Хімічна і фізична неоднорідності та гази у великому сталевому зливку

Анотація

Для створення високотехнологічного обладнання, яке використовують в енергетиці, важкому машинобудуванні, хімії  і транспорті, потрібні унікальні великогабаритні сталеві вироби. Для цього використовують великі ковальські злитки масою до 600 тонн. Однак, збільшення маси зливків призводить до утворення хімічної і фізичної неоднорідності, укрупненню і несприятливому розподілу неметалевих включень, розвитку лікваційних дефектів, які знижують міцність і експлуатаційні характеристики металу. У зв'язку з цим якість поковок і готових деталей, виготовлених з таких зливків, не завжди задовольняє вимогам, що пред'являються, а втрати металу, у вигляді технологічних відходів та браку, досягають значних величин. Позацентрова зональна ліквація і, особливо найбільш небезпечний її різновид – шнури, суттєво знижують якість і рівень властивостей виробів, виготовлених з великих сталевих зливків. У зв'язку з цим в роботі представлені результати досліджень структури, розподілу газів, фізичної і хімічної неоднорідностей по перетину і висоті злитка масою 140 тонн, який відлитий у вакуумі зі сталі 25ХН3МФА.
Показано, що залежно від температурно-часових умов тверднення зливка, серед яких визначальним є інтервал кристалізації (зумовлений хімічним складом сталей), інтенсивність охолодження у різних макрооб’ємах по висоті і перетину зливка, температурний градієнт перед фронтом кристалізації, розчинність ліквуючих елементів і вміст газів в розплаві тощо. Виходячи з цього при розробленні технології виготовлення великих зливків для забезпечення їх якості, оптимальної структури і властивостей слід враховувати  не тільки їх габаритні розміри, але й сукупність впливу вказаних термокінетичних параметрів на процеси кристалізації, формування дендритної структури, прояви ліквації в різних макрооб’ємах зливка.