Показана роль вибрации в процессах термокапиллярного массопереноса и конвекции расплава на границе кристаллизации затвердевающей отливки, изложены основные особенности технологии вибрационной обработки металлических сплавов, ее влияние на структуру и свойства литого металла.

Методом физического моделирования изучены кинетики кристаллизации и продвижения ликвирующих примесей в междендритном пространстве затвердевающей отливки. Установлена количественная взаимосвязь указанных факторов с теплофизическими параметрами затвердевания. Полученные данные по моделированию будут использованы для раскрытия механизма капиллярного массопереноса при кристаллизации сплавов.

Современным направлением дальнейшего развития металлургии является замена технологии непрерывной разливки толстых слябов на новые процессы получения тонких изделий, близких по размерам к готовой продукции. Это обеспечивает снижение капитальных затрат на строительство машин и расхода энергии, сокращение обжимных станов и цикла производства литых заготовок. Проанализированы эти технологии, трудности производства тонких изделий, недостатки сменного оборудования и вызываемые ими дефекты.

Рассмотрены различные виды переохлаждений, возникающие в затвердевающих расплавах в зависимости от характера и интенсивности теплоотвода, а также показано их влияние на параметры кристаллизации и структурообразование модельных и промышленных сплавов. Проанализированы возможности существенного улучшения структуры литья за счет управления теплофизическими условиями затвердевания металла.

Освещены результаты моделирования процессов выделения и перемещения ликватов по сечению затвердевающего слитка. Показана связь динамики этих процессов с параметрами внешних воздействий (давление, вакуум, вибрация) на расплав. Полученные данные будут использованы при разработке рекомендаций по снижению химической и зональной неоднородностей в литых заготовках.

Методом физического моделирования изучены закономерности распределения температур и скоростей конвективных потоков по высоте и поперечному сечению затвердевающего слитка. Установлена взаимосвязь указанных факторов с кинетикой кристаллизации сплава. Полученные данные по моделированию будут использованы при разработке новых принципов и технологий затвердевания слитков, отливок и непрерывнолитых заготовок.

Методом физического моделирования изучены особенности формирования непрерывнолитой заготовки в поле упругих колебаний. Установлено влияние параметров (частота, амплитуда) вибрации на температуру поверхности заготовки, кинетику роста ее корки и глубину жидкой лунки. Определены значения указанных факторов при формировании заготовки в условиях свободного затвердевания и в поле упругих колебаний.

Рассмотрены теоретические предпосылки и практические аспекты использования внешних динамических воздействий для повышения качества слитков и непрерывнолитых заготовок. На физических моделях и натурных заготовках установлены закономерности воздействия вибрации на формирование структуры затвердевающих сплавов.

Індекс рубрикатора НБУВ: К616.33

Рубрики:

Безперервне лиття

Шифр НБУВ: Ж14475 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Методом физического моделирования изучено влияние естественной конвекции на кристаллизацию и структурообразование сплавов. Определены количественные характеристики тепловой конвекции и параметры кристаллизации по высоте слитков в зависимости от теплофизических условий затвердевания. Предложены различные варианты внешнего теплоотвода, обеспечивающие формирование требуемой кристаллической структуры слитков.

На алюминиевом сплаве АД31 изучено влияние вибрации на процессы кристаллизации, структурообразования и свойства полунепрерывнолитых заготовок. Установлено, что наложение вибрации на затвердевающую заготовку устраняет транскристаллизацию, измельчает макро- и микроструктуру заготовок и повышает свойства металла.

На камфене и алюминии изучено влияние вибрации на теплофизические условия формирования непрерывнолитых заготовок. Установлено, что наложение виброимпульса на кристаллизатор и заготовку усиливает теплоотвод от затвердевающего слитка как в зоне кристаллизатора, так и в зоне вторичного охлаждения. Показана аналогия между теплофизическими условиями формирования модельных и натурных заготовок.

Исследовано влияние нерастворимых (NaCl и сахара) и растворимых (циклогексанола и парафина) добавок, а также вибрации на зарождение центров кристаллизации, их рост и формирование кристаллической структуры слитков камфена. Установлены количественные связи между параметрами внешних воздействий и параметрами кристаллизации и структуры.

Изучено влияние нерастворимых примесей (порошки NaCl и сахара) на зарождение центров кристаллизации, их рост и формирование кристаллической структуры расплава камфена, в том числе в поле упругих волн. Представлены результаты, подтверждающие возможность активации нерастворимых твердых частиц, побывавших в контакте с закристаллизованным камфеном.

Рассмотрены существующие гипотезы зарождения и роста кристаллических зародышей в переохлажденных расплавах. Результатами физического моделирования доказано, что образование зародышей в расплавах происходит в толще граничного слоя с механическими примесями, наиболее вероятным механизмом их роста является дислокационный. Показано, что зарождение и рост зародыша на активном центре, при прочих равных условиях, зависят от внешних физических воздействий.

На модельном сплаве камфен изучено влияние вибрации на кинетику и структуру затвердевания полунепрерывнолитой заготовки. Установлено, что, меняя место подвода виброимпульса и параметры вибрации, можно управлять формирующейся структурой непрерывнолитых заготовок.

Методом физического моделирования исследовано влияние вибрации и газоимпульсного перемешивания расплава на гидродинамические процессы формирования блюмовой непрерывнолитой заготовки. Установлено, что указанные методы внешних физических воздействий интенсифицируют гидродинамические процессы в кристаллизаторе и зоне вторичного охлаждения, тем самым усиливая тепло- и массообменные процессы в этих зонах.

Методом физического моделирования изучены процессы теплообмена между заготовкой и кристаллизатором МНЛЗ при непрерывной разливке стали. Разработана методика расчёта и установлены закономерности изменения коэффициента теплопередачи через газовый зазор в зависимости от его толщины и параметров внешнего воздействия. Показана возможность интенсификации теплопередачи через газовую прослойку между заготовкой и кристаллизатором путём вибрационного воздействия.