Регистрация / Вход
Прислать материал

Влияние геометрии слитка на его структурную неоднородность

ФИО: Эхвая Г.А.

Направление: Металлургия

Научный руководитель: к.т.н., доц. Котельников Георгий Иванович, к.т.н. Ромашкин Александр Николаевич

Институт: Институт экотехнологий и инжиниринга

Кафедра: Кафедра Металлургии стали и ферросплавов

Академическая группа: ММЧ-13-5

Первичная литая структура слитков является важным фактором, влияющим на свойства готового изделия. Для обеспечения требуемых свойств структура слитка должна быть мелкодисперсной и однородной.

Критериями, количественно описывающими литую структуру слитка, являются расстояние между осями дендритов первого d1 и второго d2 порядков, а также размер литого зерна. При этом размер зерна связан с d1, поэтому уменьшение d1 позволяет повысить однородность и уровень свойств.

С использованием программы «Крупный слиток» проведено моделирование процесса затвердевания слитков массой 50, 300 и 550 т из реакторной стали 15Х2НМФА. В качестве варьируемых параметров использовали отношение высоты тела слитка к его среднему диаметру Н/D (изменяли от 1 до 2) и конусность слитка К (меняли от 2 до 18 %).

Основные результаты оценки d1, полученные при моделировании затвердевания 300-тонного слитка, представлены на рисунке 1. Видно, что d1 экстремально возрастает по мере удаления от оси слитка. Максимальное значение d1 находится на расстоянии 40 % радиуса R.

Моделирование показывает также, что в придонной части слитка наблюдается линейное увеличение d1 в направлении оси. С увеличением Н/D структура становится более однородной и мелкодисперсной. Конусность оказывает слабое влияние. С ростом массы слитка от 50 до 550 т структура становится грубее и неоднороднее и значения d1 увеличиваются почти на 60%.

По итогам моделирования получена регрессионная зависимость для расчета d1. Зависимость позволяет рассчитывать d1 в подприбыльном, среднем и придонном сечениях в зависимости от массы и конфигурации слитка (H/D), то есть оценивать структуру крупного слитка, что крайне важно при оценке эксплуатационной стойкости атомных реакторов изготовленных из этой стали.

Рисунок 1 – Зависимость величины d1 в среднем сечении от относительного расстояния до оси 300-тонного слитка. 1 – H/D = 1,0; 2 – H/D = 1,5; 3 – H/D = 2