автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии полунепрерывной разливки никеля на базе технических решений процесса непрерывной разливки стали

'магнитогорский ордена пудового красного знамени

гордо - мешдушинзкий институт им. г.и.носова

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ НИКЕЛЯ НА БАЗЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

Специальности 05.16.02 - Металлургия черных металлов 05.16.04 - Литейное производство

На правах рукописи

АЛЕКСЕЕВ Александр Дмитриевич

УДК 669.245:621,74,047;62/745.65

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск 1990

/

Работа выполнена в Магнитогорском ордена Трудового Краоно-го Знамени горно-металлургическом институте им. Г.И.Нооова ,

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Миляев А.Ф.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профеосор Стомахин А.Я.,

кандидат технических наук, доцент ; Никулин А.Ю.

Ведущая организация: Орский завод по обработке цветных металлов.

Защита состоится " 27 " декабря 1990г. в 15 чаоов на заседании специализированного совета К 063.04.01 в Магнитогорском горнэ-металлургическом институте (455000, Магнитогорск, пр.Ленина, 38)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " 26 " ноябся 1990г.

Ученый секретарь

специализированного 3-Н>Селиванов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рад отраслей электроники, химии, ма-юстроения и оборонной промышленности нуждается в продукции дикаля высокой чистоты. В пашей страде различна школя стропленной чистоты различных марок осуществляется технологичес-устареЕшим способом наполнительного литья в излошпщы, что ужит причиной повышенного брака продукции и низкого техноло-геского выхода годного.

Неоспоримым преимуществом по сравнению с наполнительным гьем в изложницы обладает процесс полунепрерывного и непре-впого литья. Попытки осуществления процесса полунепрерывной зливхш никеля в нашей страна были безуспешными. Исследовате-'■л не удалось решить ряд технологических проблем: выбор тем-ратуры перегрева никеля, защита расплава в печи и кристалла-торе, режим охлаадения заготовки и др.

Разработка способа полунепрерывного литья прздусматрщза-проведение исследований по выбору реящмоз плавки, способу гкислення.и модифицирования расплава, определению рациональ-х режимов литая и охлавдения заготовки, подбору состава флю-для защиты металла в кристаллизаторе.

Работы выполнена в соответствии о координационным планом учно-исследовательских работ АН СССР по направлению 2.25.1.5. азработка теоретических основ управления процессами формиро-Ш1я отливок с применением внешних воздействий" на 1986-1990гг.

Цель ваботн. Разработка технологии плавки, раскисления, дифицирования и полунепрерывного литья заготовки из никеля ркп Ш?, диаметром 100 мм в вертикальный в о.п о о хл ажда емый кра-

оталлизатор о обеспечением ее качества и получением продукф удовлетворяющей требованиям ГОСТ 2179-75.

Научная новизна работы. Разработана методика ьыбора ра^

нирующах элементов для никеля промышленной чистоты.

Составлены ряды рафинирующих элементов, позволяющие вы< рать активные металлы, обеспечивающие необходимые свойства : готовки (раскислители, нитридообразующие, десульфураторы, м< фикаторы для расплава никеля).

Установлены расхода и соотношения рафинирующего компле; для достижения модифицирования литой структуры ш ля промышленной чистоты.

Определена степень влияния технологических факторов, <л держания газов в процессе плавки никеля на качество литой з; товки.

Найдены рациональные технологические режимы произведет: слитков из никеля диаметром 100 мм способом полунзпрерывпой разливки, обеспечивающие получение качественной заготовки.

Предложена методика выбора и подобран состав флюса для щиты расплава никеля в кристаллизаторе.

Практическая ценность. Разработан технологический проц полунепрерывного литья слитка 0 100 мм из никеля марки НП2 вертикальный кристаллизатор. Установлен технологический рея ведения плавки в печи ИНК-0,75 и обработки расплава раскисл

нимальное газосодеркание и загрязненность никеля неметаллич кими включениями. Получена продукция, соответствующая требе ниям ГОСТ 2179-75. Технологический выход годного проката вс рос до 95...96$ по сравнению о 60...80$ при обработке загоа

щим-модифвдирующим комплексом

ж, получению: наполнительным литьем. Проведена классификация и шсание дефектов, образование которых-азоачозно при нарушении тех-элогических ромбов плавки, раскисления и разливки николя спосо-зм полунепрерывного литья. Составлена таблица по видам брака и зособам его устранения. Разработана технологическая инструкция а плавку и литье заготовок диаметром 100 кд из никеля марки НП2. азработап и опробован состав защитного покрытия расплава пике ля кристаллизаторе. По разработанной технологии отлито 34 заготов-и длиной 3,5...3,8 м. Экономический ефЬект от внедрения новой ехпологш составит 250 руб. на топну продукция. На основании раз->аботаннсй технологии полунепрерывной разливки'задало техническое ¡адание па проектирование участка полунепрерывного литья' никеля сяя Тайского завода по обработке цветных металлов.

Аттобаотга г.аботн. Основные положения диссертационной работы кмюишы и обскдены на 6 Всесоюзных, республиканских, отраслевых шв$ереициях: "Реоурсосбарегаищао технологии в литейном произ-зодстве" (Орджоникидзе, 1983 г.), "Обобщение опита работы молодых ученых, инженеров и рабочих черной металлургии по экономии материальных и энергетических реоурсов" (Донецк, 1989 г.), "Прогрессивные процессы плавки и литья цветных металлов и сплавов" (Артемовен, 1989 г.), "Прогрессивные технологии производства литых заготовок" (Челябинск, 1983 г.), "Пути предупреждения, сокращения и ликвидации дефектов сталей и сплавов" (Свердловск, 1990 г.), _ "Повышение технического уровня и совершенствование_технологических процессов производства отливок" (Днепропетровск, 1990 г.); на конференциях молодых специалистов 113. им. В. И. Лешка (Магнито-' Х'орск, 1988 г.), на ежегодных научно-технических конференциях М1Ш им.Г.И.Носова (Магнитогорск, 1988 г.).

- 6 -

. .. . "Ч

Публикации. По материалам диссертации опубликовано в откры: печати 7 работ, рекламный проспект разработанной технология, noj чено 3 положительных решения на выдачу авторского свидетельства.

Объем работы. Диссертация изложена на 198 страницах машине пзеного текста и состоит из введения, четырех глав, общих вывод« и приложений. Работа содержит 57 рисунков, 13 таблиц. Список использованных источников состоит из 94 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРШИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность, сфорлулирована цель, научная новизна и практическое значение работы.

ВЫБОР РДСКИСЛИТЕЛЕЙ И. МОДИФИКАТОРОВ ДЛЯ РАСШИВА НИКЕЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ чисцшы

Плавка никеля полунепрерывным способом происходит в открытс индукционной канальной печи, оснащенной ллтаиной коробкой со стс порнш механизмом. Разливка ведется на вертикальной литейной мал не с водоохлг'дцаемьм кристаллизатором.

Для осусествления процесса полунепрерывного литья необходим перегрев расплава на 50...80°С выше, чем при разливке ;шкеля в изложницу. Увеличение температуры перегрева расплава, и длительно тн плавки Щ)иводит к повышенному содержанию растворенных газов и неметаллических включений. Все это уменьшает пластичность металл и приводит к образованию трещий при обжатии заготовки или обрыву проволоки при последующем волочении. Избавиться от этого можно раскислением расплава. Традиционный раскисляющий комплекс -Sí-Mj, применяемый для наполнительного литья, не обеспечивает требуемого качества заготовок. Они имели транокриоталлическую структуру, а также часто были поражены сотондай пузырями.

Разработаны критерии по выбору рафинирующих элементов для ни-яя промышленной чистоты. Данпые положения дополняют методику, едложенную проф.Б.Б.Гуляевш, по выбору легирующих комплексов я сплавов металлов с целью придания им специальных свойств оррозионпо- а износостойкость, жаропрочность, хладостойкость т.д.).

Положения, позволяющие выбрать активные элементы для обработ-; расплава никеля промышленной чистоты, следующие:

1. Стандартное изменение энтальпии образования оксидов и 'льфидов рафинирувдтос элеменюв должно быть больше, чем уЛ/Ю, № в два и более раз.

2. Стандартное изменение энталыши образования 1Ш трэдов рафи-трующих элементов должно быть больше или равно наименьшей Л Нгяг стивных элементов раскислителей и досулн&урагоров.

3. Ратинирующие элементы пе должны образовывать вредные сое-гае ния. Условия этого:(предельная растворимость элемента в идком никеле) > 5 % ат.; и? (коэффициент распределения) 0,01 %.

4. Температура плавления продуктов взаимодействия вше темпе-агуры кристаллизации жидкого никеля ( ¿„Ш55 °С).

5. Образупциеся примеси должны хорошо удаляться из расплава икеля. Условия этого: небольшая их плотности (у^ 6 г/см3) и ми-шальная работа адгезии к жидкому металлу (А^). Кроме того, про-1укты взаимодействия не должны испаряться и возгоняться при темпе-)атурах расплава и не должны разрушаться при последующей деформа-цга литой заготовки.

6. Модифицирующее действие элементов должно проявляться в гагибпции и инверсии. Для осуществления ингибищга вызывающие ее Юбавки должны обладать достаточно мальм критерием распределения

Г,..90-Ю~3) в никеле.

Модификаторами-инверсорами является активные элементы, цре дотвращаадие ввделоние из расплава вредных простых немоталличес ких включений С^/¿0,^8^0,^0^¿Ог), а также их комплексов ел связывающие эти включения в комплексные, обладающие физико-хими ческши свойствами ) отвечающие критериальным.

7. Рафинируицие элементы не должны быть слишком дорогими дефицитными.

Проведенный анализ по перечисленным критериям металлов периодической системы Д.И.Менделеева позволил разделить активные элементы на пять групп по характеру воздействия на расплав и кристаллизующийся металл. Первые три группы элементов расположе нн в порядке уменьшения их воздействия на примеси в расплаве никеля. Последние два ряда элементов расставлены по увеличению их стоимости: раокислители - десульфурато-

ры , Унитридообразующие - М, Тс

модификатора ингибиторы

Во,В А,Ух модификаторы ичве

сорн -М^Са,Тс ,Ва%Ьа, У.

Проведанный анализ и литературные данные о влиянии алвдгаи на свойства никеля дают основание выбрать рафинирующий комплекс из элементов

для обработки расплава никеля промышленной чистоты. Подробные исследования предложенного комплекса элемент на технологичность применения, проявление модифицирущего эффек та, структуру литой заготовки и механические свойства продукции из никеля марки НП2 не проводились и это стало предметом настоя щей работы.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ ЛИТЬЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

Для предварительного определения технологических режимов гунепрершшой разливки никеля в слитки диаметром 100 т и выяо-шя взаимного влияния параметров необходимо проведение математи-;кого моделирования процесса.

ЗатверцеваЕие круглой заготовки из никелы промшленной чис-?ы, получаемой методом полунепрерывного литья, кристаллизунцей-при постоянной температуре могло описать, применяя приближение эфана.

Решение задачи затвердевания цилиндрической заготовки осу-зтвлялось методом конечных разностей на ЭВМ ДВК "Электроника -07-02". Исследовалось влияние на скорость кристаллизации и яаадения заготовки: температуры разливки, скорости вытягивания готовки, интенсивности теплоотвода в зоне вторичного охлаждения ВО). Численное решеняе задачи теплопроводности позволило опредать температурные пата в продольном сечении заготовки при раз-чннх технологических режимах вытягивания и охлаядешя отливки.

Сравнение полученных кривых затвердевания и охлаждения дало. аможность определить пределы изменения технологических факторов, и которых формируется лунка жидкого металла, невыходящая за пре-лы ЗВО. Рекомендуемые технологические режимы полунепрерывного тья, полученные на основании математической модели следующие: млература литья, °С - 1520...1650; скорость вытягивания заготов-, м/мин - 0,2...0,7; режим охлаждения под кристаллизатором -1 здушно—при нудительный.

Среднее значение температуры разливки никеля, определенное i основании математического расчета, находится выше реальных тем-iparyu заливки никеля в изложницу, поэтому для обвспечоття

качества слитка важно знать изменение концентрации газов в расш ве за период плавки и после обработки жидкого никеля рафинирующи комплекс ом - алшиний-магний. .

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ 1ЕХН0Л01ИЧЕСШ ПАРАМЕТРОВ И ПРИМЕСЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ В НИКЕЛЕ 111 ЕГО ГА30С0ДЕРКАШЕ

За время плавки и перегрева никеля существует опасность уве личзпия газосодержания расплава, поэтому важно изучить влияние технологических параметров (времени выплавки, температуры разлш кд, расхода ра$инирулцего комплекса) на данный фактор.

В период плавки растворимость кислорода в расплаве огранич) вает содержание углерода в никеле. Для промышленных условий най; на зависимость, концентрации [О]овц. от содержания углерода ЕС) при температуре расплава 1530...1580 °С. Уравнение регрессии до стоверно с вероятностью 95 % отражает данную зависимость, если концентрация углерода не превышает 0,04 %.

С01ощ. 0,19-е ^ Г}1*о,66, /1 - (4)

В зависимости от длительности плавки {Т,%) и температуры металла (°С) концентрация кислорода в никеле может быть раз личной, что определяет соответствующий расход раскисляющего комплекса

Ео1сщ -¿,3■ 103+2,1-Ю'Ч, ■ Г-0,91; /¿-'¿/3. (5)

Ограничивая время выплавки металла не более 1,5 ч без нарз ния технологии плавки, можно гарантировзать низкое в стабильное держание кислорода после раскисления (¿07<*у. 0,004 %) при суш ной расходе ртаииния я магния более 0,95 кг/т.

Повышение температуры расплава способствует увеличению со; жания кислорода в металле, что описывается статистически досто!

м уравнением регрессии:

[0]с^. Г >{?1?3; /--3,93, (6)

Плавка никеля заканчивается вводе« в металл раскислявще-моди-ицируицего комплекса /¡С- Влияние суммарного расхода алшиния магния (^ ( кг/т) на общэ.в содержание кислорода в ника-

в описывается гиперболической зависимостью

Зная остаточное содержанке алшиния п магния в никеле, воз-южно осуществлять прогноз концентрации связанного кислорода. Доведенная математическая обработка полученных значений ь/Яр)» %) и общего содержания кислорода позволяет записать достоверное уравнение регрессии (/°= 95 %)

[О^г^/О'-тЮ*/^^}, 4**0.72-/0,3, (8)

Рациональная суммарная остаточная концентрация раскислителай

Ш]

и [И^]лежит в пределах 0,1...0,12 %, что обеспечивает содержание кислорода в пределах 0,0035...0,0016 %. Дальнейшее увеличе- ' ние остаточной концентрации активных элементов не дает ожидаемого снижения концентрации растворенного в никеле кислорода.

Азот незначительно поглощается никелем, выплавляемым в печи ИНК-0,75 под кислым покровным пиаком. Изменение концентрации азота щи времени плавки никеля от 0,75 до 3 ч я выдержка более 12 ч может быть представлено в виде достоверного уравнения регрессии с вероятностью 95 % •

М--157Ю3*7,0Ю~'% Г--0,22: у2,01. (9)

Исследование влияния технологических факторов на увеличение концентрации водорода в расплаве никеля проводили на индукционной печи ИСТ-0,06. Определяющими факторами являются: наличие

открытых участков расплава, незащищенных шлаком и температура j пяава я шлака. При увеличении температуры жидкого никеля выше 1590 °с и шлака выше 1450 °С происходит усиленное поглощение вс рода расплаваа никеля через слой шлака. Ведение плавки в темпер тура си интервале 1540...1580 °С под кислш шлаком существенно о гагчнвает скорость поступления водорода в расплав и концентрация водорода не превышает 2,5 см3/Ю0 г металла.

Использующиеся для обработки расплава никеля рафинирувдив элементы оказывают, влияние не только на расплав, но к на криста лизущийся металл. Часть элементов растворяется в матрице и мож выделяться по границам кристаллов в процессе затвердевания. Другая часть элементов образует неметаллические включения, кото pjD, являясь зародшами твердой фазы, могут изменять характер к; стахлнзации, образуя мелкозернистую структуру заготовки, и влия' на цвханичоские свойства слитка и продукции. Для отработки раци< нальной технологии полунепрерывной разливки необходимо выяснить степень воздействия кавдого технологического Фактора на качеств< слитка и продукции.

ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОШИ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЫ ЗАГОТОВОК даАМЕЖМ 100 мм ИЗ НИШИ МАШИ НП2

Отработку технологии проводили на слитках диаметром 163, t затаи 100 ш. Последний диаметр использовался при. отработке про-ышяэнной технологии литья.

Отлитые слитки подвергали контролю по химическому составу, макроструктуре, геометрическим размерам и качеству поверхности.

Макроструктуру слитков изучали по темдлетам, вырезаннш из тела слитков. При этсм оценивались такие характеристики структур как плсвддь мелкозернистой зоны (<&.), площадь зоны столбчатых

крястахлов {Ser.), суммарная длина радиальных осевых трещин (//>)

и средний размер макрозерна (с/).

Для получения качественной заготовки были отработаны рациональные параметры технологии полунепрерывной разливки. С этой целью провели восемь опытных плавок по плану дробного факторного эксперимента типа 2Оценивали следующие параметры технологии: скорость вытягивания заготовки ( X/, м/мкн), расход алшиния {Хг, кг/т) и магния (Xjt кг/т) для раскисления и модифицирования расплава, давление воды в кристаллизаторе (/у, 10~3МПа), температуру металла.в начале разливки (А/, °С). Матрица планирования представляла собой четверть-реплику со следующими генерирующими соотношениями: Х¥= Xi X¿' Xj и Xf = X/Xj . Обработка экспериментальных данных на ЭВМ EC-I020 дала ряд уравнений регрессии, связы-

вашцих параметры макроструктуры с параметрами технологии &г --22.23 -1228Xt' 15М * 97</Х}-1/,2SXV -W.fXs -- 1122X,X¿ + 11,35 ХЛ3 (10)

Ser -- 79,53+{0.99Xt-13,*/2Хг -тх> * 9,97X* +1106Xs ' * 11.49Y,Хг - 1/,SSX¿Xj (II)

Lf, --20,25-17,5X1 Ч3.5Х.Ч +f6,SX-r (12)

Из исследуемых заготовок отбирали пробы на механические испытания (прочность на разрыв , МЛа) и относительное сужение %). Уравнения корреляционной связи этих параметров имеют вид

6а '-22,61 * 16,Ч2Хг SóXj (13)

у -25,43 *$,7Хг +9JXí (14)

Анализ уравнений показывает, что повышенный расход раскислите-лей положительно влияет на макроструктуру (измельчают ее) и механические свойства образцов.

Было изучено влияние расхода и соотношения алшиния и магния на изменение макроструктуры (рисунок). Из рисунка видно, что

Влияние расхода и соотношения алюминия и магния на площадь мелкозернистой зоны заготовки из никеля

площадь мелкозернистой структуры в темплетах тлеет ярко выраженный максимум как по расходу, так и соотношению раскислителей алюминия и магния. При низких и повышенных расходах алюминия и магния Оле

и соотношениях 2?^—>4 слиток имеет транскристаллическую структуру (см.рис., тешхлет И I, Уе 3). Существует оптимальная область расходов и соотношения двух активных элементов. Цри отношении

= 2...4 и их суммарном расходе 1,1... 1,3 кг/т происходит

9м?

резкое измельчение транскристаллической структуры (рис., темплет й 2).

Для вкяснения процесса модифицирования было проведено изучение характера затвердевания слитков никеля в различных условиях раскисления, а также металлографическое и фрактографическое исследование шлифов от этих темплетов, изломов литых образцов и катанки. Установлено, что при модифицировании расплава никеля изменяется характер затвердевания с последовательного на объемный. Исследования литого образца на растровом электронном микроскопе ЛгОЬ и микроанализаторе 50/1Х показали, что неметаллические включения в этом слитке преимущественно мелкие и имеют размеры 1...3 мкм, глобулярной форды,без огранки, редко встречаются включения размерами 5...10 мкм. Их состав: \ М^О'^г^з » •

Изучение типов кристаллических решеток неметаллических включений, встречающихся в первичных кристаллах и возможных центроз кристаллизации позвслило выделить включения сходные сингониями с твердым никелем. Кубическую сингонию имеют периклаз, сульфид магния и шпипель-алшияат магния. Все эти вклвчокия могут быть модификаторами первого рода. При раскислении расплава никеля одним магнием или алкминием не достигается модифицирующего эффэкта, поэтому можно заключить, что дополнительными центрами чристаллизе-ции может быть шпинель образующаяся при соотношении

2,3...4,0 по диаграмма состоянии № . Экспериментально най-

денное соотношение расходов алшиния и магния входит в теоретическую область существования алшината магния. Также модифицирующее влияние алшиния и магния проявляется в изменении форлы неметаллических включений, преобразовании их от граненой и остроугольной до глобулярной, т.е. их инверсии.

Обработка раоплава никеля рафинирующими элементами с повышен-

ним расходом и отношением £— > 4 (рис..темплет й 3) по сравнению

У"/

о первда темплетсм вызывает некоторое увеличение площади мелкозернистой зоны. Но преобразования столбчатых кристаллов в глсбулярнш

не происходят. Идентификация неметаллических включений метадло-» ' / графическим способом и на микроанализаторе позволила установить

наиболее характерные включения /¡¿20$ ; М^О', . Образование

шпинели алшината магния не происходит. Включения глобулярные

диаметром 2...10 мкм. Включения корунда имеют неблагоприятную

остроугольную и дендритную форму размерами до 10 мкм.

Таким образом, найденное соотношение и раоходц алшиния и

магния позволяют проводить процесо раскиследил и модифицирования

транскристаллической структуры слитка никеля марки НП2 в пределах

остаточного содержания элементов, не превышающих сумму примесей

по ГОСТ 492-73.

ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА ПРОКАТА ТЕШЛ01ИЧЕСКИХ РБ23Ш03 . РАЗЛИВКИ } .

Заготовки из никеля, прошедшие контроль по химическому составу и визуальный осмотр на поверхностные и внутренние дефекты, прокатывали на катанку различных диаметров. Образцы на механические испытания были отобраны из катанки диаметром 7,2 им. Наибольшее влияние на механические свойства катанки никеля оказывает расход

аскислителей-модификаторов и время плавки металла. Заметного влия-ия остальных технологических факторов не было обнаружено, так как итые заготовки о усадочными дефектами, осевши трещинами отбрако-нвались и не попадали в прокатный передел.

При расходе раскислителой 0,5...О,6 кг/т не обеспечивается ;остаточной пластичности катанки. Наибольшее относительное сужение меет катанка, полученная из никеля, раскисленного комплексом ЙС-■ М^ с расходам 1,0...1,2 кг/т. Уравнения регрессии, описывйвдие ¡анные зависимости при расходе комплекса до 1,5 кг/т, имеют вид

Р 11,16'б^ д^С'^), Г--0^5; ¿--3,06; (15)

6в*гО,7 + 3§,5-дГМ+Му), Г--О,¿5-, /¿'-3,02, (16)

Увеличение времени плавки никеля до двух часов при постоянном )асходе к1 и А|| приводит к снижению механических свойств викелэвнх )бразцов. Уравнения регрессии записываются в вцце

у/*Щг-30б-Т. Г---0,26 , />'2,5*; (17)

4 - щг-г » -ом -, /и-- зл

Проведанные механические испытшшя каталки из никеля показа-га, что катанка имеет наибольшую пластичность и среднюю прочность, ¡оответствуюшую ГОСТ 2179-75, полученная из слитков, отлитых в рациональных технологических пределах.

ВЫБОР ПСКРОВНОГО «ЛЮСА ДНЯ ЗАПИТЫ РАСПЛАВА НИКЕЛЯ В КШСТАЛЛИЗАТОНЗ

Разливка расплава открытой струей в вертикальный кристаллизатор ведет к образованию на поверхности заготог -т нлплнвов, оксидна плен и шлаковых включэчий. Для обеспечения высокого качества юверхности слитка применяются защитные покрытия раешюва в ¡фисталлиэаторо.

Анализ известных типов 'защитных смесей выделил ряд теплоизолирующих покрытий металла в кристаллизаторе на основе солей металлов, применение которых возможно при литье тяжелых цветных металло:

Изучение свойств флюсов по температурам плавления и кипения, плотности, лэтучести, жидкотакучести, стоимости, а также опытная разливка никеля в производственных'условиях позволила определить состав флюса, обеспечивающий высокое качество поверхности слитка никеля: rictiÔtQn - 75 %; tia?- 15 %i сажа - 10 %. Расход флюса составил 3...4 кг/т.

Внедрение технологии обработки расплава рафинирующим комплексом M и полунепрерывного литья слитков из никеля диаметром 100 мм позволяет снизить массу литейного возврата, повысить рав- i ншерность механичеоких свойств прутков толстых сечений, улучшить качество поверхности продукции и увеличить ее выход годного до 95...9G %, что определяет значительный экономический эффект разработанной технологии.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе известной методики проф.Б.Б.Гуляева разработаны положения, позволяющие выбирать рафинирующие элементы для обработки расплава никеля промышленной чистоты. Анализ металлов периодической системы Д.И.Менделеева по отношению к чиотому никелю позволил установить следующие элементы, используемые в качестве: раскиолителей - Са Тс-, десульфураторов - ¿а, ¿¡а, fy Y .La у нитридообразующих - M, Ti модификаторов-ингибиторов - модификаторов-инверсоров - 6at La,

2. На основе разработанных положений выбраны рафинирующие елеыенты алюминий и магний, обладающие комплексом положительных

звойств и наименьшей стоимостью. Определено, что для достижения юдиФицирушдего эффекта необходима обработка расплава Ж и ПО с

О

зоотпошешгем 2...4 и суммарном расходом 1,2...1,3 кг/т. Эффект ио~ инфицирования заключается в образовании дополнительных центров кристаллизации на шпинели М^Мг Оу, облэдгщзй с никелем .однотипной кристаллической решеткой, изменении формы (инверсии) остроугольных и граненых неметаллических включений, которые прообразуются в комплексные глобулярной и сфвричоской формы.

3. Методом математического моделирования найдены основные теплотехнические параметры плавки и полунепрерывной разливки никс-ля, которые отработали и уточнены в премнитстшх условиях: врзмп: плавки менее, ч- 1,5; температура литья, °С - 1540. ..1580; рес-хсд алштшя, кг/г - 0,7...0,9; расход магния - кг/т - 0,3...0,4; скорость вытягивания заготовки, м/щхн - 0,2. .,0,4; давление волч в кристаллизаторе, ЫПа - 0,6...1,0; расход воздух? в зона вторичного охлаждения, нэ/шш - 3,0. ..4,0.

4. Разработан новы! состав флюса для защити расгиага никеле, в кристаллизаторе, обеспечивающий высокое качество поверхности слитка, состоящий из Мхг6]0^ - 75 %\1\/а<£- 15 %; са?.а - 10

5. Выход годного возрос от 70...80 %, соответствующий для продукции, полученной из слитков наполнительного литья, до 95...95 % продукции, полученной из полунепрерывно литнх слитков. Экономический эффект от внедрения технология полунепрерывной разливки никеля в слитки диаметром 100 мм состарил 250 руб. па тот^ продукции.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях

1. Алексеев А.Д., Гец Г.Р., Кадигроб А.И. Повышение качества ииш заготовок из чистого шпиля // Прогрессивные технологии производства литых заготовок: Тез.докл.республ.науч.-техн.конф. (19-20 екшя I9B8 г.). Челябинск, 1988. - С.65-66.

2. Алексеев А.Д., Колокольцев В.М., Ыиляев А.Ф. Рациональный ресурс ос берегащий процесс получения литых заготовок из никеля //Ресурсосбарегащпе технологические процессы в литейном произвол стве: Тез.докл.республ.науч.-техн.кон£. (II—13 октября 1988 г.). Орджоникидзе, 1988. - C.I0-II.

■ 3. Полунепрерывное литье круглых слитков из никеля. Ыиляев АЛ., Селиванов E.H., Алексеев А.Д; и др.// Бш.ЦНИИИТЭЩ. - 1989. -№ 10. - С.31-33.

4. Алексеев А.Д., 'Колокольцев В.М., Кадигроб А.И. и др. Кристаллическое строение и дефекты заготовок из ткет, подучеши способом полунепрерывного литья // Цветные металлы, 1990, Je 3,17

5. Заявка tö 4683443/31-02/059443 от 25.04.89 г. Способ полунепрерывного литья никеля. Решение о выдаче авторского свидетель! ва от 19.10.89. Алексеев А.Д., Ыиляев А.Ф., Кадигроб А.И.

6. Алексеев А.Д., Колокольцев В.М., Мяляев А.Ф. и др. Выбор раскислителей и модификаторов для чистого никеля. - Магнитогорск 1989. - 8 с. Рукоп.продет.Магнитогорским горпо-ыоталлургичеокш. ин-тш. Депоп. в ЦНШЩВВШЕТ экономики и иифорцецни 15.03.89,

№ I8v. J. •

7. Алексоев А.Д., Милнов A.S., Селиванов В.Н. к др. Пути lip

дупревдения и сокращения дефектов при полунепрерывной разливке

слитков никеля // Пути предупреждения, сокращения и ликвидации

дефектов сталей и сплавов: Тез.докл.науч.-техн.конф. (октябрь 1990 г.): Свердловск, 1990. - С. 30-31,

8. Алексеев А.Д., Миляев А.ф., Селиванов В.Н. и др. Модифицирование литых заготовок из никеля промышленной чистоты. //Повышение технического уровня и совершенствование технологических процессов производства отливок: Тез.докл.реопубл.науч.техп. конф. (ноябрь 1990 г.). Днепропетровск, 1990.

9. Заявка № 4704160/31-02/081699/ от 14.06.90. Злюс для полунепрерывного и непрерывного литья слитков никеля. Алексеев А.Д., Селиванов В.Н., Миляев А.Ф. и др. Решение о выдаче авторского свидетельства от 07.02.90 г.

10. Заявка № 4716819/02/059163 от 25.04.89 г. Способ полунепрерывного литья никеля. Селиванов В.Н., Миляев А.Ф., Алексеев А.Д. и др. Решение о выдаче авторского свидетельства от 01.02.90 г.

11. Алексеев А.Д., Миляев А.ф., Селиванов В.Н. Полунепрерывная разливка никеля в слитки различного сечения. Реклама // Цветнчч металлы. 1989. № 10. - 2 с.