Electrometallurgy Today, 2014, №01



2014 №01 (08)

2014 №01 (02)

---

Современная электрометаллургия, 2014, #1, 4-9 pages  

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРНОГО И НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЙ РАЗНОРОДНОГО СТАЛЬНОГО СЛИТКА ПРИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ПЛАВКЕ

В. И. Махненко, А. С. Миленин, С. С. Козлитина, Л. И. Дзюбак

Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680. Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
 
Abstract
Показано, что использование разнородных конструкций, элементов машин и механизмов в различных отраслях (энергетическом комплексе, трубопроводном транспорте, авиакосмической промышленности) позволяет получать уникальный комплекс эксплуатационных свойств, сложно достижимых при использовании однородных материалов. В этом случае возникают естественные трудности в получении разнородных деталей и заготовок с гарантированным качеством металла. Для изготовления разнородных элементов существуют различные технологические приемы, одним из которых является электрошлаковая плавка в токоведущем кристаллизаторе с жидким присадочным металлом, применяемая, в частности, для производства разнородных по высоте стальных слитков большого диаметра, используемых для валов роторов турбин. Одной из задач оптимизации технологических параметров такого процесса является минимизация склонности металла разнородного слитка к появлению холодных трещин. Для численного анализа кинетики тепловых, физико-химических и механических процессов разработали комплекс математических моделей и программных средств, посредством которых обнаружены некоторые особенности формирования переходной зоны разнородного слитка. Предложен подход относительно выбора оптимального химического состава присадочного металла и продемонстрирована возможность минимизации таким образом склонности металла слитка к образованию холодных трещин в переходной зоне. Также показано существенное влияние материала с химическим составом, отличным от оптимального, на склонность металла слитка к растрескиванию, предложены способы эффективной оптимизации процесса электрошлаковой плавки разнородных по высоте слитков для снижения риска появления такого рода дефектов. Библиогр. 13, табл. 1, ил. 2.
 
 
Keywords: разнородный стальной слиток большого сечения; электрошлаковая плавка; структурный состав; напряженно-деформированное состояние; холодные трещины; математическое моделирование
 
 
Received:                04.10.13
Published:               17.02.14
 
 
References
1. Characterization and properties of dissimilar metal combinations of Fe/Al and Ti/Al-sheet materials / F. Wagner, I. Zerner, M. Kreimeyer et al. // Proc. ICALEO (Orlando, Florida, USA, Sept., 2001). - Orlando: LIA Congress Proc., 2001. - Р. 365-374.
2. Kahraman N., Gulenc B., Findik F. Corrosion and mechanical-microstructural aspects of dissimilar joints of Ti-6Al-4V and Al plates. // Intern. J. of Impact Engineering. - 2007. - № 34. - P. 1423-1432.
3. Darwish S. M. Analysis of weld-bonded dissimilar materials// Intern. J. of Adhesion & Adhesives. - 2004. - №24. - P. 347-354.
4. Сварка разнородных металлов и сплавов / В. Р. Рябов, Д.М. Рабкин, Р. С. Курочко и др. - М.: Машиностроение. - 1984. - 239 с.
5. Исследование параметров электрошлаковой плавки в токоведущем кристаллизаторе // Ю. М. Кусков, В.И. Ус, С.В. Томиленко и др. / Пробл. спецэлектрометаллургии. - 1995. Е № 3. - С. 24-28.
6. Прохоров Н. Н. Физические процессы в металлах при сварке. Т. 2. - М.: Металлургия, 1976. - 600 с.
7. Риск образования холодных трещин при сварке конструкционных высокопрочных сталей // В. И. Махненко, В.Д. Позняков, Е. А. Великоиваненко и др. // Зб. наук. праць НУК. - 2009. - № 3. - С. 5-12.
8. Получение способом ЭШП ЖМ разнородного по длине слитка большого сечения с минимальной переходной зоной // В. И. Махненко, Л. Б. Медовар, С. С. Козлитина и др. // Современ. электрометаллургия. - 2012. - № 2. - С. 3-7.
9. Atlas of time-temperatures diagrams for irons and steels / Ed. by G. Vander Voort. Е Ohio: ASM Publication, 1991. - 804 p.
10. Atkins M. Atlas of continuous cooling transformation diagrams for engineering steels. - Ohio: ASM Publication, 1980. - 260 p.
11. Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах. - М.: Мир, 1978. - 541 с.
12. Махненко В. И. Ресурс безопасной эксплуатации сварных соединений и узлов современных конструкций. - Киев: Наук. думка, 2010. - 618 с.
13. Махненко В. И. Расчетные методы исследования кинетики сварочных напряжений и деформаций. - Киев: Наук. думка, 1976. - 320 с.