Нові електронно-променеві технології та обладнання для одержання високоякісних злитків легованих сталей та сплавів - Автореферат

Потреба цих галузей промисловості в металах і сплавах, здатних працювати при високих і низьких температурах, у високому вакуумі й агресивних середовищах, тривалий час витримувати динамічні і статичні навантаження, може бути задоволена лише на основі удосконалювання технологічних процесів виробництва сталей і сплавів. При переплавленні заготовки, що витрачається, в кристалізатор не забезпечується повною мірою видалення неметалевих включень і практично виключається активний вплив на рідкий метал, а продуктивність обмежується умовами кристалізації рідкого металу, що забезпечують одержання бездефектної структури злитка. Патона НАН України відповідно до планів науково-дослідних робіт у рамках таких тем: 58/34-П “Електронно-променеве переплавлення поверхневого прошарку злитків жароміцних нікелевих сплавів” (1991 р.), 58/195 “Розробити і впровадити екологічно чисту та безвідхідну технологію виробництва литих заготівель і злитків із нікелевих і титанових сплавів” (1992 - 1995 р.), 58/4 “Вивчення закономірностей видалення легуючих компонентів і домішок при ЕПП із проміжною ємністю й одержання регламентованої структури в злитках із жароміцних сталей і сплавів на основі титану” та 58/5 “Вивчення процесів рафінування і кристалізації при ЕПП із проміжною ємністю кольорових, тугоплавких, високореакційних металів і сплавів на їхній основі і розробка устаткування і технологічних процесів одержання з них заготівель і злитків із гарантованим хімічним складом” (1996 - 1999 р., № держреєстрації 0198U000090). Метою дисертації є створення нових технологій електронно-променевої плавки з проміжною ємністю, що забезпечують одержання високоякісних злитків легованих сталей і сплавів, а також нового покоління великотоннажного електронно-променевого устаткування великої потужності для реалізації цих технологій у промисловому масштабі. , де V1, V2, V - обсяги рідкого металу в плівці на торці заготовки, у проміжній ємності й у кристалізаторі відповідно, м3; C0, C1, C2, C3 - концентрації домішки в заготовці, що витрачається, у плівці на торці заготовки, у проміжній ємності й у кристалізаторі відповідно, моль/м3; q1, q2, q3 - втрати металу на випар на кожній із стадій рафінування; S0, S1, S2, S3 - площа поперечного перетину заготовки, що витрачається, поверхні торця заготовки, проміжної ємності і кристалізатора відповідно, м2; v - швидкість плавки, м/с; П1, П2, П3 - питомі потоки домішки через міжфазну поверхню для кожної із стадій рафінування, моль/с.(7) з коефіцієнтом теплопередачі a, що залежить від поточної температури донної поверхні злитка; на вільній поверхні рідкої металевої ванни (z = x(t)) питомий потік тепла в рідкий метал, повязаний із радіаційними втратами на звід камери, поверхневою щільністю джерела електронно-променевого нагріву і теплотою, що надходить разом із краплями розплаву металу Для одержання в електронно-променевих печах плоских злитків з однорідною бездефектною литою структурою і мінімально можливим розміром зерна була розроблена технологія ЕППЄ з порціонним заливанням рідкого металу в прямокутну ізложницю, що реалізується в такий спосіб: рідкий метал заготовки, що витрачається, накопичується в проміжній ємності і періодично зливається в горизонтально розташований кристалізатор невеличкими порціями, що цілком покривають вільну поверхню формованого злитка. Таким чином, при порціонному засобі одержання злитків можна досягти більш високих швидкостей наплавлення - до 15 мм за хвилину, ніж при безупинному (~ 2 мм за хвилину). Властивості конструкційних сталей багато в чому залежать від зниження змісту в них газів, шкідливих домішок і неметалевих включень, а також щільної бездефектної структури злитка. Для злитка діаметром 400 мм із сплаву ЭП975 характерний більш низький ступінь мікронеоднорідності в порівнянні зі злитком, виплавленим із тієї ж швидкістю в печі ВДП, про що свідчать достатньо низькі коефіцієнти ліквації, що особливо важливо для розподілу ніобію і вольфраму, що зміцнюють g?-фазу.Тому були проведені дослідження енергетичних параметрів електронно-променевих установок із проміжною ємністю з аксіальним і радіальним нагріванням (табл. При товщині прошарку металу в проміжній ємності 30 мм втрати енергії розподіляються в такий спосіб: від бічної стінки 11... Такий розподіл тепловтрат пояснюється наявністю зони щільного контакту гарнисажу металу до бічної стінки проміжної ємності, що охолоджується водою, тоді як у донній частині її між дном і гарнисажем є зазор. Радіаційна енергія, сприймана опорною плитою електронно-променевого нагрівача від розплаву металу проміжної ємності і кристалізатора, а також від заготовки, що переплавляється, складає 18... В звязку з цим для вибору оптимальних розмірів проміжної ємності практичний інтерес подає вивчення залежності питомої витрати енергії на нагрів розплаву від висоти прошарку гарнисажа.Виконано аналіз промислового виробництва сталей і сплавів методом електронно-променевої плавки. Електронно-променева плавка з проміжною ємністю дозволяє здійснювати прецизійний контроль ч