Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья

Предложена новая технология получения крупногабаритных фасонных заготовок массой 0,6 т методом центробежного электрошлакового литья из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ. Разработаны основные параметры технологии: система и качество флюса, используемого при переплаве расходуемых электродов; электрическ...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Скрипник, С.В., Чернега, Д.Ф., Горячек, А.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2009
Назва видання:	Процессы литья
Теми:	Новые методы и прогрессивные технологии литья
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/114094
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья / С.В. Скрипник, Д.Ф. Чернег, А.В. Горячек // Процессы литья. — 2009. — № 1. — С. 28-33. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-114094
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1140942017-03-01T03:02:09Z Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья Скрипник, С.В. Чернега, Д.Ф. Горячек, А.В. Новые методы и прогрессивные технологии литья Предложена новая технология получения крупногабаритных фасонных заготовок массой 0,6 т методом центробежного электрошлакового литья из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ. Разработаны основные параметры технологии: система и качество флюса, используемого при переплаве расходуемых электродов; электрический режим переплава; способ заливки шлакометаллического расплава во вращающуюся форму; режим вращения формы и др. Показано влияние количества используемого флюса на процесс затвердевания крупногабаритной отливки сложной формы. Предложена конструкция комбинированной стальной формы. Исследованы механические свойства опытных отливок. Запропонована нова технологія отримання великогабаритних фасонних заготівок масою 0,6 т методом відцентрового електрошлакового лиття з жароміцної сталі 15Х12Н2МВФАБ. Розроблені основні параметри технології: система та якість флюсу, який використовувається при переплаві витратних електродів; електричний режим переплаву; спосіб заливки шлакометалевого розплаву у форму, що обертається; режим обертання форми та ін. Показано вплив кількості флюсу, який використовувається на процес твердіння великогабаритних виливків складної форми. Запропонована конструкція комбінованої сталевої форми. Досліджені механічні властивості дослідних виливків. New technology of receipt of the large shaped purveyances mass of 0,6 t is offered by the method of the centrifugal electroslag casting from heatproof steel of 15Х12Н2МВФАБ. The basic parameters of technology are developed: system of gumboil, in-use at the remelt of consutrodes; electric mode of remelt; method of inundation of slag-metal fusion in the revolved form; mode of rotation of form and other. Influence of amount of in-use gumboil is rotined on the process of thermosetting of the large founding of difficult form. The construction of the combined steel form is offered. Mechanical properties of the experimental foundings are investigational. 2009 Article Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья / С.В. Скрипник, Д.Ф. Чернег, А.В. Горячек // Процессы литья. — 2009. — № 1. — С. 28-33. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0235-5884 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/114094 669.187.56 ru Процессы литья Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Новые методы и прогрессивные технологии литья Новые методы и прогрессивные технологии литья
spellingShingle	Новые методы и прогрессивные технологии литья Новые методы и прогрессивные технологии литья Скрипник, С.В. Чернега, Д.Ф. Горячек, А.В. Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья Процессы литья
description	Предложена новая технология получения крупногабаритных фасонных заготовок массой 0,6 т методом центробежного электрошлакового литья из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ. Разработаны основные параметры технологии: система и качество флюса, используемого при переплаве расходуемых электродов; электрический режим переплава; способ заливки шлакометаллического расплава во вращающуюся форму; режим вращения формы и др. Показано влияние количества используемого флюса на процесс затвердевания крупногабаритной отливки сложной формы. Предложена конструкция комбинированной стальной формы. Исследованы механические свойства опытных отливок.
format	Article
author	Скрипник, С.В. Чернега, Д.Ф. Горячек, А.В.
author_facet	Скрипник, С.В. Чернега, Д.Ф. Горячек, А.В.
author_sort	Скрипник, С.В.
title	Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья
title_short	Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья
title_full	Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья
title_fullStr	Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья
title_full_unstemmed	Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья
title_sort	разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15х12н2мвфаб методом центробежного электрошлакового литья
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Новые методы и прогрессивные технологии литья
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/114094
citation_txt	Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья / С.В. Скрипник, Д.Ф. Чернег, А.В. Горячек // Процессы литья. — 2009. — № 1. — С. 28-33. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Процессы литья
work_keys_str_mv	AT skripniksv razrabotkatehnologiipolučeniâfasonnyhzagotovokizžaropročnojstali15h12n2mvfabmetodomcentrobežnogoélektrošlakovogolitʹâ AT černegadf razrabotkatehnologiipolučeniâfasonnyhzagotovokizžaropročnojstali15h12n2mvfabmetodomcentrobežnogoélektrošlakovogolitʹâ AT gorâčekav razrabotkatehnologiipolučeniâfasonnyhzagotovokizžaropročnojstali15h12n2mvfabmetodomcentrobežnogoélektrošlakovogolitʹâ
first_indexed	2025-07-08T06:56:01Z
last_indexed	2025-07-08T06:56:01Z
_version_	1837060862121082880
fulltext	28 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 1 НОВЫЕ МЕТОДЫ И ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ УДК 669.187.56 С. В. Скрипник, Д. Ф. Чернега, А. В. Горячек* НПФ «Титан», Киев, Национальный технический университет Украины «КПИ» , Киев ГП НПКГ «Зоря» - «Машпроект», Николаев РАзРАбОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ФАСОННЫХ зАГОТОВОК Из жАРОПРОЧНОй СТАЛИ 15Х12Н2МВФАб МЕТОДОМ цЕНТРОбЕжНОГО эЛЕКТРОшЛАКОВОГО ЛИТЬЯ Предложена новая технология получения крупногабаритных фасонных заготовок мас- сой 0,6 т методом центробежного электрошлакового литья из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ. Разработаны основные параметры технологии: система и качество флю- са, используемого при переплаве расходуемых электродов; электрический режим пере- плава; способ заливки шлакометаллического расплава во вращающуюся форму; режим вращения формы и др. Показано влияние количества используемого флюса на процесс затвердевания крупногабаритной отливки сложной формы. Предложена конструкция ком- бинированной стальной формы. Исследованы механические свойства опытных отливок. Запропонована нова технологія отримання великогабаритних фасонних заготівок масою 0,6 т методом відцентрового електрошлакового лиття з жароміцної сталі 15Х12Н2МВФАБ. Розроблені основні параметри технології: система та якість флюсу, який використовувається при переплаві витратних електродів; електричний режим переплаву; спосіб заливки шла- кометалевого розплаву у форму, що обертається; режим обертання форми та ін. Показа- но вплив кількості флюсу, який використовувається на процес твердіння великогабарит- них виливків складної форми. Запропонована конструкція комбінованої сталевої форми. Досліджені механічні властивості дослідних виливків. New technology of receipt of the large shaped purveyances mass of 0,6 t is offered by the method of the centrifugal electroslag casting from heatproof steel of 15Х12Н2МВФАБ. The basic parameters of technology are developed: system of gumboil, in-use at the remelt of consutrodes; electric mode of remelt; method of inundation of slag-metal fusion in the revolved form; mode of rotation of form and other. Influence of amount of in-use gumboil is rotined on the process of thermosetting of the large founding of difficult form. The construction of the combined steel form is offered. Mechanical properties of the experimental foundings are investigational. Ключевые слова: центробежное электрошлаковое литье, жаропрочные стали, механиче- ские свойства, корпусные детали газовых турбин. Метод центробежного электрошлакового литья (ЦЭШЛ) получает широкое распро- странение в ряде отраслей машиностроения [1-3]. Высокие требования к качеству и свой- ствам высоколегированных жаропрочных сталей обусловили использование этого метода и в газовых турбинах, и установках. Одним из сложных по конфигурации изделий в газовых турбинах является корпус ком- прессора, который в настоящее время изготавливается с помощью довольно трудоемких сварнодеформационных технологий с продолжительным циклом изготовления. С целью сокращения цикла изготовления, повышения надежности и снижения се- бестоимости была опробована новая технология получения заготовок этого изделия методом ЦЭШЛ. Новые методы и прогрессивные технологии литья ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 1 29 Отливки получали на центробежной электрошлаковой установке ЦЭШЛ-1 [4]. В ка- честве расходуемых электродов использовали стержни диаметром 200 мм и длиной 2000 мм из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ (ЭП517-Ш), полученные заливкой в стальные кокили металла открытой выплавки. Расходуемые электроды переплавляли в плавильной емкости под флюсом системы СаF 2 -Al 2 O 3 -CaO-SiO 2 (АНФ-295), футеро- ванной магнезитовым кирпичом. Этот флюс имеет низкое содержание (10-12 %) хими- чески активного по отношению к магнезиту фтористого кальция. Ток переплава рас- ходуемых электродов составлял 5,5-6,0 кА; напряжение на шлаковой ванне — 45-48 В; частота вращения кокиля — начальная 60 об/мин, основная — 200 об/мин. Конфигурация отливки характеризуется сложными конструктивными элементами. Чтобы обеспечить получение фасонной отливки без литейных дефектов с однородным кристаллическим строением, высоким и равномерным уровнем механических и служеб- ных свойств потребовалось разработать ряд технологических мероприятий. Конструкция опытных отливок характеризуется большими коэффициентами габарит- ности K v =V отл /М отл (где V отл — объем, а М отл — масса отливки) и приведенными толщинами Х=V отл /S отл (где S отл — ее поверхность). Развитая внутренняя поверхность таких отливок вызвала необходимость в формировании на ней обогревающего слоя шлака значитель- ной толщины, предотвращающего образование усадочных дефектов и встречного фрон- та кристаллизации. В связи с этим после заливки из тигельной печи во вращающуюся изложницу шла- кометаллического расплава потре- бовалась подача дополнительной порции шлака (рис. 1). Шлак был приготовлен в отдельной плавиль- ной печи. Ввод во вращающуюся изложницу дополнительной пор- ции высокотемпературного шлака (Т ш =1650-1780 0C) меняет характер затвердевания отливки по сравне- нию с затвердеванием под неболь- шой толщиной (h) шлака (рис. 2). Увеличивается градиент темпе- ратур G в металлической ванне, незначительно снижается скорость кристаллизации V, соответственно повышается величина критерия кристаллической структуры G/V. При этом создаются условия для получения сплошной столбчатой структуры радиально- тангенциального направления и условия для последовательного затвердевания от пери- ферии к центру (рис. 3). По конструктивным соображениям данная отливка на наружной поверхности имеет три поперечные реборды различного профиля и два продольных ребра. Все они образуют тепловые узлы, затвердевающие позже остальных элементов отливки. Из-за этого проис- ходит локализация деформации растяжения в результате торможения свободной линей- ной усадки, что может привести к образованию горячих трещин. Поэтому возникла не- обходимость в устранении бассейнов металла, образующихся в процессе затвердевания, путем локального утолщения облицовки в отношении 2,5:1,0 против стенки с относи- тельно малой толщиной (рис. 4). Еще одной особенностью отливки заданной конструкции является сложное температурно-силовое взаимодействие ее с формой в процессе затвердевания и охлажде- ния. Зазор между отливкой и формой в поперечном направлении обеспечивается при всех геометрических параметрах. Графоаналитическое исследование влияния геометрических параметров отливки на величину зазора между соответствующими скосами стальной фор- мы и отливки показало следующее: при углах скосов на ребордах 15-30 0 и выбивке отливки при температурах 700-1000 0C возникает натяг. И только угол скосов, равный 45 0, обеспе- чивает минимальный зазор (1,5 мм) между крайними ребордами (рис. 5). Рис. 1 Фрагмент процесса заливки шлака из двух тиглей 30 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 1 Новые методы и прогрессивные технологии литья Рис. 2. Схема теплофизических условий затвердевания отливок ЦЭШЛ в ко- нечный период кристаллизации при различной глубине шлаковой ванны Рис. 3. Схема кристаллической струк- туры отливки ЦЭШЛ при различной толщине слоя обогревающего шлака, мм: а — 15; б — 40 а б Рис. 4. Схема нанесения теплоизолирующего покрытия для устранения бассейнов металла: 1 – изложница; 2 – отливка; 3 – шлаковая ван- на; 4 – бассейны металла; 5 – теплопокрытие а б Рис. 5. Влияние геометрических параметров отливки ЦЭШЛ на величину за- зора между отливкой и изложницей; заливка при температуре формы +150 0С: 1 — выбивка при температуре отливки 1100; 2 — выбивка при температуре отливки 900; 3 — выбивка при температуре отливки 700 0С Новые методы и прогрессивные технологии литья ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 1 31 Однако утолщение реборд до величины угла 45 0 ухудшает условия затвердевания и создает предпосылки для образования горячих тре- щин. Оптимальным решением по устранению натяга, улучшению условий выбивки отливки, предотвращению торможения свободной ли- нейной усадки явилось использование комби- нированной металлической изложницы с подат- ливыми вставками в районе расположения реборд (рис. 6). В результате такие технологические меры, как заливка дополнительной порции обо- гревающего шлака, регулирование скорости теплоотвода, использование облицованной металлической формы обеспечили получение крупногабаритной отливки сложной конфигу- рации с однородной столбчатой структурой без литейных дефектов. Для реализации процесса была спроектирована и изготовлена литейная металлическая форма, состоящая из верхней и нижней крышек, соединяющих четыре бо- ковые секции. Материал формы – Сталь 20. Толщина стенок формы — 70-105 мм. В результате получена партия фасонных конических заготовок диаметром 890/795 мм, высотой 653 мм и массой 530 кг (рис. 7). Из полученных крупногабарит- ных фасонных отливок корпусов га- зовых турбин были вырезаны коль- цевые пробы сечением 20х20 мм для исследования химического состава, макро- и микроструктуры, а также механических свойств. Исследование химического состава заготовок ЦЭШЛ из стали 15Х12Н2МВФАБ, вы- полненное количественным спектральным анализом, показывает, что он соответствует требованиям ТУ 14-1-2902-80 для этой стали (табл. 1). Макроструктура заготовок (рис. 8) плотная без дефектов усадочного происхождения. Она состоит из двух основных зон: пе- риферийной протяженностью 8-12 мм с мелкокристаллической структурой и основной с более крупной кристаллической структурой со столбчатыми кристаллами. Проведенный ультразвуковой контроль дефектов литейного характера не обнаружил. Микроструктура металла отливки представляет собой сорбит отпуска с равномерно рас- пределенными карбидами легирующих элементов. Характеристики прочности, пластично- сти и вязкости получены после термической обработки по следующему режиму: гомогениза- ция при 1120±10 0C, 4,0-4,5 ч, воздух; гомогенизация повторно; нормализация от 1130±10 0C, 1,0-1,5 ч, воздух; закалка с 1120±10 0C в масле; отпуск при 650±20 0C, 1,0-1,5 ч, воздух. Рис. 8. Макроструктура отливки в продольном разрезе (повернуто на 90 0) Рис. 6. Компенсация натяга между отливкой и формой за счет применения податливой огне- упорной вставки Рис.7. Партия фасонных заготовок из стали ЭП 517 32 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 1 Новые методы и прогрессивные технологии литья Полученные результаты испытаний (табл. 2) корпуса компрессора из стали ЭП-517-Ш показывают, что литой термически обработанный металл практически по всем величи- нам характеристик соответствует требованиям, оговоренным ТУ У 27.1-0019414-030-2004. Длительная прочность литой электрошлаковой стали в отливках ЦЭШЛ суще- ственно выше, чем оговаривается в требованиях ТУ У на кованый металл. Замена деформационно-сварной технологии изготовления корпусов компрессоров турбины на технологию центробежного электрошлакового литья позволит сократить цикл из- готовления, снизить трудоемкость, повысить КИМ, а также повысит надежность из- делия за счет устранения сварных соединений. Механические свойства Место отбора проб отливки верх середина низ ТУ У 27.1- -0019414- -030-2004 на поковки При комнатной температуре σ в , МПа 1119 1095 1100 ≥ 1050 σ 0,2 , МПа 963 891 895 ≥ 800 δ 5 , % 12,2 12,4 12,3 ≥ 10 ψ, % 46,4 46,9 46,6 ≥ 45 KCU Дж/см2 55,2 53,5 53,2 ≥ 50 Твердость d отп , мм 3,3 -\|\|- -\|\|- 3,3 HB 341 -\|\|- -\|\|- 341 Длительная прочность T исп , 0С 550 -\|\|- -\|\|- 550 напряжение σ, МПа 450 -\|\|- -\|\|- 450 время до раз- рушения τ, ч 161 170 175 ≥ 100 Направление вырезки образцов — тангенциальное Таблица 2. Механические свойства корпуса турбины из ста- ли эП-517-ш Таблица 1. Химический состав металла стенки Химический состав, % Место отбора проб А Б электрод ТУ 14-1-2902-80 C 0,17 0,18 0,18 0,13-0,18 Si 0,27 0,27 0,31 ≤ 0,50 Mn 0,15 0,15 0,15 ≤ 0,50 Cr 11,20 11,20 11,20 11,0-12,5 Ni 1,82 1,80 1,82 1,70-2,10 W 0,77 0,80 0,80 0,65-1,00 Mo 1,42 1,40 1,42 1,35-1,65 V 0,22 0,22 0,22 0,18-0,30 Nb 0,30 0,31 0,31 0,20-0,35 S 0,007 0,007 0,014 ≤ 0,015 P 0,03 0,03 0,03 ≤ 0,03 Новые методы и прогрессивные технологии литья ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 1 33 Cписок литературы 1. Медовар Б. И., Миринский Г. С., Шевцов В. Л. Центробежное электрошлаковое литье. — Киев: Зна- ние, 1983. — 48 с. 2. Электрошлаковая тигельная плавка и разливка металла / Б. И. Медовар, В. Л. Шевцов, В. М. Мар- тын и др. /Под ред. Б. Е. Патона, Б. И. Медовара — Киев: Наук. думка, 1988. — 216 с. 3. Электрошлаковый металл / Под ред. Б. Е. Патона, Б. И. Медовара. – Киев: Наук. думка, 1981. – 680 с. 4. Участок электрошлаковых технологий на Государственном предприятии «Научно-проиводст- венный комплекс газотурбостроения «Зоря» - «Машпроект» / А. В. Горячек, В. В. Романов, С. В. Блохин и др. // Металлургия машиностроения. – 2007. – № 6. – С. 34-36. Поступила 15.07.2008 УДК 669.18-412: 621746.6 А. Н. Смирнов, В. Е. Ухин, Е. Ю. жибоедов* Донецкий национальный технический университет МОН Украины, Донецк *ОАО «Енакиевский металлургический завод», Енакиево ФИзИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИй ФОРМИРОВАНИЯ НЕ- ПРЕРЫВНОЛИТОй СОРТОВОй зАГОТОВКИ В КРИСТАЛЛИзАТОРЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОй МНЛз Рассмотрены существующие подходы к обеспечению высокоскоростной непрерывной раз- ливки сортовой заготовки. Представлены результаты физического моделирования процес- са формирования твердой корочки в кристаллизаторе и установлены основные факторы, влияющие на темп ее наращивания. Выполнен сравнительный анализ влияния интенсив- ности теплоотвода на характер формирования твердой корочки в кристаллизаторе. Пока- зано влияние локального изменения теплоотвода от поверхности заготовки на изменение ее конфигурации. Розглянуті існуючі підходи до забезпечення високошвидкісного безперервного розливан- ня сортової заготівки. Представлені результати фізичного моделювання процесу форму- вання твердої скоринки в кристалізаторі й встановлені основні фактори, що впливають на темп її нарощування. Виконано порівняльний аналіз впливу інтенсивності тепловідвода на характер формування твердої скоринки в кристалізаторі. Показано вплив локальної зміни тепловідвода від поверхні заготівки на зміну її конфігурації. Existing approaches for high-speed continіuous billet casting ensuring are considered. The results of physical simulation of solid shell formation the mould are presented and the major factors that have an influence on its growth rate build-up are determined. The comparative analysis of heat removal intensity influence on the nature of solid shell formation in the mould is made. The influence of local heat removal changing from billet surface on its reconfiguration is shown. Ключевые слова: заготовка, разливка, непрерывное литье, кристаллизатор, физическое моделирование. Эволюция развития технологии непрерывного литья сортовой заготовки характе- ризуется стремлением производителей максимально увеличить скорость разливки при обеспечении высоких кондиций твердой заготовки в части геометрической конфигура- ции и отсутствия поверхностных трещин [1-3]. В последние два десятилетия основной прогресс в разливке сортовой заготовки достигается при использовании гильзовых кри- сталлизаторов, внутренняя полость которых имеет сложную геометрическую форму и

Разработка технологии получения фасонных заготовок из жаропрочной стали 15Х12Н2МВФАБ методом центробежного электрошлакового литья

Репозитарії

Схожі ресурси