке металла и кристаллизации отливки в форме сосуществует одновременно процессы эрозионного разрушения металлической £орш, рекристаллизации ее металлической основы, растворение углерода в аустените и выделение его из твердого раствора, обезуглероживание и окисление металлической основы. То не происходит в крупных кокилях. Следовательно, чтобы решить в комплексе общую задачу увеличения долговечности металлической формы, необходто решить ряд задач по увеличению термостойкости чугуна, найти пути к снижению микронапрякений в локальных объемах или сечениях и ыакронапрякенпй в объемах конструктивных элементов, т.е. активно повлиять на напряженно-деформированное состояние; найти зависимость йизико-ыехани-чоских и эксплуатационных свойств с химическим составом чугуна, совершенствовать метода конструирования и эксплуатации металлических форм; разработать технологические процессы.обеспечивающие получение

тдатшх свойств чугуна; создать промышленную технологии производ-:тва термостойких металлических форм; решить ряд экономических ас-[ектов проблемы / 1-7 /.

ЧДП является одним из самых душевых и доступных литейных мате-шлов в черной металлургии. Высокое ($4 %) содериание углерода в рачительной степени определяет его структуру, (Тизчко-механические и ■ехнологическко свойства. На Донецком металлургическом заводе (ДЛЗ) I комбинате "Азовсталь" выполнены исслэдовпния на примере блшинго-«IX изложниц массой (4...10) т, которые отливали из ЧДП и взгрчноч-[ого чугуна с соблюдением идентичности условий их производства и экс-■луатации, исключения возможности попадания в шихту вэграчки покуп-. :ого ломв. В частности, были иссяэлепянн чугуны 6 рээли'шчх типов на |бразцах, вырезанных из новых исложнзц, которые не были в эксплувтя-ии. Бее исследоватме чугуны - заэптектачэские. Однако, если эптвк-ичность доменного чугуна определяется, в основном, высоким содериа-яем углерода, то в ваграночном - более высоким содержанием кремния, сследованы в интервале температур СЮ. ..800) °С: ударная вязкость йн), предел прочности и текучести (<5й,(5*т), пластичность ((Г), одуль упругости (К) и циклическая вязкость ), коэффициент терми-еского рзешрекия (/ ), температуропроводность (О) и теплопговод-ость (Л), некоторые из которых приведены п табл. 7.

Кроме того, определяли мнкротпордость, неметаллические включатся, критические точки (Лс и Лг), гаэонвсыщет'ость, методсм глубоко-'0 травле!ля выявляли ээтектическсе зерно. Разные условия плавки ¡агронечного п цоменнегр чугуна обузгояили супественнув разницу в труктуре исследованных чугуноп, обнпруяенчую как при обычных увелп-ениях, так и при исследовании на электронных микроскопах ("Неофот-27 Ер1у,исагт{ "Тесла" п УВМ-ЮЭОА). В частности, установлено, что меетпя разлитие в строения гря:]ита; так, грабит ЧДП в сравнении с аграночным имеет более плотное прилегание чесуек с высокогисперсной лсистостью. В ваграночном чугуне гра?и1 гмеет "рыхлое" строение с риентироранными п ризных направлениях слоями нрупнодисперсннх чешу-к. Большей плотностью и дисперсность»! характеризуется такие перлит ДП, микротвердость которого вызе, чем у ваграночного (3200 МПа и 770 МПа соответственно), что достаточно полно можно объяснить разиней в массовой доле кремния.

Величина и характер изменения фнэико-мехянических овойств мате-иалов приобретает особое значение п том случае, когда деталь рабо-ант в ретамо "нагрев-охлаяденпе". Величине термических напряяений и, то не менее важно, время нахождения отливки в области максимально опустимах нвпряшгай в значительной степени зависят от коэффициента

Таблиса I

Характеристика опнтных чугуяэв

Индекс} Химический состав, % \ Характеристика графитной фазы, чугуня; ■ » » . ■ . ! балл Металлическая основа, балл "эойс *зз чугуна

í¡ |Р0Д {яий 1 ! 1кец f Г ! i t t f i f capa e- заня' тая грантам ' длина ¡форма и характер графита ¡распределения jграфств | i .....! 1 " ' заня-ркгсперс-тая ¡кость" пер-;пет)лгт& ли- \ гам i б, .'.Па Л. Вт а-К /•то6, т ГРа. Е-Ю--3. ;.31а V

А 4,27 1,35 0,76 0,030 0,068 ШО Грез180 Тр2. грз; П70 Пд1,0 143 33 12,4 15,0 С,87

Б 4,09 1,22 0,89 0,035 0,062 И2 Граз750 Tpl; Гф! П73 Цд1,0 64 55 13,5 10,0 С,9С

В 4,20 0,85 0,78 0,045 0,080 П2 Граз750 Гр1; щ П92 Пд1,С 82 54 12,С 10,0 0,"

Г 3,67 1.80 0,76 0,094 0,082 ПО ГразЗбО Гр2; щ. Гф2 П45 HÜ.4 137 43 К, 8 T¿ — - П ОГ.

тг А 4,20 0,84 1,35 0,043 0,090 П2 Граз750 Гр1; г® П Пд0,5 92 51 12,7 10,5 0,95

4,30 0,86 1,00 0,025 0,090 П2 ГразЮОО Гр1; г$г П Пд1,0 ПД1.4 78 56 12,0 о ^ w , W 0,93

I) А - сыесь жидкого литейного и иерздельного ЧЕЛ; Б - ЧДП обработан фэрросздицзем; Б - ЧШ без обработка;

Г - ваграночный чугун; Д - ЧДП обработан фэрромарганцеы; Е - ЧДП залит при повышенной температуре (1253 сС),

Выбор ЧДП с массовой долей кремния, в % - (0,84...1,35); марганца - (0,76...1,35) вызван необходимостью

установить оптимум в рамках существовавших спорных мнений о хемическа'.- составе г структуре

термостойкого ЧДП.

термического расширения и температуропроводности. Коэффициенты термического расширения ) опытных чугунов исоледопели на дилатометра типа УВД; температуропроводность (а.) определяли по методика Уральского политехнического института в интервале температур (20...ВСЮ) °С / И /.

Уменьшение коэффициента линейного расширения в чугуне является полезным с точки зрения поникеш1я термических напряжений.

Доменные чугуны перлитного класса характеризуется наименьшими среда исследованных чугунов значениями коэффициента линейного расширения, и, следовательно, термические напряжения, возникающие в стенке изложницы при нагреве, будут меньше.

В пользу перлитной структуры говорит и тот факт, что феррит более склонен к меЕкристаллятной коррозии. Кроме того, трещины коррозионной усталости распространяются, в основном, по зернам фаррпта, что объясняется меньшей механической прочностью и большей величиной отрицательного электродного потенциала Феррита относительно перлита. Механические и физические свойства структурно-чувствительны и зависят от характера металлической основы и гранита. Следовательно, при их исследовании можно проследить структурные связи невду механическими и физическими характеристиками.

В еще большей степени, чем влаяшш ), термические напряжения определяются величиной температурных градиентов,- особенно во время теплового удара. Скорссгь выравнивания температур по толщина стенки излокницы зависит от температуропроводности чугуна (а). Увеличение (&) снижает абсолютную ввмгпшу теплового удара, время его действия, увеличивает термостойкость чугуна. Более высокое значение (&) имеет ЧДП, поэтому температурный градиент в отливках из ЧДП спивается быстрее; (Л-) и теплопроводность (Л) являются структурно-чувствительными характеристиками и, в первую очередь, зависят от соотояния графитной фазы; (Я ) графита превышает (Л) перлита и дазео феррита, поэтому чугун Е имеет максимальное значение (Л )•

При нагрэве чугуна наблюдается интенсивное изменение значений Я , 0. , Е п , о чем свидетельствуют представленные на рис.2 зависимости.

При этом практически полностью совпадает характер наклона кривых идентичных характеристик. Такая связь вытекает из «^изичэской сути исследованных характеристик. Кривые не пересекаются, т.е. характер влияния отруктуры сохраняется во всем исследованном диапазона температур. Следовательно, перлитная металлическая основа о крупными включениями пластинчатого графита будет объективно способствовать болээ

низкому уровню термических напряжений и повышенно термостойкости ЧПГ для металлических форм, работающих в непосредственном контакте с гадкими расплавами.

Однако, етс только часть задачи. Вторая часть - повышение раэ-гароусгоИчивости рабочей полости ферта. Исследование окалиностойко-оти и ростоустойччвссти (практически жаростойких свойств) 6 типов чугунов показало, что болео высокие показатели этих свойств у ЧДП, низколегированного марганцем.

Наличие повышенного содержания марганце замэдляет процесс ферри-тизацяи металлической матрицы, в значительной степени увеличивая ростсустойчивость чугунов.

Повыиение термической стабильности структуры чугуна можно обеспечить путем корректировки содержания в нем крпм:тя и марганца. Л ля установления рациональных граничных концентраций указанных элементов изучены ЧДП, в которых массовая допя Si" была в пределах (0,6..Л,8) %, в марганца - (0,3... 1,3) % / 12 /. Структуру чугуна исследовали в литом состоянии и после тегмо:г"«лирования на микроскопе "Неофот-2" и электронном микроскопе J^M 2С0СХ при увеличении до 6000 раз. Распределение кремния и марганца в структурных составляющих изучали на лазерном мпкроаналнзаторе ЛГ.ТЛ—1 фирмы "К.Пейс Иена", на мпкрозон-де " Сатеса-45" (рис. 3). Исследован) чугунн с перлитной п перлито-ферритной основой. При многократных теплосменах в чугуне происходит распад перлита и перераспределение кремния и марганца мекду фазами чугуна в результате растворения, выделения и коалосценции новых фвз, а такке из-за диффузии по границам зерен феррита и вдоль включений графита. В местах выделения вторичных фаз обнаружено повышенно массовой доли марганца и кремния. Процесс распада и связанное с гам разупочнение перлита происходит быстрее при поткеином содержании Мп и Sí : (0,6...0,8) foSí и (О,?...0j6) % Мп. Структура после 60 циклов состоит па феррита с включениями дисперсных фаз, природа которых установлена методом микродафракции. В продуктах распада обнаружены включения типа Мп0'Ре20о»Мп2 S) 04(2",1n0-S/02). По границам форритных зорен встречаются карбида типа Fe2C, Fe^C п $1 С. При марганце (1,0...1,3) % после 60 циклod сохраняются участки зернистого перлита, что является следствием замедление-процесса распада перлита. Продукты распада при этом представляют собой дисперсные включения метасиликата MnSí Оз(МпО' Sí0¡?), сложных оксидов марганца MtfgO^OvlnO'MngOg) и карбида РвдС. Увеличение массовой доли кремния до (1,0,..1,1) % к марганца до (0,9...1,3) % увеличивает термическую стабильность перлита, что связано с замедлением перехода марганца в

жердый раствор и выделения вторичных сГяз. При исследовании микро-¡труктуры чугуна изложниц с массовой долей Мп Г, 25 % после 120 на-гавов и 0,4 % после С8 наливов было установлено, что в первом слу-гае наблюдается только сферопдизацля перлита, во втором - полная Еерритизация при более раннем выходе изложниц из строя по сотке разбора. Таким образом, установлено, что легирование чугуна марганцем :пособствуег повышению устойчивости овтектоидных карбидов и глро-;тойкости при циклических нагревах. С целью исследования влияния температуры нагрева чугуна на изменение структур; и свойств в лабораторных условиях проводили термоциклическуь обработку чугуна при температурах 700 и 800 °С с выдержкой за один цикл в течение 30, 60 I 120 мин. Увеличение температуры тер.ю: :клирова!шя с 700 до 6С0 °С !лп выдерккп в течение одного цикла с 60 до 120 мин способствует тезкому падению прочности, ®ерр::тиэации перлита. Т.е. ограничение !аксимальной температуры нагрева чугуна уровнем 800 °С, сокраще-ше времени выдержи в области критических температур способствует Золее длительному сохранению исходной структуры и, следовательно, тачального уровня сТпзико-механических свойств.

С целью определения влияния изменения массовой доли марганца га характер разрушения чугуна были выполнены фрактогра^ичезкле заведования, которые проводили на растровом электронном микроскопе '300 " " при увеличениях от 35 до 10000 с использованием

штекторов вторичных и отраженных электронов. Идентификацию фаз на юверхности разрушения проводили с помощью рентгеноспектрального юлновогэ дисперсного спектрометра. Образцами для фрактограйических 1сслодований являлись разрывные образцы после разрушения на установ-:е типа НМЛЬ в вакууме при температуре +20 °С а +600 °С. Установле-го, что независимо от морфологии, размера и распределения грайттных 1ключс1шй- излом хрупкий, проходит по графитовым включениям и час-•ично по мекфззной границе гра&тт-перлит. Увеличение концентрации 1арганца при постоянном содержании остальных элементов в чугуне при-юдат к уменьшению размера, изменений фор.ш на равноосную, упорядо-[ению и однородности включений гранита и участков разрушения по пер-итной структуре, а так~.е к появлению в механизме разрушения перлит-011 структуры наряду с хрупким мекзерешшм'вязкого внутрпзеренного.

Т.о., в высокоуглеродпетом чугуне с массовой долей кремния О,8...1,1) % основная роль марганца - стабилизация структуры и по-ышение ее термостойкости. В этом не отношении интерес представляет юзмоулость использовать в относительно низкосершютых чугунах хром, ак наиболее сильный карбидообразущлй элемент, который монет при :еныпем содеретшш обеспечить необходимую перлитизацию структуры и .остаточную стойкость карбидов / 13 /. Основной задачей при легпро-

вании чугуна излоешц карбидообразунцам элементом является сохранение достаточно крупного изолированного графита без образования эвтектических карбидов. На основании проведенных исследований разработан новый состав термостойкого чугуна: (4,1...4,4) С; (0,75...1,25)

, (0,2...0,23) Мп, (0,014...О,018)2 , (0,06...0,08) Р, (0,20... 0,55)Сг / 7 /. Анализ распределения элементов между фазами чугуна показал, что преобладания часть хрома и марганца содержится в цементите перлита. Наличие сложных карбидов типа (Ре, Мп, СгдС) наряду с защитными свойствами оксидов хрома, которые диффундируют во внешше слои окалины, создава" защитный слой против окисления глубинной зоны чугуна, повышает сопротивление чугуна развитию процессов окислешш, что, в конечном итоге, долено увеличивать стойкость изложниц против разгара. Ростоустойчивость и окалиностойкость хромистых чугунов выше, чем обычных. На рис.4 приведен график зависимости увеличения термостойкости чугуна от массовой доли Сг . Верхний предел по Сг в точке перегиба кривой ограничивается началом заметного измельчения включений графита.

На Череповецком меткомбинате была отлита промышленная партия изложниц различного типа из ЧДП, легированного хромом.

На основании корреляционного анализа была установлена связь

стойкости (^) и отношения X = —. В результате получено

о

уравнение регрессии: У = -41,7 + 226Х - 82,5Х при коэффициентах корреляции 2 = 0,75, надежности по Фишеру ? = 9,45; Стьюдента Т = 3,27. Максимальную стойкость показали излокницы с отношением

Мп ,»2,5 Сг в пределах (1,0... 1,3).

Все большее внимание привлекает к себе проблема фосфора в чугуне. Особенно актуален этот вопрос для предприятий Казахстана и Западной Сибири, в чугунах которых его массовая доля достигает 0,3 % вместо регламентированного до 0,15 %. В связи с этим была сделана попытка найти пути нейтрализации вредного влияния фосфора. С этой целью Е.С.Тереховой совместно с автором / 15 / в лабораторных и промышленных условиях ЧДП с массовой долей фосфора (0,08...О,4) % модифицировали губчатым титаном ТГ-Тв и силикокальцпем СК-25. Модифицированный чугун имел парлито-ферритную микроструктуру; фосфидная эвтектика - тройная мелкозернистая. Установлено, что модифицирование способствует измельчению фасадной эвтектики; при 0,4 % Р в немоди-фицированном чугуне наибольшая площадь включений (8000...10000) мил2, в модифицированном 7000 мкм2. Окалиностойкость чугуна с увеличением

содержания Р от 0,1 до 0,4 % изменялась незначительно. Модифицирование чугуна Тс и Si Са замедляло окалинообразовэнле. С увеличением Р от 0,1 до 0,3 % термостойкость снпналось в 2 раза. При Р>- 0,3 % термостойкость чугуна повышалась. ЫоднфнЦнрованпо же чугуна ТL и

SiCa выравнивало термостойкость чугуна во всем исследуемом интервале концентраций. При териоцикллровшши в фосфористом чугуне распадается фосфндная эвтектика и Р переходит в.твердый раствор, что может вызвать охрупчивание чугуна. Этот процесс замедляется, если чугун содержат 0,4 % Р или при (0,1...0,4) £ Р модифицирован 1L и

¿¿Са. Комплексные исследования (рентгоноструктурный анализ осадков, микроронтгеноспектральный и локальный рентгеновский метод непосредственно со шлифа) подтвердили получешшс результаты, позволили раскрыть механизм процесса, разработать практические рекомендации по использованию высокофосфористого чугуна. Рассмотрим теперь влияние некоторых механических свойств чугуна на ото термостойкость. На рис. 2 представлены результаты исследования продола прочности и модуля упругости исследовашшх чугунов А-Е в интервале тсмпоратур (20...800) °С / 16-18 А

С повышением температуры и Е интенсивно сгаткаэтся, причем,

при температуре, близкой к (750...800) °Cfпрочность всех чупнов находится примерно на одном уровне. У чугунов с более высоким исходным бй разупрочнение происходит более интенсивно. В то so время величина модуля упругости уменьшается в 2-3 раза медленнее, т.о. уровень напряжений остается достаточно высотам. Ото явление, видимо, такта объясняет более низкую термостойкость ЧПГ с более высокой начальной б л пород ннэколрочным чугуном. Однако, выбор материала только по этим характеристикам боз анализа напряженно-деформированного состояния излогшц, работаюсцих в условиях теплосмен, является недостаточным.

Вышесказанное мнете было проверено расчетным путем / 16 / на практике для различных типов чугунов и подтверядает правильность качественной зависимости разработанных формул для определения относительной долговечности металлических форм. Поэтому на основании экспериментальных и теоретических исследований могло утверждать, что для серых чугунов с пластинчатым графитам при общей низкой прочности и пластичности, которой моею пренебречь вообще для этого класса чугунов, повышение терг.юсго;1ксст;т связано в основном с физическими свойствами.

С нашей точки зрения особое внимание при исследовании термостойкости высокоуглеродистых чугунов следует уделять явлению демпфнрова-ниявчугуне. Явление демпфирования при термоцпклированпи - более слоеный вид рассеяния энергии, чем демпфирование при механических

циклических нагрузках. Ток, в работах Е.П.Пленара были изучены вопроси демпфирования чугуна в зависимости от характера микро- и макроструктуры, которые можно дополнить нашими сравнительными исследованиями ЧДП и ваграночного чугуна. В общем случае они сводятся к ряду выводов, важнейший из которых, на наш взгляд, следующий: чугун с большой циклической вязкостью характеризуется болоо высокой термостойкостью при прочих равных физико-механических свойствах. Этот вывод звлзывает демпфирующую способность чугуна с долговечностью металлических ферм.

Большая трещнноустайчиво"ть ЧДП в значительной степени объясняется высокой демпфирующей способностью. Известно, что демпфирование связано с зависимостью между нагрузкой и деформацией в микрообъемах при циклических нагрукениях, которое являются наиболее распространенной причиной разрушения кокилей, изложниц и т.п. Исследования зависимости модулей упругости и циклической вязкости от химического состава чугуна и его структуры выполнялись методом затухающих колебаний, для чего многократно проводились измерения собственной частоты ( и числа колебаний (Ф ) образцов с помощью установки " ^¿aíioniaí -1.024" (ФРГ) и по специально разработанной методике и аппаратуре / 19 /. На рис. 2 пршедены графики изменения модуля упругости (Е) и циклической вязкости ( Q ) в зависимости от температуры для чугунов А-Е. В момент термического удара, т.о. через (10...20) мин поело заполнения изложницы сталью при перепаде температур (350...400) °С циклическая вязкость доменных чугунов значительно вышо, чем ваграночных. Установленные связи демпфирующей способности чугуна с другими физико-моханичзекдш характеристиками, анализ механизма' циклической вязкости и влияния структуры и химического состава чугуна на ее изменешю открывают путь увеличения термостойкости ЧПГ. Механизм демпфирования достаточно разнообразен, но в условиях высокотемпературного нагрева одной из составляющих становится демпфирование за счет релаксации по границам зерен и другие процессы, связанные с пластическим течением металла. С ростом температуры эта часть релаксационного процесса становится превалирующей. Наибольшими значениями ( 0 ) среда исследованных чугунов характеризуется ЧДП типа В и Е, наименьшим - ваграночный Г, одновременно чугуны В и Е имеют более низкио значения модуля упругости,коэффициента линейного расширения при более высоких значениях теплопроводности. Изложницы, отлитые из такого типа чугуна, показали наибольшую трещиноустойчивоств. Исследования влияния структуры чугуна и температуры нагрева показали, что интенсивный рост циклической вязкости при нагрево образца до 500 °С связан с началом шеокотем-

юратурного пластического тече!шя и пластической деформацией, пакап-шватше которой приводит к образованию термоусталостных трощш.Тор-шческие напряшншя в стекко фор.ш растянута по времени, их веллчи-ш определяется двумя факторами - перепадом температур и свойством ¡того материала. На рашгей стадии прогрева стетси, т.о. при макся-«уме температурного перепада и напряжений, когда растягивагаие на-1рякет1я на внепиеЛ поверхности фюр.гы максимальны и могут привести с образованию тро;цнн, основную роль играет исходный уровень циклл-геской вязкости. Однако, во всем температурном цикле "нагров-охлаж-lercie" и постоянно меняющихся уровне г знаке напряжений не менео закное значение приобретает температурт|Л порог циклической вязко-:ти, т.о. область температур, до которых основным мехаотзмсм демпфирования остаются процоссы, не связанные с пластическим течением. Ьнслическая вязкость чугуна с повышенным содержанием марганца при роста температур изменяется менее интенсивно, а температурный порог шклической вязкости сдвинут в область более высоких температур,что зогласуется с данными B.C.Постникова и А.Конрада о влиянии легирующих элементов на пики внутреннего трогая и сдвиге пика в область более высоких температур. Этот вывод также принципиален, т.к. дает зозмогагость за счет легирования металлической octrop.u чугуна сдвигать температурный порог циклической вязкости в область .лее высотах температур и этим влиять на конструктивные параметр! фор.1. Изучение циклической вязкости показало, что температурные иорот зависят от омического состава чугуна и находятся в области (550...700) °С. Вы-юлненнне коллчествсшше определения показали следующее: при 0,6 % Лп температурный порог циклической вязкости составляет 550 °С, при (0,6. ..0,75) % - GGu °С, при (С',75. ..0,9) - 650 °С, при I % - 700 °С / I /, (рис. 7). При более высоком содержагсш марганца происходит измельчение графита и снижение начального уровня циклической вязкости, поэтому, рассматривая чугун как материал для отливки металлических 1орл и создавая методы расчета конструкции, следует учитывать демпфирующую способность чугуна не только в начальный период вознякно-вения напряжений в форме в процессе наполнения ее расплавом (тепловой удар), но и в более поздний период, т.е. в период допустимого максимального прогрева фермы, что позволяет регулировать заданные предельные температуры нагрева в интервале, не превышающем этого порога. Следует учесть, что все эти рассуждения справедливы для чугуна с пластинчатым графитом. Лля чугунов с шаровидшлл графитом основное значе1ше в термостойкости приобретают механические свойства.

Полученные закономерности подтверждены лабораторными исследования!, га термостойкости на специальных образцах.

Термостойкостьрдугуыа исследовали на пол. .с цилиндрических образцах с концентратом напряжений в виде надреза. Образцу помещали в печь при температуре 800 °С, выдерживали 10 минут и резко охлаждали в холодной воде. За количественный показатель термостойкости . принимали число циклов нагрева п охлаждения до появления трещин. Установлено, что термостойкость возрастает с увеличением в чугуне доли перлита, графита и укрупнением графитных включений. В чугуне с шаровидным графитом термостойкость зависит от степени сфероидизации и доли перлита.

По уравнениям регрессии статистического анализа экспериментальных дашшх найдены зависимости термостойкости от структурных параметров чугуна. Независимыми переменными служили: Х1 - доля шаровидного графита в ЧШГ, - доля перлита в Ч111Г и ЧПГ, %\ Хд - длина графитных включений в ЧПГ, мкм. Зависимыми переменными служили; У 2 - термостойкость ЧШГ, количество циклов; У2 - термостойкость ЧПГ, количество циклов.

Основные статистические характеристики исходных данных приведены в табл. 2.

Таблица 2

1 Переменные¡Средние значения ¡Среднекв. iотклонение ¡Минимум i j Максимум i

Х1 86,85 23,98 25 100

Ч 74,81 27,92 20 100

h • 772,96 240,76 170 1000

h 103,89 35,92 35 150

Ч . 54,81 12,79 25 70

В результате статистической обработки получены уравнения регрессии: .

Yj = -43,44 - 0,85Xj- + 0,89Х2 + 0,0I9Xj2

Уравнение имеет следующие характеристики й = 0,998; £кр!терий ^ 4,93; F = 1835; £= 1,8 У2 = -46>22 + °>I3X3 + 1<1Х2 - 0.0057Xj2 - 0,000068Х32 R = 0,995; ¿"критерий => 10,4; Р = 581,6; £= 1,9 %.

Анализ уравнений' регрессии в масштабированных переменных показал, что в обоих случаях максимум функций достигается на максимальных в исследуемом интервале значениях переменных. Полученные данные согласуются с результатами исследования разгароустойчивости чугуна,

склонности к росту и окислению, демпфирующей способности. Подобное исследование может бить только дополнительным в оценке термоусгой-чпвости чугуна, т.к. не моделирует реальных существенно более жестких условий, возникающих при периодических контактах чугуна с жидкими высокотемпературными расплавами.

На основании корреляционного анализа экспериментальных данных эксплуатации промышленной партии изложниц из термостойкого чугуна на Донецком металлургическом заводе определена оптимальная концентрация кремния и марганца в ЧДЛ, обеспечивающая их максимальную стойкость. Полученные практические результаты по стойкости изложниц коррелируют с исследованием влияния кремния и марганца на характер структуры, термостойкость чугуна, жаростойкость.

Анализируя данные рис. 5, сопоставляя их с результатами, полученными в опытных исследоваштх, можно утверждать, что для отливки термостойких крупных металлических форл-кокилой, сменного сталесаз-ллвочного оборудования, шлаковых чаш. - ~ . .: и др.нз высокоуглеродистого чугуна оптимальной областью по массово:! доло г.ремш:я будет (0,8...1,1) для марганца (0,8...1,2) причем лучшие результаты получены при соотношении Sl /л(п ^Г /ft 17, 20 / со следующим химическим составом ЧДЛ для крупных металлических фор.): изложниц, кок"лей, стеклоформ, шлаковых чаш и др. деталей, выходящих из строя по терлоусталостным трещинам: но менее 4 £ 0; (0,8.. .1,1 !5«.' ; (0,8...1,2) % Un (при .SV Aîn ~ I); до 0,04 ,1 5 п до 0,15 % Р. Полученные результаты подтверждены статистической обработкой практических результатов на комбинатах Череповецком, Западно-Сибирском, Магнитогорском, Челябинском, Орско-Халиловском, им.Дзержинского, заводах Енакиевском, Краматорском и др. с уточнением массово:! доли кремния и марганца в некоторых случаях в пределах ^0,1 % в зависимости от природы чугуна или условий производства. Рекомендованный химически;! состав рэгламентирозон ТУ 14-12-14-84 "Лзложотцы чугунные" / 21 /.

На основании выполненных исследований можно сделать некоторые общие выводы.

Термостойкость чугунов, применяемых для отливок, работающих в экстремальных условиях циклического взаимодействия с жидкими высокотемпературными расплавами (металлом, шлаком и т.п.), не может определяться каким-либо одним или двумя свойствами чугуна, а зависит от совокупности многих физико-механических и жаростойких свойств, химического состава и структурных особенностей. Однако, во всем многообразии следует выделить основные, культивируя которые можно достичь определенного позитивного результата в увеличении термостойкости чу-

Гуна. К шм относятся для ЧДП - теплофизпческие свойства - темпера-туро- л теплопроводность; коэффициент теплового расширения; механические - модуль упругости, демпфпрущая способность, температурный порог циклический вязкости. Для ЧШГ - продел текучести, температуро-и теплопроводность, температурный порог циклической вязкости. Все перечисленные свойства - структурночувствительные. Поэтому на основании теоретических и экспериментальных исследований, практического опыта можно утверждать, что наиболее термостойким ЧПГ для упомянутого класса отливок будет низколегированный ы'гргзнцем или марганцем и хромом чугун со следущими параметрами структуры: Г12; Граз750-ГразЮОО; Гр1; ОД; П; Пд0,5-Пд1,0(рлс. 6).

Для ЧШГ - П0-Г12; Граз45-ГразЭО; ЩЗ; П-П70 без цементита;. Пд0,5-Пд1,0 (рис. $)

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКОГО ЧШГ ДЛЯ ТОЛСТОСТЕШШХ ОТЛИВОК II РАЗРАБОТКА ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Чугун с пластинчатым графитом, являясь достаточно эффективным л наиболее распространенным материалом для изготовления металлических фор.!, имеет ограниченный ресурс термостойкости. Возросшие требования к качеству поверхности отливок резко повышай? требования к разгароустойчивости формы. Одним из путей существенного повышения долговечности металлических форм против образования трещин и сетки разгара можно считать применение высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ЧШГ).

Для отливок, работающих в условиях высокотемпературного циклического нагрева, высокого уровня напряжений и деформаций, нет единого мнения об оптимальной структуре к о факторе формы графита. Настоящие исследования связаны только с высокоуглеродистым чугуном доменной плавки.

Выше были сформулированы основные требования к термостойким чугуном. Исходя из этих требований ыокно предположить, что металлическая структура долита быть перлитной или перлито-ферритной (1190., Д) с графитом шаровидной формы по всему сечению стенки. Кроме того,следует учитывать, что скорость кристаллизации толстостенных отливок крайне мала, чугун в ковше и в форме в кидаем или твердонидком состоянии находится (1.5...3) часа, что затрудняет процесс сфхзроидиза-цяа графита. Все эти особенности требуют особого подхода к выбору технологии, химического состава чугуна, определяют выбор модификаторов. Например, попытки использовать технологические приемы и модификаторы, заимствованные пз машиностроения, а такие подход к-оценке заданных структур с тех ке позиций.бал безуспешным.

В этой связи решались следуодпе задачи:

- исследовать закономерности формообразования графита в голозо-. углеродистых расплавах и установить основной фактор для образоваотя

графитных сферолитов;

- обосновать химический состав и оптимальную структуру термостойкого ЧШГ;

- выбрать модификаторы, учитывайте природу исходного чугуна и обеспечиваицпе получение задашюй стругаурн в толстостетгых отликг«;

- разработать технологию получения тэрмостоЛкого ти!Т при модифицировании больших (до 100 т) объемов чугуна.

При исследовании закономерностей формообразования графита в го-лозоуглеродпстых сплавах исходили из нзг~стной предпосылки, что форма графита записит от природы кндкой фхззы и наиболее вероятным механизмам образовать шаровидного графита является расщепление графитного пакета, присущее всем вещества),1 со слоистой структурой в условиях повышенно;'! вязкости расплава и затрудненной диффузии. Кроме того, исходили из следуидего предположения, что на условие образования шаровидного граф1:то влияет химически;-! состав расплава, т.е. оказывает влияние все основ1ше и примесные элементы чугуна. Поэтому шггорес-тш роль каждого из них. Это особошю вагао для толстостенных отливок с малыми скоростями кристаллизации, т.к. дает возможность подбирать соответствующее содержание элементов.

Взаимосвязь между формой графита и устойчивое1ъю расплава исследовали на чистых тройшх сплавах Ре-С-Зс / ?-?.-24 /.

Влияние основных и прнмеешх элементов, вхо;.чгах в состав технических чугунов (Мп,3£ , 5 ),на формообразование графита исследовали на синтетичесии сплавах, полученных па основе чистого сплава Ре-С путем раздельного и совместного ввода электролитического марганца, химически чистого кремш!я, сертстого еолсзз. Газовый, микроструктурой, рентгенографически;'!, олектротюмикроскопический анализы, изучение рельефа поверхности графитных включений и исследование на микроэонде выполняли на пробах, отобранных в кварцевую трубку диаметром С мм последовательно после ках-дой взеденнол порции кремния и охлакденннх на воздухе и в воде. С это;; целью использовали установку ¿Ы01с<]гс1р11 2Х-1, ":?е0'|0Т~2", мнкрозиалпзатор ¿¿сЫгОп. РгсЬе типа .>"0'.-733 ф;:р:.гл " ¡есС ", растровые электронные микроскопы Рй.Па 200 и £с0плп$ с¡№'10¿со[га. т:ша Ъ'Щ -25 фирма " с/<?£"" "» р2НТГ0!!0зс1:п;: аппарат УРС-55. ;!сследоззлл сплавы Ре-С-Мп с содергднием мпгго'пдп, ;'!: 0,2; С,4; 0,5; 0,7; 1,2; 1,5; 2,0. По ходу плавки после кпкдол введенной порции марганца отбирали пробы. Установили, что марганец при содержании до 0,5 £ практически не из-

ыаняет формы гранита. При дальнейшем увеличении содержания марганца при прочих равных условиях графит приобретает более компактную форму. Это объясняется, по-видимому, тем, что марганец несколько сникает температуру начала эвтектической кристаллизации сплава и замедляет диффузии углерода. 1

З&ло установлено, что в сплаве Ре-С-б^ состава тройной эвтектики ( -5,3 С - 3,9 %), в отличие от остальных сплавов,весь грабит кристаллизуется в виде сферолитов. Изменение содержания кремния в сторонузвеличения или уменьшения от эвтектического состава влечет за собой повышение эвтектической температуры кристаллизации и уменьшение доли шаровидного графита с заменой его пластинчатым. Анализ диаграммы состояния сплавов I:e-C-S¿ и комплекс проведенных исследований позволили найти взаимосвязь между формой графита и эвтектической температурой кристаллизации и выделить из многообразия различных факторов, влияющих на образование, в расплаве графита шаровидной форш,один из осноышх, а именно - устойчивость жидкой фазы. Показано, что влияние скорости охлаждения расплава, рафинирования, перегрева, модифицирования и т.д. на форму графита проявляется через их воздействие на устойчивость жидкой фазы. Следовательно, при оценке эффективности различных сфероидазаторов и др. элементов, содержащихся в чугуне, необходимо в первую очередь учитывать характер их воздействия на эвтектическую температуру кристаллизации, что особенно важно для малых скоростей охлаждения. В дальнейших исследованиях температура эвтектической кристаллизации служила критерием оценки влияния основных, примесных и легирующих элементов на процесс сфероида зации графита.

При исследовании' рентгенограмм, снятых с электролитически выделенных включений ШГ в чугуне эвтектического и заэвтектического состава показано, что все дифракционные линии принадлежат только графг:ту / 25 /. Это может свидетельствовать о том, что центром графитизацпи высокоуглеродистых чугунов является графит.

Существенно расширить производство кокилей, изложниц и др.литья из термостойкого ЧШГ можно только путем разработки технологических процессов модифицирования сфероидизаторами больших масс чугуна.

Одна из основных проблем, требувдих решения при модифицировании •больших объемов чугуна - это стабилизация остаточного содержания магния. Исследования, выполненные совмэстно с В.В.Лесовым / 26-28 /, показали, что ввод магния в количестве (2...3) кг/т чугуна позволяет получать после модифицирования (0,05.. .0,08) . При обработке (60...80) т чугуна магнием длительность технологических операций от конца модифицирования до заливки последней формы достигает

(1,5...2,5) ч. С учетом этого сохранение в пределах, обеспечивающих сфероидизацию графита после заливки в форг.ты, является достаточно сложной задачей. Исследованиями установлено, что максимальные суммарные потери магния после модифицирования составляет не менее 0,02 %, т.е. минимально допустт.юо содержание его в чугуне после окончания процесса модифицирования должно быть но менее 0,05 $ (рис.8). На Криворожском и Магнитогорском меткомбинатах в процессе обработки магнием пли комплексными смосовыми модификаторами больших масс чугуна (60...00) т отбирались пальчиковые пробы после порционного ввода каждых (0,1...0,12) кг магния на тонну чугуна. Било установлено, что для чугуна с массовой долей серы (0,030...О,045) £ для полной сферондизации графита в пробе требуется (0,9..Л) кг/т магния, для чугуна с массовой долей серы (0,015...О,020) % - (0,7... 0,8) кг/т магния. Примерно такой же расход магния получается в случае обработки высокосернистого чугуна, но с одновремеюшм вводом кальция в количестве 0,3 кг/т. Таким образом, на расход магния в первую очередь влияет исходная массовая доля серы в чугуне. Результаты экспериментов позволили А.М.оборонку и И.В.Черкагаину совместно с автором / 29, 30 / проверить згз адекватность разработанную математическую модель процесса, протекающего в период обработки чугуна ыагнием, основаннуо на предположетт, что на скорость раскисления, десульфурации и насыщения чугуна магнием существенное влияние оказывает процессы, связанные с адсорбцией примесей иг. ловорхнсстп всплы-ваэдих в расплаве пузырей паров магния и его дифиг-зиоЛ.

В результате выполненных расчетов предложен формула для опрэ-дэления удельного расхода магния на модифпцпроьатт без учета поело-дугсщих технологических потерь:

где [Мд] и [М9](( - конечное и начальное содержание магния а чу-к гуне,

'У - слож:гыл коэффициент, учитывающий кинетику по-веде;гия пузырька пара мапгля в чугуне;

[,М5] - концентрация магния в прилегающих к поверхности пузыря слоях металла, ¡1.

Выподнешше по формуле расчеты остаточного содержания Мд И Ь в процессе обработки чугуна магнием в условиях ряда предприятий показали хорошую сходимость с практическими результатами. В рэальных промышленных условиях от окончания модифицирования до начала разливки экспериментально установлено, что массозая доля остаточного маг-

1шя снижается с 0,05 % до 0,043 % или 0,0035 % в час» После окончания разливки в ковшевой пробе остается 0,039 % при скорости снижения массовой доли магния, равной 0,007 %/ч. С учетом технологических потерь магния при выдержке в ковше, переливе и в процессе охлаждения в форме эмпирическая формула для определения расхода магния мокот бить представлена в виде

- Ш (2)

где А - степень усвоения магния,

[_?>] - начальная и конечная концентрация серц в чугуне,

н - продолжительность выдержки чугуна в ковше, ч / 27./.

В зависимости от специфики отливок актуальным является выбор таких модификаторов и их сочетаний, которые ¿или бы достаточно эффективны с технологической и экономической точек зрения. С этой целью выбор оптимального состава комплексных модификаторов (10.1) для получения ЧШГ в массивных сечениях осуществляли в лабораторных условиях / 31 /. На основании металлографических исследований и по уравнениям регрессии статистического анализа лабораторных данных найден опти-ыаль!шй химический состав и расход комплексного модификатора, обеспечивающие в массивных соченпях полную сфероидизацию графитных включе-1г.!й (У^ - доля шаровидного графита, не менее 90 %) и металлическую основу без свободных карбидов (У2 - количество цементита, менее 1,0$). Для этого анализировали экспериментальные данные 77 лабораторных плавок. Независимыми переменными служили, %: содержание в модификаторе магния (Х1), кальция (Х2), РЗ.М (Хд) и расход модификатора (Х4).

Основные статистические характеристики исход!шх данных приведе-

ш в та(3л' 3- Таблица 3

Переменные ¡Средше !среднеквадратическоо от-!значения!клоненио | Минимум ! Максимум !

% 6,8312 1,4726 5,0000 9,0000

5,6494 1,3354 4,0000 8,0000

Х3 6,7013 6,5656 2,0000 22,0000 '

Х4 1,7779 0,1910 1,5000 2,0000

У1 82,7792 13,6667' 51,0000 100,0000

у2 5,7935 11,1568 0,1000 41,0000

В результате статистического анализа получены уравнения регрессии :

У1 = -697,85 + 23,598Х1 + 33,778Х2 + 3,303Х3 + 606,615Х4 -

- 1,345Х12 - 3,05Х22 - 0,145Х32 - 154,145Х42 (3)

Уравнение имеет следующие характерютики: ). = 0,946; =4,67; критерии > 4,5.

У2 = -6,598 + 0,256Х2 + 2,588Х4 + 0,078Х1Х2 - О,076X3X3 +

+ 0,068Х32 (4)

Уравнение имеет следующие характеристики: ^ = 0,996; £ост> = 1,039; -^кратертй > 2-24-

В результате получено следующее оптимальное решение: Х1 - 7,0 %; ~ 5>° хз ~ 3'° ^ х4 ~ 2,0 П?и этш доля шаро~ видного графита в структуре чугуна У^- - близка к 100 %, количество цементита У2 ~ ^ (рис. 9, 10).

Для экономии дорогостоящих модификаторов разработан комбинированный способ получения Ч11ГГ, заключающийся в обработке ЧДО чушкошм Ид для глубокого рафинирования и последующей обработке КМ рекомендованного состава в разливочном ковше через смешивающее устройство (рис. II). Сравнительный анализ различных способов обработки показал преимущество ввода 0,1 % и (0,85...1,1) % Е,1 при отливке излоз-шщ массой 5,5 т в литейном цехе №13 / 31, 32 /., Опит литья пзлоглиц из ЧШГ, получешюго комбшшровашшм способом, с различным содержанием 01 и Мп позволил установить оптимальный химический состав модифицированного чугуна, при котором происходит полная сфвроидизация графита по всему сечению отливки и образуется перлитная металлическая основа без структурно свободного цементита, %: (3,9...4,3) С; (1,2...1,6) 81 ; (0,6...1,0) Пп; до 0,1 Р; (0,03...0,05) М3 ; до 0,01 РЗМ/ .: - -! Стойкость излошзц повысилась в (1,5...1,6) раза.

Для условий обработки больших единичных объемов чугуна для производства отливок массой (8...13) т с толщиной стенки до 210 мм был разработан смесевой модификатор, который представляет собой механическую смесь Мд и наполнителей (силикокальцля СК17, ферросилиция ФС65, плавикового шпата и др.) / 33, 34 У. Для улучшения шлакообразования в СП был введен плавиковый шпат, что улучшило систему металл-шлак и упростило модифицирование. При обработке ЧДП шаровидный графит с высокой (>90 %) степеньвсфороидпзации и фактором форм >0,8 устойчиво образуется при расходе модификатора (6...7,5) кг/т (количество введенного Мд - 1,8...2,2 кг/т). Разработанная технология обеспечивает стабильное получение ЧШГ с требуемой структурой.

Дальнейшим развитием данной работа явилась разработка технологии производства тяжелых слябинговых излокнид массой до 20 т из ЧШГ, выполненная под руководством автора на Магнитогорском металлургическом комбинате / 6, 35 /. Для модифицирования использовали ЧДП следующего химического состава, %: С - 4,0; - (0,4...1,5); Мп -(0,15...0,22); 2 до 0,02; Р до 0,1.

Чугун модифицировали слитковым магнием на специальной установке по ьринципу "магний-газ" в 80-тонных ковшах с корректировкой со-деркания кремния и марганца. Установлено, что насыщение низкосершю-того чугуна магнием идет быстрее, чем в высокосернистом, и ввод 2 кг/г магния обеспечивает после модифицирования остаточное содержание Магния в чугуне на уровне (0,075...О,090) % и получение ЧШГ в стенке изловши* толщиной до 250 мм.

Одной из особенностей доменного передельного чугуна Ц.К является низкое содержание марганца (0,17...О,32) %. Ряд зарубежных исследователей считает, что чугун для металлических форм из ЧШГ долкен содержать марганец до 0,20 % с целью получения ферритных структур и повышения пластических свойств чугуна. Выше были сформулированы требования к металлической основа чугуна, поэтому,по нашему мнотш, эта точка зрения ошибочна. Следовательно, при модифицировании нязко-маршщовистого чугуна целесообразно проводить корректировку массовой доли Мл с шгаптм проделом 0,5 Го'. Верхзгтш предел массовой доли марганца ограничивается появлением в структуре свободного цементита и додкан быть ограничен 0,7

В ЧШГ Магнитогорского меткомбнната обнаружен в структуре пластинчатый графит даке при высокой (О,ОС % и выше) остаточной массовой доле, Ид • Объясняется эта особенность наличием в исходном ЧДП де-глобуляризирущих мнкропримесей, суммарное количество которых превышает допустимое: Л - (0,40...0,70); Рь - (2...4)'Ю-'1; Л1 -(0,01... 0,015); - (0,0012...0С020); - (0,0013...0,0020); 0,003. Увеличение расхода магния но привело к сокращению определенной доли пластинчатого графита, но привело к отрицательному эффекту - образованию за счет, увеличения доли цементита крупных включений трошюй Эвтектики в сочетании с черными включениями, располагающимися по грани4ам зерен, ухудшая тем самым свойства чугуна.

При модифицировании чугуна некоторое киичество магния расходуется на образование оливина (2:^0-Бю^ - 2Ре0- ^С^), вследствие чого требуется увеличивать расход магния при повышенно!! массовой доле кремния в чугуне, что и наблюдается на практик;. Лля толстостенного литья повышение содоркания кремгая в модифицированном чугуне приводят к ухудшению шаровидной формы графита а увеличению доли гра-

на промежуточных фор.1. Следовательно, массовая доля кремния в ЧШГ, юбенно в высокоуглеродистом ЧДП, должна быть минимально необходи-)й, но достаточной для устранения возможности образования эвтекти-юкого цементита. Кроме того, еще в ранних работах было установле-», что для толстостенных изложниц вторичное модифицирование неце-юообразно из-за малых скоростей кристаллизации / 27, 36 /. Для |йтрализации влияния деглобуляризирущих микропримесей дополштель-I вводили в чугун, модифицированный магнием, СЦемиш. Установлено, 'о церий в ЧШГ для толстостенных отливок должен находиться в прэ-лах (0,005...О,01) %. При этом роль его сводится только к нейтра-зации вредных примесей. Эксплуатация показала, что изложницы из Г феррито-перлитного класса вышли из строя по приварам и коробде-ю на ранних стадиях эксплуатации. Изложницы из ЧШГ перлитного ■ • асса с долей шаровидного графита (65...80) % показали увеличение ойкости на 30 %. Уменьшение доли шаровидного графита в структуре . гуна приводит к снижению стойкости вплоть до уровня стойкости • ычных изложниц.

Таким образом, в условиях ряда различных предприятий разработа-, опробована и внедряется технология получения больших масс ЧШГ и ливки из него крупных изложниц массой (5...20) т. Доказана целе-образность отливки изложниц из ЧШГ перлитного класса, ведется прак-ческая работа по организации вВЭО г. промышленного производства ножниц из ЧШГ в объеме 300 тыс.т, в т.ч. на Череповецком и Магнн-горском меткомбинатах по 150 тыс.т в год / 4-6, 31, 35, 37 /.

Однако, следует констатировать, что в массовом производстве из-ашц в ближайшие 10 лет основным материалом остается ЧДП с плас-ячатым графитом. ЧШГ должен быть эффективным дополнением для про-, зодства изложниц, используемых для отливки слитков качественной зли, к которым предъявляются особо высокие требования к качеству зерхности. С увеличением доли разливки стали непрерывным способом зысвобовдением мощностей в литейном производства открывается воз-шость организации производства крупных кокилей для машиностроения 1 др. литья, требущего повышенной термостойкости.

4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА КОНСТРУИРОВАНИЯ ТЕШОУРШОВЕШЕННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФОК!

Выполненный комплекс исследований термостойкости и наростойко-[ позволили определить основные направления в повышении термичес-i устойчивости чугуна для исследуемых режимов эксплуатации. Даль-шшм шагом является совершенствование методов конструирования и . ;чета конструктивных параметров металлических фор.!, которые учиты-

вали бы полученную информацию о свойствах термостойких материалов«. Дополнительной информацией должны быть данные о тепловой работе формы, например, изложниц. В этом случае количественная оценка исследуемых материалов осуществляется путем сравнения наибольших значений следующих перечисленных параметров в зависимости от толщины стенки изложницы: значения температур внутрешгей "Ьш и наружной -¿г поверхностей стенки; средней по толщине стенки температурц ; перепад температур мевду внутренней и наружной поверхностями д I ; деформация стенки формы.

Развитие представлений о влиянии механических и теплофпзически свойств ЧЛГ и ЧШГ, исследования тепловой работы металлических форм делают вполне логичным принципиальное изменение подхода к их проектированию. В оспву развития проектирования положены методы, разработанные д.т.н., профессором Абрамовым В.В. / 38 /, которые включают в себя принцип термоуравновошенности, заключающийся в следующем: в любом поперечном и продольном сечениях фор.ш максимальные значени. средней температуры должны быть одинаковыми и равными допустимым дл. данного материала значениям.

В первом приближении допустимая температура берется равной тем пературному порогу циклической вязкости материала. Это концепция но отвергает возможности и других эффективных подходов к решению задачи в целом.

Метод проектирования термоуравновешешшх металлических* форм на основе изучения свойств чугуна и температурных условий эксплуатации впервые позволяет создавать конструкции, в основу которых положз?гы программируемые механические ч теплофизпческле свойства материалов не только в момент теплового удара, но и при извлечении отливки. В последнем случае возникают больше растягивающие напряжения в зонах прилегающих к торцам фор.ш. Уменьшить напряжения можно путем утонения стенки в этих зонах. В этом заключается суть способа проектирования конструкции изложниц с соблюдением принципа термоуравновешенности. С уменьшением перепада температуры по высоте и ширине плоской стенки будут уменьшаться напряжения. При равномерном распределении температуры напряжения в стенке изложниц будут обусловлены только перепадом температуры пп толщине стенки. С утонением стоики эти напряжения уменьшаются. Сшшмальная тодглнч определяется допустимой средней температурой. Исследования, которые выполнялись на изложницах с толщиной стенки до 200 мм, позволили установить температурные и деформационные зависимости для ЯШ и 'ЛИ' от тг,:г.:ш стенки проектируемой изложницы и времени пребывания в ной слитка. Установлено, что с увеличением толир:ны отенки максимальные значения перепада тем-

ператур увеличиваются; средняя температура и температура на внут- . ренней поверхности стенки уменьшаются. Наибольшие перепады температур будут в ЧШГ, теплопроводность которого существенно ниже, чем в ЧПГ (рис. 12). С увеличением толщины стенки увеличиваются максимальные по абсолютной величине деформации на внешней и внутренней поверхностях. На внутренней поверхности - деформация сжатия, а на внешней - растягивающие. Нсследовашк? напряженно-деформированного состояния формы показало, что временные напряжения в момент теплового удара для ЧШГ значительно выше, чем для ЧПГ. Это объясняется более высокими значениями пределов текучести, модулей упругости и более низкой теплопроводностью ЧШГ. Следует отметить, что растягивающие напряжешь на наружной поверхности в большинстве случаев превосходят условные пределы текучести рассматриваемых чугунов,. вследствие чего и возникает пластические деформации. Этот Еавод имеет принципиальное значение, особенно для ЧШГ. Из сказанного вытекает -чтобы унеихшть пластические деформации, следует повысить значения предела текучести. Добиться этого можно перлягизациен металлической основы, что одновременно способствуй? снижению коэффициента температурного расширения, т.е. снижению уровня термических напряжений. Для всех исследуемых чугунов величина накапливаемой пластической деформации (растяжение) отличаетСЛ как по величине, так и по времени образования.

Расчетное короблешю стенки изложниц лз ЧПГ маЯЫао, чем из ЧШГ, ыа 25 %. Анализ проведешшх исследований показывает, что с увеличением начальной температуры слитка необходимо увеличить толщину стенки излонгацн для обеспечения постоянства сродней температуры.

Эти выводы важны тем, что опровергают, на наш взгляд, бытующее г.:но1Е:е о том, что использование ЧШГ для отливки изложниц' или других металлических форм, должно сопровождаться обязательным утонением стенок. Подобное решение, по нашему мнению, ошибочно, т.к. самопроизвольно приведет к увеличению средней температуры, а, следовательно, к повышенной деформации и короблению.

Е:;ло установлено, что при постоянном коэффициенте температуропроводности ¡материала с увеличением толщины стенки максимальное значение средней температуры уменьшается.

Чтобы дать сравнительную оценку долговечности металлических форм из различите чугунов, необходимо иметь сведения о физико-механических характеристиках сравниваемых чугунов.

Расчеты, выполненные в работе / 16 / по определению относительной долговечности, дали возможность получить восходящий ряд по, долговечности - ваграночный, доменный, высокопроч!шй, что и подтверждается практическими даншшп.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что ЧШГ должен лучше сопротивляться термоусталостному разрушению, чем ЧПГ. Однако, при определенных температурных нагружениях возможно, большее коробление отливок из ЧШГ, чем из ЧПГ / 39 j.

Рассматриваемый метод подбора материала для отливки металлических форм в зависимости от температурных режимов их эксплуатации и требуемой долговечности во многих случаях позволяет значительно сократить время и материальные затраты на работы, связанные с созданием новых термостойких'материалов или корректировкой их структуры в зависимости от конкретных условий, предъявляемых решшами эксплуатации, т.е. достигнутый уровень термостойкости материала можно дополнить термоустокчлвостью.конструкции.

Выполненные исследования позволили сформулировать осиовныз требования к качеству ЧПГ, применяемого для отливки изложниц и др. металлических форм:

1) Высокий уровень температурного порога циклической вязкостп материала, что позволяет повысить максимальную среднюю температуру по толщине стенки формы и тем самым приведет к снижению ее материалоемкости. Повышение допустимой средней температуры на ICO °С уменьшает массу металлической формы но (10...15)

2) Максимальное увелпчегие коэффициента теплопроводности,способствующее снижению перепада температур по толщине стенки Форш,

а следовательно, уменьшению напряжешш и величины накапливаемой пластической деформации. Этим требованиям наиболее отвечает высокоуглеродистый чугун.

3) Возможно более низкие значения коэффициента температурного расширеш1я f> и модуля упругости Е, что уменьшает термоупругие и термопластические напряжения и деформации. Это требование наиболее полно реализуется в ЧДП с перлитной структурой.Сформулированные требования относятся только к ЧПГ. Для ЧШГ подобные требоваш!я в полной мере уг.е неприемлемы. В данном случае более ыглшми характеристиками являются прочностные. Это мнение подтверждается рапсе проведенными исследованиями о влиянии фактора формы и металлической структуры на термостойкость ЧШГ. Однако, т.к. температурные пороги циклической вязкости, которые играют определенную роль в термостойкости, не зависят от формы графита, а являете.. фунз:цлей структуры металлической основы и химического состава, также как коэЖпционт теплового расширения, то метод расчета, основанный на сохраиопии заданной допустимой средней температуры, пригоден н д;:1 '-ШТ.

Как ужебало сказано ранее, в первом прпбд::-;:о;пп1 эта температура равна температурному порогу циклической вязкости чугуна. В стенке

!акой толщины следует ожидать практически одновременное разрушение 1Т сетка разгара на внутренней поверхности и образование сквозных 'рещин на ее внешней поверхности. Возникающие в форме переменной ■олщпны касательные напряжения компенсируются тем, что в них прак-'ически устраняется перепад температуры по высоте. Таким образом, эорг.ш термоуравновешенчой конструкции может быть менее матерпалоем-:оЛ и испытывает более благоприятное раепроделешш напрякегшй по :равнешш с формой с постоянной толщиной стенок. Оптимизация толщи-м стенки формы в зависимости от физико-механических свойств мате->иала и условий ее эксплуатации осуществляется расчетным путем / 40/. !. этой целью используется установленные зависимости для металлурги- ' ¡еской изложницы, связывающие между собой толщину стенки Мм); :оэффициент теплопередачи между слитками и стенкой Вт/(м_2«К), 'еплопроводность <Хвт/(м'К) н температуропроводность О-Ь.г/а) штериала излошицы; время выдержки слитка Т. (с) и задаваемую сред-[юю по толщине стенки изложницы температуру ¿,Ср. Зависимости полу-¡ены путем математической обработки результатов решения задачи теп-юпроводности в критериальной форме и записываются в таком виде: ¿700 = 1,11(ас )0.806 (¿д ,0,613 (5)

^600 = 1,з4(аС )°.813 (Х/Х)0'626 (6)

1ли

Разработаннал на основании полученных зависимостей программа ' 41 / расчета относительной толщины стенки в настоящее время реали-¡ована для металлургических излошшц в зависимости от температуры га поверхности слитка и времени пребывания его в изложнице, Допол-генная САПР ^ля расчета конструктивных параметров тер.гауравновешен-шх изложниц,""применяется уке достаточно широко и эффективно и пригодна для любых металлических форл, работающих в циклическом контакте с жидкими высокотемпературными расплавами. Конструирование требу-)т внесения ряда отклонений от строгого расчета, что объективно свя-)ано с конструкцией слитка, условиями эксплуатации. Поэтому целесообразно говорить о применении изложниц, сконструированных с использованием принципа термоуравновешенности. Сопоставительные исследования степени коробления изложнълы термоуравновешенной с выпук: ыми ненками и ее прототипа - равностешюй изложницы с плоскими стенка-ли - показало, что в изложнице-прототипе отклонение от первоначальных размеров внутренней полости составляет (0,95...2,54) $;на тер-лоуравновешенноп - (0,04...О,24) % / 42, 43 / (рис.13). Полученные результаты особенно вашш при отливке изложниц из ЧШГ, склонность к короблению которых хорошо известна. Термоуравновешенные изложницы

внедрены на металлургических комбината?: "Магнитогорском, Челябинском, Карагандинском, им.Дзержинского, !"„',.Ильича; Донецком и Енакиевском метзаводах; внедряются на ряде, других предприятий черной металлургии, при этом стойкость а-злошвщ увеличивается на (10...30) % / 44 /.

Любой анализ качества материала, развитие методов конструирования не может не учитывать условий эксплуатации изделия, которые должны обеспечить максимальное использование ресурса термостойкости Металл; теской форлы. Поэтому следует уточнить понятие "эксплуатация" как таковое. В понятие "эксплуатация" входят: периодичность рабочего цикла - подготовка формы - заливка - выдержка отливки в форме -извлечение отливки - охлаждение - подготовка формы. В целом должна быть обеспечена оптимальная температура нагрева формы, что является основным определяющим фактором.

На примере изучения температурных полей изложниц массой (3... 22) т были получены эмппричеыше зависимости, позволяющие оптимизировать условия эксплуатации по тепловому режиму. С этой целью разработана формула:

где (г - плановое производство стали, разливаемой з изложницы данного типа за расчетный период, т; аС - коэффициент неравномерности; Г - количество суток в расчетном периоде; /к - количество изложниц в комплекте на плавку, шт.; -£. - оборачиваемость изложницы, ч;

- вес плавка или другого количества стали (например.ковша), разливаемой в комплект изложниц данного типа; р - удельный расход изложниц данного типа, кг/т; Р - масса изложниц, кг;

/(р - количество изложниц данного типа, которое должно находиться на ремонте, на удалении скрапа, недоливов, заклиненных слитков и т.д., причем

/Гр = (0,01*0.05) (8)

Для обеспечения оптимальной оборачиваемости изложниц и поддонов в обороте должны находиться сталеразллвочные тележки, количество которых определяют по следующим формулам (раздельно для спокойных и .кипящих марок стали):

То

В основах составах Кп --——--(9;

0 24 9 Ло

во вспомогательных составах К, = • (10)

Е 24 £ Лб

гдо К и К^ - число сталеразллвочшх тележек; Ф - среднесуточное производство стали, т; ^ - коэффициент неравномерности, учитывающий отклонения в выполнении графика заказов по маркам стали, невозможность взаимозаменяемости состава и т.д.; п - число изложниц в одном составе, шт.; 24 - число часов в сутках; ^ - количество стали, разливаемой на одном составе, т; . - технологическое время оборота основного и вспомогательного составов, включающее в себя время оборота излошшц, ч; П0 , /?& - число изложниц на одной теленс-ке основного и вспомогательного составов, шт. -

Разработашгая методика расчета парка излошшц и сталеразливоч-ных тележек обеспечивает заданную оборачиваемость излошшц (I... 1,2) оборота в сутки и заданный температурный режим работа. Методика утверждена Минчер.ютом ССОР для внедрения на всех предприятиях отрасли п показала высокую эффективность. Например, за счет оптимизации условии эксплуатации на комбинате "Криворокеталь" удельный расход изложниц снижен на 10 %, экономический эффект составил 1,73 млн.руб.

Таким образом, определите оптимальных условий эксплуатации, обеспечиващпх устойчивый температурный режим металлической формы, является логичным завершением комплексной цепс-лш матариал-техноло-гия-конструкция-эксплуатацня. Получепнко закономерности, широко ся-робованные на металлургических изложницах, являются достаточно общими и могут быть широко использованы для развития производства крупных кокилей и яокильного литья, шлаковых чаш, форм для разливки ферросплавов; литейной оснастки и т.п., работающих в контакте с жидкими расплавами и не только металлическими, ,

5. РАЗРАБОТКА И РЕАЛПаЩПЯ В ПРО'.ШШЕШЮСТП СОВШШШХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКОГО ЧДП

Определение общих требований к термостойкости чугуна, работающего в контакте с жидкими металлическими расплавами, установление оптимального химического состава и структуры, создание новых видов с-рмостойких чугунов инициировало разработку новых энерго- и матери-алосборегающлх технологических процессов, которые обеспечивают ста-бпшюоть свойств чугуна и высокую производительность работы литсЛ-пгх цехов.

В основу была положены современные методы внепечнон обработки. Наиболее крупным потребителем изделий из термостойкого чугуна являются металлургические предприятия, и в первую очередь - сталеплавиль ное производство, в котором около 80 % всей стали разливается в слитки. В этой связи технология получения термостойкого чугуна разрабатывалась в привязке к литейным цехам черной металлургии для отливки изложниц и другого сменного сталеразливочного оборудования / 9-II, 46-49 /.

Исследования, проведенные совместно с металлургическими заводами Донецким, Енакиевсклм и металлургическим комбинатом "АзовстальУ позволили разработать технологические схемы отливки изложниц из ЧДП в старых фасоннолитейных цехах без коренной реконструкции и остановки производства г использованием для приема чугуна стационарных кантовальных устройств вблизи цеха или в его здании, куда чугун доставляется в (80..,120)-тонных ковшах. При необходимости корректировки химического состава чугуна для повышения его термостойкости применяются две технологические схемы: первая - с вводом ферросплавов в чугуновозный ковш при выпуске чугуна из доменной печи; вторая - ферросплавы вводятся на промежуточном желобе при сливе чугуна из чугуно-возного ковша в разливочный или прямо на дно разливочного ковша.Это удобно при необходимости незначительной корректирови! химического состава чугуна, так как при вводе ферросплавов в количестве более 10 кг/т их растворение и усвоение затруднено. *

На разработанную типовую технологию отливки изложниц из ЧДП с ликвидацией ваграночного процесса были переведены 5 литейных цехов на комбинатах Челябинском, им.Дзержинского, заводах Донецком, Краматорском, Енакиевском с общим годовым объемом производства около 150 тыс.т, при этом на каждой тонна производимых излогашц экономится: кокса 0,120 т, флюсов 0,035 т, огнеупоров 0,015 т, электроэнергии 0,6 кВт/ч, чугуна за счет снижения угара 0,060 т, изложниц до 4 кг/т стали. Существенно снижается выброс в атмосферу пылегазовых выбросов, В т.ч. (в числителе - ваграночный пгюцесс, в знаменателе-новый): удельное количество'выбросов 81Ю. ..ICGu н3д. пылевчделение '• - 63...160

кг/т; выделение —- кг/т, полностью ляквидиру-

0,2...2,2 1Л-Ю...4'10

ются выбросы сернистых газов и окислов железа.

При освоении технологии получения оптимального химического состава термостойкого ЧДП в новых цехах изложит не. комбинатах Череповецком с годовым производством излоглиц 227 тыс.т, Западно-Сибирском 370 тыс.т, а также при совершенствовании технологии на Магнитогорском - 400 тыс.т взамен проектной технологии, предусматривающей кор-

ектнровку химического состава чугуна ферросилицием и ферромарган-ем в миксерах, был предложен силикомарганец с принципиальным изме-огшем технологии его ввода в чугун / 50 /. Для получения рекомен-ованного содержания крешия и марганца ЧДП обрабатывали силикомар-анцем СМп17 и ферросилицием ФС45, ФС65 (фракция 30...40 ш). Твер-ые ферросплавы загружали на дно 100-т ковша-отстойника перед сли-ом с последующей выдержкой металла (1...8) ч. Общее время усвоения ерросплавов чугуном определяется тремя временными составляющими: рогревом - раствореш1ем - диффгузией. Активно влияя на каждую из их, можно интенсифицировать весь процесс. При вводе ферросплавов в угун усвоение Мп через I ч находится на уровне 80 % и в дальнейшем рактически не изменяется. Стабильное усвоение (50...55) % на-тупает только после выдержки металла в миксере (2...3) ч, что не сегда возможно в производственных условиях. Поэтому промышленное спользование нашел метод ввода силикомарганца в твердом виде с по-ледующей интенсификацией его растворения. Интенсификация процессов этодом двойюго перелива ковш-миксер-ковш устраняет концентрацион-ую_неоднородность по Мп и ^ . Однако, выдержка (1...1.5) ч необ-одима для устранения эффекта модифицировать при вводе кремнийсо-эржащих ферросплавов, приводящего к измельчению графита в стенке зложниц и преждевременному образованию трещин. Определение оптималь-ой продолаятельности существования модифицирующего эффекта (1...2)ч гкрывает возможность его использования при внепечяой обработке ЧДП разливке его в чушки для поставки в качестве шихтовой заготовки с элью производства литья с заданными наследстве'-шми свойствами.Раз-аботанные технологические процессы при своей реализации позволили элучить термостойкие чугуны со стабильными свойствами.

На Магнитогорском металлургическом комбинате с целью увеличения ээффициента усвоения ферросплавов и рафинирования чугуна была раз-аботана и внедрена технология продувки чугуна азотом / 51 /. Уста-эвлено, что в этом случае расход силикомарганца снижается примерно з 10 %. Продувка азотом увеличивает скорость охлавдения чугуна до Е...2) град/мин. Усреднение массовой доли и Мп, стабилизация

змического состава и температуры разливки чугуна позволили увеличь термостойкость чугуна и долговечность изложниц на 5 %. На За-адно-Сибирском комбинате разработана и внедрена технология обработ-I чугуна силикомарганцем с подшихтсвкой ферросилицием, переливом з ковша в ковш и последующей продувкой азотом в режиме кавитации, эзработанный оптимальный химический состав ЧДП внедрен во всех це-ах, отливающих изложницы из ЧДП. На других предприятиях ЧДП задан-эго химического состава выплавляют непосредственно в доменных печах внесением соответствующих коррективов в режим плавки.

Проведенные исследования показали, что из доменного передельного чугуна можно производить детали металлургического оборудования любого назначения. Разработанная технология позволяет полностью отказаться от вторичного переплава чугуна, экономия составляет более 10 руб. на I т литья. В настоящее время разработанная технология используется на 4 металлургических предприятиях.

Общее производство литья из ЧДП оптимального химического состава соответственно ТУ 14-12-14-84, разработанным при участии автора, составляет более 1,5 млн. т в год.

Производство отливок повышенного качества из термостошэдго чугуна позволяет получить в цехах-гютребнтелях экономию за счет увеличения их долговечности. Вместе с тем, литейный цех мало заинтересован в повышении качества продукции из-за повышения трудоемкости производства и себестоимости отливок. Для объективной оценки работы литейных цехов, повышения их заинтересованности в улучшении качества литья автором совместно с М.В.Вороновым разработана и с 198С г. осуществляется на предприятиях черной металлургии система планирования и учета производства литья (в частности, излошшц) в условном тоннаже, обеспечивавшая равновыгодность производства излошшц всех видов с учетом трудоемкости их изготовления. Система планировашя производства в условном тоннаже позволяет создать условия равновыгод-ности изготовления изложниц всех типов и экономической заинтересованности в изготовлении термоуравновешешшх изложниц / 52, £3 /. Кроме того, вместе с планированием производства в условном тоннаже Ни предприятиях отрасли применяется система внутризаводских хозрасчетных взаимоотношений между цехами. Разработано тппозое положение о хозяйственных расчетных взаимоотношениях между поставщиками и потребителями продукции ли .ейных цехов. Применение системы хозрасчетных взаимоотношений, основанных на материальной заинтересованности цехов, создает условия дм экономического стимулирования повышения качества продукции в литейных цехах и экономии ее в сталеплавильных. Это позволяло способствовать процессу внедрения термостойких чугу-нов,'снижению материалоемких изделий, стабилизации условий эксплуатации, сэкономить порядка .200 тыс.т чугуна, более 3 тыс.т Ферросплавов, около 20 тыс.т кокса в год.

Таким образом, расширение представлен:'" о природе термостоГжо-оти чугуна с пластинчатым графитом, изучение природа позволило повысить его термостойкость, повысить эфсктлвность впепечноп обработки ферросплавов, расширить возможности его применения для отливки I •изложниц, другого сталеразлпвочного и ремонтного оборудования, сделать ЧДП основным материалом, применяемым для этих целей в черной ме-; таллургии,расширить возможность внедрения новых термостоших ЧПГ и ЧИЩ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны и научно обоснованы технологические принципы существенного повышения термонодекности крупных металлургических отливок из высокоуглеродистого чугун'а доменной плавки (ЧДП),работающих п непосредственном циклическом контакте с жидкими металлургическими расплавами.

2. Разработана и тароко реализована в промышленности ресурсосберегающая технология производства изложниц и др. литья из чугуна доменной плавки, которая позволяет решать задачу в комплекса за счет повышения терто- и жаростойкости материала, создать термоурпвчопе-шетгах конструкций, оптимизации уплсвий эксплуатации отгивок, совершенствования и развития технологических процессов их изготовления.

3. На основании выполненного анализа влияния структуры ТЩП и вя-граночного в интервале температур (20...ОГО) °С на фгзико-механичес-кпе свойства и термостойкость чугуна установлено, что при торлопнкли-ровании и уровне напряжений, близком к временнику проделу текучести, основное влияние на теплоустойчивость чугуна, наряду о теплопроводностью, демпфирующей способностью, коэффициентом линейного расширения и модулем упругости,оказывает температурный порог циклической пязко-сти, величина которого, в отличие от циклической вязкости, определяется характером металлической основы.

4. Впервые установлено вллятао марганца на изменение температурного порога циклической вязкости чугуна. Марганец, будучи легирующим элементом, стабилизирует теплоустойчивость перлита, сдвигает температурный порог п область более высоких температур, способствуя тем самым повышению термостойкости чугуна. В исследованием интервале содержания марганца, в 1> (0,6..Л) впервые сделаны количественные определения воличшгы температурного порога циклической вязкости 'Ь"Л и ваграночного.

5. На основании изучения взаимосвязи механических, теплофизичес-клх и структурных свойств чугуна реэличного состава о температурными условиями эксплуатации металлургических изложниц и их напряженно-де-Формирочанннм состоящем внесены изменения'в зависимости, позволяйте вычислить толщину стенки металлической формы в зависимости от допустимой средней температуры для этого материала, равной температурному порогу циклической рязкости. Уствновпено, что с повышением теипера-турного порога циклической вязкости чугуна оптимальная толщина стенки мпталлической формы монет уменьшаться. Лперпые приведены доказательства нецелесообразности утонения отенок яэлокниц из Ч1!Т по сравнения с изложницами из ЧПГ.

6. Сформулированы основные требования к свойствам, структуре ЧПГ

и 1й:!Г доминион плавки, которые используются для отливки крушшх изложниц и других отливок аналогичного назначения.

Установленным требованиям наиболее полно соответствуют чугуна со следующими параметрами структуры:

для ЧДГ - 142; Граз?50-Граз1000; Гр1; Гф!; П; Пд0,5-Пд1,0;

для Ч1!1Г - ПО-12; Граз45-Граз90; Гц13 ; П-П70 без Цем. ;ПдО,541д1,0.

7. Определена оптимальная область химического состава ЧДП поьы-BiùHi'o.i термостойкости о пластинчатым графитом для отливки излошгнц и др.металлургических отливок, работающих в циклическом контакте о металлургическими расплавами, ь%: С ?4; Si (0,8...1,0; Мп (0,8...1,2); S до 0,04; Р до 0,15 при соотношении S' /¡.1п, близком к I.

8. Разработаны и прошли промышленное опробование новые термостойкие маломарганцовястые чугуны,низколегированные хромом,а также фосфористое .модифицированные титаном и кальцием,со следующими изменениями в химическом состава,для хромистого Мл (0,18...0,30); Ст (0,35...0,60); для фосфористого Р (0,15...0,4); TI(0,05...0,12); Са (0,005.. .0,01). ..

9. В результате анализа влияния основных компонентов и примесей на формообразование шаровидного графита и эффективность сфероидази-рущей обработки внсокоуглерод^стого чугуна установлено, что для получения в отливках с толщиной стенка (С0...250) мм перлитной металлической основы без структурно свободного цементита я максимальной степени сфероидизации гранта целесообразно ограничивать пределы по содерка-ниа марганца, в %:'(0,5...1,0); кремния (1,2...1)6).

10. Установлено, что высокоуглеродистый ЧШГ с перлитной металлической основой и полной степенью сфероидизации характеризуется высокой стабильностью структуры и свойств при теплосменах в диапазоне температур (500...800) °С. Определен рациональный химический состав высокоуглеродистого ЧШГ, (3,9.. .4,2) С; (1,2.. .1.6) Si ; (0,6. ..1,0)!,ta; до 0,005S ; до 0,1 Р; (0,035...0,060) М|, который рекомендован к внедрению для отливки металлургических изложниц и др.отливок аналогичного назначения.

11. Разработан новый ступенчатый промышленный процесс получения ЧШГ в больших объемах (80...100 т), заключающийся в сочетании обработ-,, ки чугуна металлическим магнием в количестве (0,1...О,2) % и дополнительным вводом комплексного модификатора в количестве до I %. На основе решения задачи оптимизации и опытно-промышленной проверки выбраны эффективные составы комплексных модификаторов для получения ЧШГ в отливках с толщиной стенки (90...250) мм. При модифицировании чугуна,не содержащего демодификаторов, требуемую структуру и высокую стабильность модифицирования расплава обеспечивает ввод КМ типа Fe- Са состава, %i (5,0...7,5) Mû; (4...6) Са. При модифицировании чугуна,содержащего демодификаторы, эффективен КМ типа Ре- Si -,\ia-Ca-P3,'.1 состава,

(5,0...7,5) mJ; (4...6) Са; (2...4) РЗМ. *

Разработан новый эМ<жгивнш1 комплексный модификатор, продстав-лящий собой механическую смесь магния, силнкокельпи", ферросилиция и шлакообразующой добавки.

12. Обнаружено явление длительного эффекта модифицирования висо-коуглеродыстото заэвтектаческого ЧЛП при вводе а большегрузные (60... 100)-т ковши ферросилиция, сохраняющегося (40...30) мин, который подтверждается измельчением зерна и графитной фезы в толотостешшх отливках и влечет за собой увеличение трэщичообразованяя при термоциклах. Однако, при тешовремэнной выдеркке > 80 мин этот эффект исчезает. Установленное явление рекомендовано к применению в металлургии для внепечной обработки чугуна с целью получения графитизированннх передельных чугунов литейного класса.

13. Результаты исследований реализованы на предприятиях черной металлургии. Разработана и внедрена технология отливки изложниц и принадлежностей из термостойкого ЧЛП взамен ваграночного в литейных цехах комбинатов Челябинского, им.Дзержинского! заводов - Донецкого, Енакиевского, Краматорского с общим объемом годового производства

184 тао.т. Б результате снижен удельный расход изложниц на (2...6)кг/т и снижена себестоимость I т литья на (5...10) руб.

14. В специализированных литейных цехах изложниц кеткомбинатов Магнитогорского, Западно-Сибирского и Череповецкого с общим годовым производством изложниц более 900 тыс.т разработана и внедрена интенсивная технология получения заданного химического состава ЧДЦ с вводом различных ферросплавов и интенсификацией процесса обработкой чугуна инертным газом.

15. Разработаны метода практического конструирования о использованием принципов термоуравновешенности. Разработано более 20 новых типов изложниц, которые внедрены на комбинатах Магнитогорском, Челябинском, им.Дзержинского, им.Ильича, Коммунареком, Карагандинском; заводах Донецком, Енекиевском. В результате по новым типам изложниц удельный расход снижен ра (5...20) %.

16. На предприятиях отрасли с общим объемом разливки стали >50 млн. т и производством изложниц из ЧДП в количестве 1,5 млн. т получен суммарный экономический эффект р- 24 млн.руб., сэкономлено более 200 тыо.т чугуна.

Материалы настоящей работы легли в основу разработки направлений развития литейного производства черной металлургии на ХП, ХШ пятилетки и до 2005 года.

Основное содеряанна работы опубликовано в следующих трудах:

1. Курганоэ В.А. Проблемы потребления излотаиц в черной металлургии //Сталь. - 1990, Гг I. - С. 34-37.

2. Курганов В.А. Резервы экономии излоягац //Металлург,- 1979.-№ I. - С. 22-25.

3. Курганов В.А. Перспектива снижения расхода ивлокниц //Повышение сто^костп изложниц. Темат.отрасл.сб. /Москва. Металлургия. -IS75. - вып. 3. - С. 5-Р.

4. Курганов В.А. Проблема и перспективы производства изложниц в СССР /Доз.докл.республ.кощК Днепр-ский металлург.ин-т, 1902. -С. S-I0.

5. Повышение стойкости изложниц /Курганов В.А., Лесовой В.В., Стец П.Д. и др. //Сталь. - 1986. - J* 6. - С. 17-79.

6. Курганов В.А., Лесовой В.В. Снижение рпсхода изложниц при разливке стали в слитки /А'вталлург. - 1937. - № 10. - С. I0-II.

7. Курганов В.Л,, Лесовой В.В. Комплексное решение проблемы снижения расхода изложниц в чахлой металлургии при разливке стели в слитки //Труда Всесоюзной научно-технической конференции "Металл и технический прогресо", Москва, - 1987. - С. 59-S0.

8. Применение передельного чугуна для литья изложниц /Курганов В.А., Лесовой В.В., Филатов А.И. я др. //Литейное производство.-1976. - Я 2. - С. 16-17.

9. Курганов В.А.. Краузе Л.А., Кравченко Д.Ф. Исследование некоторых свойств чугуна, определяющих стойкость изложниц //Повышение стойкости изложниц. Темат.отрасл.сб. /Москва, ¡.'еталлургия. - 1274. -вып.2. - С. 38-43.

10. Внедрение оптимального химического состава доменного переделы эго чугуне я технологии отливки изложниц в неспециализированных литейных цехах /Курганов В.А., Лесовой В.В., Стец П.Д. и др. //Металлург, и горнорудн.пром-сть. - 1972. - й 5. - С. 54-57.

11. Применение доменного передельного чугуне для отливки деталей металлургического оборудования /Курганов В.А.,. Седорко A.A., Лесовой В.В. и др. /Доз.докл.конф. Днепропетровск, 15-16 ноября 1978.-С. II7-II8.

12. Структура и механизм разрушения высокоуглеродистого чугуна различного химического состава /Курганов В.А., Т^торова В.Л., Кес-куб Ю.П, И др. //Деп. в БШИТИ 15.04.88, ß 4496 - 4M. ■

13. Применение хрдаа для повышения стойкости изложниц /Бересто-вецкий В.Л., Курганов В.А., Гуторова В.Л. и др. //Сталь. - 197Э. -

ß Б. - С. 344-345.

14. A.c. 648636 (СССР). М.кл.2 C22C 37/06. Чугун /В.А.Курганов, Д.Берестовецкий, В.В.Лесовой и др.- Опубл.25.02.79. - Бюл. JS 7.

15. Терехова Е.С., Курганов D.A., весовой В.В. Влияние фосфора а свойства высокоуглеродистого чугуна //Литейное производство.-384. - К I. - С. 5-6.

16. Метод исследования долговечности металлургических излошпщ Абрамов В.В., Воронова H.A., Будннк A.A., Гаврилешсо В.П., Калинин .Т., Ткач Н.Т., Курганов В.А. и др. //Яошшешю стойкости излошиц. змат.отрасл.сб. Д1осква, Металлургия. - 1972.- вып.1. - С.162-166.

17. Выбор оптимального состава чугуна и технологии отливки из-знниц в неспециализированных литейных цехах /Курганов В.А.,Черка~ эв Л.М., Стец П.Д. и др. //Сталь. - 1973. - J5 7. - С.621-624.

18. Теплофизпческие свойства чугунсв /Телегин A.C., Зпчатулпн

,Г..Колпаков А.И..Курганов В.А. и др. //Деп.в УкрНШШТИ 1976,Л 364.

19. Установка для измерения модулей упругости и декремента ко-5аний материалов с малой механической добротностью /Кравченко Д.Ф., органов В.А., Стец П.Д. и др. //Заводская лаборатория. - 1974. -2.'- С. 228-230.

20. Исследование влияния химического состава, структуры и не->торых физико-механических свойств доменного и вагргчочного чугунов j стойкость излошпщ в условиях завода "Азовстс..;ь" /Курганов В.А., ?ец П.Д., Краузе Л.А. и др. /Д|осква.Металлургия.-1'"72.-выл.I.-C.3-14

21. Новые технические условия на изложшщы не /сменного чугуна )рвой плавки и из ваграночного чугуна /Черкасов / и, Курганов В.А., эйштепн С.!.», и др. //Сталь. - 1971. - Ü 10. - С. J6-908.

22. Краузе Л.Л., Курганов В.А., 1^торсва В..-.'. Исследование про— !сса графитообразоваш!я в эвтектических сплавах //Материалы П Все->юзной научн.конф. "Закономерности формирования структуры сплавов ¡тектического типа", Днепропетровский металлург.ин-т,1982.-С.172-173,

23. Краузе Л.А., Курганов В.А., Новик В.И. Структурообразование эвтектических Ee-C-.si. сплавов. //¡Латерг ал^ И' Всесоюзной научи, шф. "Закономерности фюрмироважш структуры сплавов эвтектического ща",Днепропетровский металлуршш-т, 1986.- С.24-25.

24. Краузе Л.А., Курганов Л.А., Лесовой В.В. О закономерностых )р.юобразоваш1я графита в железоуглеродистых сплавах //Изв.вузов, фная металлургия. - 1988. - JE 12. - С. 83-89.

25. Особенности структуры шаровидного графита в массивных от-[вках /Луцяк В.Г., Гуторова В.Л., Курганов В.А. и др. //Изв.вузов.' фная металлургия. - 1982. - JS 8. - С. 89-92.

26. Получение высокопрочного чугуна для отливки излошпщ /Курга->в В.А.,Лесовой В.В.,Федорко A.A. и др. //Литейное производство.-577. - & 2. - С. 8-10.

27. Совершенствование технологии производства изложниц из вы»-сокопрочного чугуна /Лесовой Б.В., Дорошенко С.П..Курганов В.Л. и др /Д1еталлург.и гор. орудн.пром-ть.- 1979. - 3. - С. 33-34.

28. Снижение расхода изложниц на Донецком металлургическом заводе Дурганов В.Л., Лесовой В.В., Федорко A.A. и др. //Сталь.-1982. - В 2. - С. 36-38.

29. Особенности математического описания процесса модифицирования чуг;на магнием /Зборщак A.M., Курганов В.А., Краузе Л.А. и др. /Л1зв.вузов. Черная металлургия. - IS85. - Уг 12. - С. 5-9.

30. Зборщик A.M., Курганов В.А., Черкашин И.В. Исследование растворения магния в чугуне //Изв.вузов.Черная металлургия. - 1986.Г; 5. - С. 142.

31. Применение комплексных модификаторов при производстве изложниц из высокопрочного чугуна /Курганов В.А., Таран Ю.Н.,Краузе Л.А. и др. //Л"теиное производство. - 1981. - 15 I. - С. 8-10.

32. A.c. I083341 (СССР). Кл. C2IC 1/10. Способ получения чугуна с шаровидным или вермикулярным графитом /В.Л.Курганов, П.Д.Стец, В.В.Лесовой и др. -- 1981. ■

33. Применение Комплексных модификаторов для сфорондизирущей обработки больших масс чугуна /органов В.А., Краузе Л.А.,Лесовой

B.В. и др. //Литейное производство. - 1983. - JS 10. - С.4-5.

34. A.c. 1048833 (СССР). Кл. С22С 35/00. Модификатор /В.А.Курганов, П.Д.Стец, В.В.Лесовой и др. - 1983. ■ ' • *

35. Крупные изложницы из высокопрочного чугуна /Отец П.Д.,Лесовоз В.В., Краузе Л.А. и др. //Сталь. - 1986. - J; 6. - С.25-29.

36. Курганов В.А. Отливка изложниц из чугуна, модифицированного магнием в автоклаве //\1еталлур".\и горноруда.прог.1-ть.-I960.-.'52.-С.53-5!

37. Выявление номенклатуры и объемов внедрения высокопрочного чугуна на предприятиях Минчермета СССР /Катунин В.В.,Бунаков О.Д., Курганов В.А. и др. //Гез.Х Всесошн.конф). по высокопрочному чугуну.-Львов. - 1977.

38. Абрамов В.В., Курганов В.Л. Тор.юуравновешснная металлургическая изложница. - Москва, Металлургия. - IS88. - 144 с.

39. Исследование влияния изменения химического состава доменного передельного чугуна на напряженно-деформированное состояние пластин /Абрамов В.В., Ивахнин В.И., Стец П.Д., "урганов В.А. и др. //Повышение стойкости изложниц. ТеМэт.отрасл.сб. Д1осква.Металлургия.-1975. - вып. 3..- С. 60-G7.

40; Абрамов В.В., Курганов В.А. Разработка конструкций и выбор материала для термоуравновешенных изложниц. //Сталь.-1986.-JS 6.-

C.19-23.

41. Машинные методы проектирования термоуравновешенных излок-:ц /Абрамов B.D., Курганов В.А., Еорпсенко И.Г. и др. //Леи. в фНШШТЛ, I98S, Js 444.

42. Экспериментальное исследование температурных полой терло— ¡авновешеннои изложницы для слитков массой 7,9 т /Абрамов В.В., органов В.А., Гоч Н.Г. и др. //Дэп. з УкрНИИНТИ, IS85, J» 674.

43. A.c. 505505 (СССР). Излснница для разливки стали /В.А.Кур-шов, В.И.Мпханленкэ, В.П.Козащшй и др. //Спубл.1976.Бюл.й 7.

44. Излоглнцц предприятий черной металлургии СССР /Тавадзе Ф.Н., )тисиани А.Г., ГигинейШБИЛ! A.A., Долненков O.E., Курганов В.А. и

//Тбилиси. Мещшереба. - 1934. - 130 с.

45. Оптимальные условия эксплуатации - главный резерв сгстэния ¡схода излояниц Д!пхаилешсо 3.11., Курганов В.А., Деточ:са'З.-л. и др. tooBmoeirc© стойкости пздонпад. - Темат.оурасл.сб. ДЛосква,йо?алдур-1я. - 1974. - вып.2. - С. 6-12.

46. Курганоз В.А., Лессвой В.В. Отливка излокниц из гпдкого до-¡нного чугуна взамен ваграночного в неспецкаллзпроваш-.гх литейных ixax металлургических заводов //Сталь. - 1975. - J» 10. -С.890-853.

47. Опыт отливки изложниц повышенной стойкости, /Курганов В.А., ¡совой В.В., -Зедорко A.A. и др. //Металлург. и герпесудн.прсм-ть.-376. - Js 6. - С. 39-40.

48. Способы получения чугуна заданного хпмичоск./'о состава для ?ливки изложниц /Лесовой В.В., Курганов В.А., Киосй->в P.E. и др. 'Повышение стойкости нзлоипщ. -Темат.отрасл.сб, /:'.осква,Металлур-1Я. - 1975. - вып.З. - С.23-31.

49. Курганов В.А., Новик В.П., Нескуб Ю.П. Мшсроструктурные осо-¡нности перлитной структуры чугуна различного состава //Материалы Всесоюзн.научн.конф. "Закономерности формирования структуры спла-)в эвтектического типа", Днепровский металлург.ин-т,-1986.-С.60-61.

50. Новая технология получения чугуна оптимального химического )става для отливки изложниц путем обработгл его силлкомарганцем Сраузе Л.А., Лесовой В.В., Курганов В.А. и др. //Цеп.в УкрНШШТИ, 376, Ü 446.

51. Влияние продувки чугунь азотом на усвоение ферросплаь.в и »чество изложниц /Курганов В.А., Данченко H.H., Шарафонов В.М. и др. Металлург.- 1982. - & 3. - С. 32-34.

52. Совершенствование систем планирования производства и учета юхода изложниц /Аптекарь С.С., Воронов М.В..Курганов В.А. и др. 'Сталь. - IS5S. - J2 6. - С. 95-97.

53. Экономические стимулы повышения качества отливок /Курганов ,А.,Воронов М.В.,Стец П.Д. и др. //Литейное производство.-1987.-9. - С.25-26.

54. A.c.I4I730J (СССР). Способ определения относительной толщины стенки термоур^вновешенной литейной mopt.ui/ Абрамов В.В., Курганов В.А. - 1988. .

55. A.c. НИ9263 Л С22С 37/0U. Фосфористый чугун /Баранов A.A., Курганов В.А., Терехова К.С. и др.// Опубл. 1904. Бил. № 46.

Другие авторские свидетельства, относящиеся к томе диссертации; № 1213ч94, - 997986, 755416, 1259678, 865921, 662589, I27I88i

908824, . 722662 , 7936SB, 67ШО, BI4555. 817062, 779391,661«:

Личный вклад автора: (1-7) разработка общего научного направления, анализ, рекомендации; (8, 10, II, 15, 16, 18, 20, 26, 27, 29, 30)разработка основной концепции технологии, участие в ее реализации; (9, 13, 14, 23, 31, 32, 36, 53) научное руководство, участие в разработке методик, экспериментах, анализ результатов, виводы; (12) обоснование химического состава Ч/Щ, разработка основных требований качеству изложниц; (17, 19, 21, 22, 21, 25) участие в постановке задачи, исследованиях, анализе; (28, 35, 37, 39, 41) разработка осцегс направления исследований, участие в экспериментах, анализе и обобщении результатов; (33) участие в выборе номенклатуры литья, раэработк рекомендаций к внедрению изло.лшц из ЧГТ; (34) участие в разраоотке и внедрении, исследование закономерностей кристаллизации, выводы; (38, 40) проведение экспериментальных исследований, участие j анализ результатов; (42) участие в написании глав I, 4, 5, участие в обобщении результатов; (-14, 46, 47'- участие в экспериментах, конструировании, исследовании, обобщении результатов; (45) организация внедрения, оценка эффективности: (48, 49) постановка задачи, обобщенно результатов; (50...52) участие в разраоотке и внедрении изобретений; (43) разработка требований к свойствам материала, участие в ооослце-нии результатов.