CC BY
66
и арматуростроении: материалы международной научно-технической конференции (Курган, 8-10 декабря 2010 г). Курган, Изд-во Курганского гос. ун-та, 2010. С. 195-201.
V.E. Ovsyannikov, V.A. Frolov, Ju.G. Gurevich
INNOVATIVE MANUFACTURING TECHNIQUES OF THE STEEL POWDER The theoretical substantiation and questions ofpractical realisation of new manufacturing techniques of a steel powder on the basis of diffusive oxidation of a powder of grey cast-iron cooperating with a ferrous dross at heating are considered Key words: dross, steel powder, cast-iron, diffusive oxidation.
Получено 26.12.11
УДК 669-1
А.Н. Тюрин, асп., (4872) 55-78-93, lex-one 1 @mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ), С.Г.Мурат, зам. нач. производственно-технического отдела,
(4872) 45-60-87 (Россия, Тула, ОАО «Тулачермет»),
А.А. Протопопов, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (4872) 33-17-85, protopopov@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЧУГУНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РАСПЛАВ
Рассмотрен способ получения композиционных материалов на основе передельного чугуна с использованием электромагнитного перемешивания в условиях разливочной машины. Приведены преимущества электромагнитного воздействия на расплав чугуна.
Ключевые слова: электромагнитное перемешивание, композиционные материалы, расплав чугуна, разливочная машина, мульда, наполнитель.
Главными направлениями развития современной металлургии являются исследование и разработка получения сплавов повышенного качества за счет внедрения новых технологических методов выплавки, внепеч-ной обработки, оценки качества шихтовых материалов.
Одними из наиболее набирающих популярность видов сырья для сталеплавильного производства являются композиционные материалы на основе передельного чугуна с добавлением в него при разливке наполнителя, что позволяет заранее задать целый комплекс необходимых свойств сталеплавильной шихте. Для обеспечения качества такого материала необходимо, чтобы наполнитель был равномерно распределен по всему объему слитка.
На данный момент существует множество способов перемешивания жидкого металла, к ним можно отнести перемешивание падающей струей; вибромеханическое перемешивание; перемешивание металла различного рода механическими мешалками; барботажное; газлифтное; пульсацион-ное; перемешивание ультразвуковым воздействием. Перечисленные способы перемешивания трудно осуществимы в пределах рабочей зоны разливочной машины конвейерного типа в условиях непрерывного движения конвейерной ленты и малых габаритов мульды.
Для решения данной задачи целесообразно применение способа электромагнитного перемешивания, сущность которого заключается в последовательном установлении индукторов, создающих бегущее электромагнитное поле над мульдами вдоль конвейера разливочной машины. В результате работы индукторов происходит взаимодействие электродинамических, магнитодинамических и металлургических факторов [1], что приводит к направленному движению металла в ячейках мульды. За счет наложения магнитных полей жидкий чугун, упираясь в стенку изложницы, образует вертикально-вращательное движение, что и способствует перемешиванию наполнителя во всем объеме формы.
Известно, что природа применяемой шихты оказывает влияние на качество получаемой металлопродукции [2], поэтому для получения качественной стали большое значение имеют структурные особенности передельного чугуна.
Главными плавильными агрегатами, работающими на переплаве чугунных слитков, являются электродуговые сталеплавильные печи. Одной из главных проблем технологий выплавки высококачественных сплавов в этих печах являются конструктивные ограничения возможности проведения активных металлургических операций, что в ряде случаев усугубляется наследственным влиянием качества шихтовых материалов.
При этом вероятный механизм наследственности реализуется через частичное сохранение структуры ближнего порядка в расположении атомов при расплавлении шихты и технологическом перегреве сплава, где основа сохранения структуры - кластерная природа промышленных сплавов
[3].
Электромагнитное воздействие является интенсивным методом влияния на наследственность [3] расплава.
Электромагнитное перемешивание приводит к увеличению макрооднородности расплава по составу и температуре. При этом перемешивание должно способствовать достижению также и микроравновесного состояния расплавленного чугуна. Приближение к равновесию микроскопических состояний расплава вызовет изменение физических структурно-чувствительных свойств и улучшит качественные характеристики металла [4].
Перемешивание электромагнитным полем позволяет добиться существенных результатов в улучшении структуры получаемого слитка, за счет уменьшения структурной неоднородности, образующейся в результате разных условий кристаллизации в зонах отливки. Интенсивное перемешивание улучшает условия диффузии и способствует частичному разрушению существующих в расплаве неравновесных долгоживущих группировок сильно взаимодействующих частиц. Часть прочных внутренних связей в этих комплексах освобождается и принимает участие во взаимодействии с окружающими комплексами структурных единиц расплава. Кластеры как наноструктурные составляющие металлических расплавов участвуют во взаимном обмене информации, что позволяет им адаптироваться к меняющимся внешним условиям. Перестройки структуры расплавов приводят к изменению массы кластеров с сохранением закона исходного самоподобия наноструктур [5].
Все это способствует усреднению химического состава, выравниванию температуры по всему объему слитка, равномерному распределению вводимых в расплав легирующих компонентов и добавок. При этом в дальнейшем при переплаве в сталеплавильной печи слиток сохраняет информационные свойства новой структуры, выражающиеся в частичном сохранении взаиморасположения атомов, что и будет способствовать улучшению качества стальной переплавки.
Таким образом, применение электромагнитного перемешивания дает возможность не только равномерно распределять наполнитель в слитке, но и улучшить качественные наследственные характеристики данного композиционного материала.
Работа представлена на Международной Интернет-конференции по металлургии и металлообработке, проведенной ТулГУ 1 - 30 июня 2011 г.
Список литературы
1. Сивак С.Д., Грачев В.Г. Физико-математическое моделирование МГД-процессов при ЭМП жидкой фазы непрерывного слитка в сортовых и блюмовых МНЛЗ // Сталь. 2009. № 9. С. 24 - 31.
2. Трахтенберг Б.Ф., Крестьянов В.И. Физическая модель «наследственности» по схеме модифицирования второго рода // Литейное производство. 1999. №1. С. 16 - 17.
3. Дубровский, С.А., Шипельников А.А., Роготовский А.Н. Гипотеза кластерной природы наследственности шихтовых материалов в металлургии черных металлов // Известия вузов. Черная металлургия. 2008. №1. С. 89 - 96.
4. Кудрин В.А. Внепечная обработка чугуна и стали. М.: Металлургия, 1992. 336 с.
5. Иванова, В.С., Фолманс Г.Э. От наноматериалов - к интеллектуальным нанотехнологиям // Металлургия машиностроения. 2007. № 1. С. 2 - 9.
A.N. Tyurin, S.G.Murat, A.A. Protopopov
THE OBTAINING OF COMPOSITE MATERIALS BASED ON IRON WITH THE USE OF ELECTROMAGNETIC INFLUENCE ON THE MELT
The way of composite materials based on pig iron with the using electromagnetic stirring in a filling machine is reviewed. The advantage of electromagnetic exposure to molten iron.
Keywords: electromagnetic hashing, composite materials, расплав cast iron, razlivochny car, mulda, filler.
Получено 26.12.11
УДК 669.715; 669.018.28; 669.7.017 Ю.В. Чапкова, асп., chapkova@yandex.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ ГЕТЕРОЯДЕРНОЙ СИСТЕМЫ НА ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Рассмотрена новая концепция разработки алюминиевого литейного сплава, при помощи которой установлено влияние структуры химических связей (степени ме-талличности, ковалентности и ионности) гетероядерной системы на прочностные характеристики.
Ключевые слова: степень металличности, степень ковалентности, степень ионности, гомоядерные связи, наноструктура, субструктура, микростуктура, макроструктура
В настоящее время отсутствуют литейные алюминиевые сплавы, дающие механические свойства металла отливки, превышающие соответствующие показатели деформируемых термически обрабатываемых сплавов, т.е. временное сопротивление более 650 МПа при относительном удлинении порядка 20 %.
В связи с этим актуально создание нового класса литейных алюминиевых сплавов, имеющих прочность и пластичность (в готовых деталях), превышающие соответствующие показатели для термически упрочняемых деформируемых алюминиевых сплавов.
