CC BY
23
rj^c: г: гсшгш?тптгг /и
-3 (57), 2010 I IU
It is shown that continuous horizontal casting with application of jet crystallizer and arrangement with flooded -jet repeated cooling enables to produce ingots of eutectic silumin with superfine microstructure without application of impurity modifiers.
В. Ю. СТЕЦЕНКО, А. М. ПЕВНЕВ, ИТМНАН БЕЛАРУСИ, SUK-BONG KANG, KIMS, Республика Корея
УДК 621.746.27
НЕПРЕРЫВНОЕ ЛИТЬЕ ЭВТЕКТИЧЕСКИХ СТРУКТУРНО-ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ СЛИТКОВ ИЗ СИЛУМИНОВ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИМЕСНЫХ МОДИФИКАТОРОВ
Для получения заготовок из эвтектических силуминов с высокими эксплуатационными свойствами необходимо модифицировать их структуру. На сегодняшний день самым распространенным способом измельчения микроструктуры является примесное модифицирование. Широкое применение получили флюсы и лигатуры на основе химически активных элементов. Такое модифицирование имеет множество существенных недостатков: трудность в одновременном измельчении эвтектического и первичного кремния, относительно малое время живучести процесса и его экологическая небезопасность [1]. В связи с этим большой интерес представляет метод непрерывного горизонтального литья с использованием устройств, позволяющих обеспечить высокую скорость затвердевания слитка для измельчения его микроструктуры.
В Институте технологии металлов НАН Беларуси была разработана установка непрерывного горизонтального литья (НГЛ) с затопленно-струй-ным кристаллизатором и устройством вторичного охлаждения. Она позволяет обеспечить высокую скорость кристаллизации слитка и измельчить его микроструктуру. Это достигается за счет использования струйных систем охлаждения кристаллизатора и слитка. Схема установки НГЛ показана на рис. 1.
Плавку проводили в индукционной печи ИСТ-16 с графитовым тиглем. В качестве шихты использовали чушки сплава АК12. Масса расплава составляла 45 кг. Металл в печи перегревали до 850 °С, после чего его в ковше транспортировали к металлоприемнику установки НГЛ. Разливку осуществляли при начальной температуре расплава в металлоприемнике 740 °С. Извлечение слитка осуществлялось в режиме остановка-рывок.
Из полученных образцов вырезали поперечные шлифы и исследовали их микроструктуру методом металлографического анализа при помощи аппаратно-программного комплекса на базе микроскопа Carl Zeiss «Axiotech vario». Модифицирующие флюсы и лигатуры не применяли.
Процесс разливки сплава АК12 проводили с шагом извлечения слитка 70 мм. Среднее время остановки составляло 4 с. При этом скорость литья была равна 0,84 м/мин. Установлено, что размер первичной a-фазы слитка составлял 20-30 мкм, а дисперсность кристаллов эвтектического кремния - 3,55,0 мкм. При этом их форма была глобулярной (рис. 2).
Процесс разливки сплава АК12 с использованием затопленно-струйного вторичного охлаждения слитка осуществляли при шаге извлечения слитка 100 мм. Среднее время остановки слитка составляло 3 с. При этом скорость литья была равна 1,33 м/мин. Установлено, что размер первичной a-фазы в слитке составлял 15-20 мкм, а дисперсность кристаллов эвтектического кремния -2,0-2,5 мкм. При этом их форма была глобулярной (рис. 3).
Рис. 1. Схема установки непрерывного горизонтального литья: 1 - тянущее устройство; 2 - слиток непрерывный; 3 -вторичное охлаждение; 4 - кристаллизатор; 5 - металлопри-емник; 6 - бак промежуточный
14/
г^г: г: гшшгггта
3 (57), 2010-
Рис. 2. Микроструктура непрерывнолитого слитка из сплава АК12 диаметром 40 мм без вторичного затопленно-струйного
охлаждения
Рис. 3. Микроструктура непрерывнолитого слитка из сплава АК12 диаметром 40 мм с использованием вторичного
затопленно-струйного охлаждения
Рис. 4. Микроструктура непрерывнолитого слитка из сплава АК12 диаметром 40 мм, улучшенная с добавлением структурно-
высокодисперсных отливок АК12 в количестве 20%
Для повышения дисперсности микроструктуры слитка применяли метод наследственного модифицирования. Он не требует использования примесных модификаторов и лигатур [1]. Процесс разливки сплава АК12 на опытной установке НГЛ осуществляли с добавлением 20% отливок АК12 с
высокодисперсной микроструктурой. При этом начальная температура расплава в металлоприемни-ке составляла 740 °С, шаг извлечения слитка был равен 100 мм. Среднее время остановки слитка 3 с. При этом скорость литья равна 1,33 м/мин. Было установлено, что дисперсность кристаллов эвтек-
тического кремния непрерывнолитого слитка сплава АК12 составляла 1,0-1,2 мкм, а размер а-фа-зы - 10-15 мкм (рис. 4).
Таким образом, непрерывное горизонтальное литье с применением струйного кристаллизатора и устройства с затопленно-струйным вторичным
гггттг^ гс гттгмгггта /щ
-3 (57),2010 / ШЧМ
охлаждением позволяет получить слитки из эвтектического силумина с высокодисперсной микроструктурой без применения примесных модификаторов.
Данная работа выполнялась в рамках Белорусско-Корейского научно-исследовательского сотрудничества.
Литература
1. М а р у к о в и ч Е. И., С т е ц е н к о В. Ю. Модифицирование сплавов. Мн.: Беларуская навука, 2009.
