Получение качественных отливок и слитков из цветных металлов и сплавов при кратном использовании материалов в условиях управляемой кристаллизации

УДК 621.74.04.002.84

Канд. техн. наук В. В. Наумик Национальный технический университет, г. Запорожье

ПОЛУЧЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ОТЛИВОК И СЛИТКОВ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПРИ КРАТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ УПРАВЛЯЕМОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Рассмотрены вопросы, связанные с получением качественных отливок и слитков с управляемой кристаллизацией из цветных металлов и сплавов (Си, М и др.) при неоднократном использовании материалов.

Актуальность проблемы

По мере развития современного машиностроения постоянно возрастает потребность в отливках и литых заготовках. Литые детали и заготовки получают из различных литейных сплавов на основе черных и цветных металлов. Естественные ресурсы, а отечественные в особенности, одних первичных металлов (медь, никель) весьма ограничены, а других хоть на данный период и вполне достаточны (алюминий), но процесс их получения из руд очень дорогостоящий.

Поэтому естественно актуальными являются проблемы, связанные с получением качественных отливок и слитков при неоднократном использовании материалов и промышленных отходов.

Постановка целей исследования

В зависимости от основы литейного сплава и степени его легирования подходы к процессам подготовки вторичных металлов и сплавов к использованию и получения из них изделий с заданным уровнем свойств могут быть самыми разными.

В общем можно сказать, что для получения качественной отливки или слитка при неоднократном использовании металла или сплава нужно, по возможности, очистить от вредных примесей его основу, устранить химическую и фазовую неоднородность, в случае необходимости провести дополнительное легирование и обеспечить формирование оптимальной для данного изделия структуры.

Известно, что основным условием формирования направленной, или какой-то заданной структуры является наличие достаточных температурных градиентов в каком-то одном определенном или в нескольких направлениях. Определяющую роль в создании этих градиентов в системе «материал отливки - литейная форма - охлаждающая среда» играет теплопроводность всех материалов, участвующих в этой системе при температурах протекания процессов формирования структуры отливки.

Проведенными исследованиями [1] и анализом данных, имеющихся в литературе [2], были собраны сведения о теплопроводности различных материалов, применяемых при получении отливок и слитков при различных температурах. Полученные данные позволяют спрогнозировать величину и направление температурных градиентов в различных условиях формирования отливки или слитка.

Очень важно иметь возможность прогнозировать принципиально достижимый уровень свойств металла или сплава и готового изделия в зависимости от кратности использования материалов, применяемых в литейном производстве.

Одним из путей получения качественных отливок и слитков при неоднократном использовании материалов является применение вакуумной плавки и управляемой кристаллизации готовых изделий и заготовок.

Рассмотрение вопросов, связанных с реализацией указанных процессов применительно к получению изделий из некоторых цветных металлов и сплавов, и было поставлено целью данного исследования.

Объект и методика исследований

В качестве объектов для исследования были выбраны медь, сплавы на основе меди и сплавы на основе никеля. Также был рассмотрен алюминий как элемент осуществления процесса направленной кристаллизации и как основа литейных сплавов.

Вакуумная плавка и управляемая кристаллизация изделий из меди и сплавов на ее основе проводились в установке, собранной на базе модернизированной печи ОКБ-860, а также в миниэлекгропечи сопротивления, изготовленной на базе универсального вакуумного поста ВУП-5. Плавки жаропрочных никелевых сплавов проводили на установках типа УВНК-8П и ОКБ-860.

Изучали микро- и макроструктуру образцов меди, сплавов на основе меди и никеля, алюминия. С помощью стандартных и оригинальных методик исследовали теплофизические [3], физико-механические

© В. В. Наумик, 2008

свойства и некоторые качественные показатели материала опытных образцов.

Медь и сплавы на ее основе

Техническое использование меди в первую очередь обусловлено их высокой электро- и теплопроводностью, а следовательно, предусматривает высокую степень чистоты металла.

Процессы управляемой кристаллизации слитков после вакуумного переплава медных отходов осуществлялись на установках, специально разработанных и созданных на базе печи ОКБ-86О, в двух вариантах. Это получение высококачественных слитков в специальных тигель-формах [4] и изготовление малоразмерных непрерывнолитых прецизионных профилей [5].

Слитки, полученные из отходов меди в графитовых тигель-формах при различных режимах управляемой кристаллизации, имели плотную равноосную или направленную структуру без усадочных дефектов [4].

Химический анализ показал, что при помощи управляемой кристаллизации в условиях вакуумного переплава медных отходов достигается уровень чистоты до 99,99 % Си.

Образцы меди после вакуумно-индукционного переплава отличались достаточной прочностью и очень высокой пластичностью.

Формирование непрерывнолитых медных профилей на специальной установке [5] происходило в медном водоохлаждаемом кристаллизаторе. Получаемая заготовка наматывалась на барабан, расположенный либо внутри, либо вне вакуумной камеры.

Исследование качественных показателей полученных заготовок показало, что электропроводность меди в заготовках заметно повысилась по сравнению с исходным вторичным сырьем и полностью соответствовала требованиям, предъявляемым к проводниковым материалам из меди для электротехнической и электронной промышленности.

Макроструктура непрерывнолитых заготовок была плотной, без дефектов. Направление роста кристаллитов свидетельствовало о том, что формирование заготовки происходило при наличии плоского фронта кристаллизации.

Угол наклона столбчатых кристаллов зависел от скорости вытягивания медной заготовки. Увеличение скорости кристаллизации приводило к уменьшению угла наклона столбчатых кристаллов. При скорости вытяжки более 7 м/час угол наклона кристаллов становился меньше 10 °, что приводило к образованию на поверхности ленты в местах изменения толщины и в тонких (менее 0,5 мм) ее сечениях трещин и раковин.

Качественные заготовки получали при скорости вытяжки 5-6 м/час, угол наклона столбчатых кристаллов составлял при этом 15-30 °. При более низких скоростях вытяжки получали качественные изделия, однако при этом существенно снижалась производительность установки.

Для оценки уровня механических свойств полученных профилей провели испытания на перегиб. Критерием стойкости меди против «водородной болезни» является количество перегибов, которое выдержит образец до полного разрушения. Достаточным для без-кислородной меди является способность образца выдержать 10 перегибов. Опытный образец ленты толщиной 1,2 мм выдержал 17, а ленты толщиной 0,5 мм -50 перегибов.

Химический анализ показал, что полученные из отходов непрерывнолитые изделия соответствуют марке М0б ГОСТ 859-2001 и содержат 99,97 % Си.

Удельное электросопротивление прутков диаметром 7 мм находилось в пределах 1,692-10-8 -1,704-10-8 Омм [5].

Таким образом, слитки и заготовки, полученные из отходов меди после вакуумного переплава и управляемой кристаллизации, отличались плотной заданно ориентированной структурой, по уровню свойств и составу соответствовали требованиям, предъявляемым к бескислородной меди, обладали достаточной прочностью и существенным запасом пластичности.

Непрерывнолитые заготовки также были получены из латуни и бронзы. При этом если для латуни процесс вытяжки был непрерывным, то для бронзы, во избежание обрывов заготовки, пришлось применить циклическую вытяжку [6].

Сплавы на основе никеля

Жаропрочные сплавы на основе никеля отличаются очень сложной системой легирования, и многие элементы в их составе подвержены сильному угару в процессе вакуумной плавки. Серьезной проблемой при использовании технологических отходов также является обеспечение однородности расплава перед началом процесса кристаллизации.

Ранее были проведены исследования по изучению влияния термовременной обработки (ТВО) на химический состав, структуру и свойства жаропрочных сплавов [7]. Обработку расплава проводили в вакуумной печи типа ОКБ-860 в атмосфере аргона с давлением 1-10-4 Па.

Высокотемпературная обработка снижала структурную неоднородность жидкого металла, приводила к существенному переохлаждению кристаллизующегося металла относительно ликвидуса и в результате -к значительному измельчению структурных составляющих сплава [8].

Оптимальный режим термовременной обработки (выдержка в течение 10 минут при температуре 1850 °С) заметно улучшил механические свойства исследуемых сплавов при комнатной температуре и длительную прочность при 850 °С [7].

В процессе неоднократных переплавов состав жаропрочных никелевых сплавов может существенно изменяться. Исследованиями установлено, что в результате выдержки металла при температурах поряд-

ка 1850-1900 °С в атмосфере аргона происходил угар практически всех легирующих элементов. Наиболее существенно угару были подвержены алюминий, вольфрам, кремний и углерод. Величина угара зависела от длительности выдержки расплава [7].

Отливки и образцы из жаропрочных никелевых сплавов с направлений кристаллизацией получали на установках типа УВНК-8П согласно действующей технологии.

Макроструктура поверхности опытных образцов состояла из 4-6 столбчатых кристаллов. Усадочных дефектов в поперечном сечении образцов выявлено не было.

Изучали механические свойства при комнатной температуре и длительную прочность образцов с направленной кристаллизацией, полученных из шихты, состоящей из 50% свежего рабочего сплава и 50 % технологического возврата, а также из 100 % технологического возврата после ТВО.

Средние показатели механических свойств и жаропрочности опытных образцов с направленной кристаллизацией, полученных из шихты, состоящей из 50% свежего рабочего сплава и 50 % технологического возврата, соответствовали уровню требований технических условий.

Уровень прочностных свойств опытного металла, выплавленного из 100 % возврата после ТВО как при комнатной температуре, так и при 1000 °С был несколько ниже требований ТУ. При этом пластичность его превышала указанные требования примерно в три раза, и более чем в два раза была выше, чем у образцов, полученных высокоскоростной направленной кристаллизацией из шихты, состоящей на 50 % из свежего рабочего сплава и на 50 % из технологического возврата сплава ЖС32-ВИ.

Как известно, именно пластические свойства определяются основой литейного сплава и являются показателем его чистоты и принципиально достижимого уровня комплекса механических свойств. Уровень прочностных свойств, по мере необходимости, может быть повышен дополнительным легированием жаропрочного сплава [9].

Отдельный интерес представляет собой поведение жаропрочных никелевых сплавов в условиях затрудненной усадки и, соответственно, получения качественных отливок с внутренним стержнем.

Установлено, что при направленной кристаллизации образцов из жаропрочных никелевых сплавов горячие трещины, вызванные затрудненной усадкой, возникают лишь в отдельных случаях и обусловлены нарушением условий кристаллизации.

В образцах с равноосной структурой горячие трещины зарождались по карбидному каркасу и проходили по границам зерен [10].

В результате направленной кристаллизации опытных образцов, в сравнении с объемной, произошло существенное измельчение дендритной структуры

металла, заметно повысилась микротвердость всех структурных составляющих жаропрочных сплавов. Анализ полученных результатов указывает на большую однородность химического состава материала образцов, полученных в результате высокоскоростной направленной кристаллизации.

Таким образом, несмотря на очень высокий уровень ответственности и требований, предъявляемых к отливкам из жаропрочных никелевых сплавов, принципиально возможным и экономически обоснованным является промышленное использование имеющегося в наличии технологического возврата.

Применение предварительной термовременной обработки в комплексе с дополнительным легированием еще более расширяет диапазон возможного кратного использования отходов дорогостоящих никелевых сплавов.

Направленная кристаллизация данных сплавов существенно увеличивает однородность материала, улуч -шает комплекс физико-механических свойств как при комнатных, так и при высоких температурах, а следовательно, повышает эксплуатационные свойства изготавливаемых отливок.

Алюминий как элемент осуществления технологического процесса направленной кристаллизации

В процессе получения отливок из жаропрочных никелевых сплавов методом высокоскоростной направленной кристаллизации на установках типа УВНК-8П жаропрочный сплав в вакууме расплавляют и заливают в керамические формы, которые затем погружают в ванну жидкометаллического кристаллизатора, для обеспечения высоких градиентов температур, определяющих формирование направленной макроструктуры отливок.

Основным теплофизическим свойством алюминия - материала жидкометаллического кристаллизатора, определяющим градиенты температур в процессе формирования направленной и монокристаллической структуры отливок, является его теплопроводность.

Для прямого измерения теплопроводности образцов алюминия после определенного количества циклов плавок использовали оригинальную установку [3]. Теплопроводность определяли стационарным методом. Достоверность полученных результатов подтверждается соответствием результатов проведенных ранее исследований по определению коэффициентов теплопроводности некоторых чистых металлов существующим справочным данным [11].

От жидкометаллического кристаллизатора через каждые 3 плавки жаропрочных сплавов на никелевой основе отбирались пробы алюминия. Из них были изготовлены образцы для определения теплопроводности и металлографические шлифы.

На этих образцах экспериментальным методом определили теплопроводность при температурах 100,

200, 300 и 400 °С. Статистический анализ показал, что теплопроводность твердого алюминия уменьшалась с увеличением количества плавок по степенной зависимости [12].

Получены зависимости теплопроводности образцов твердого алюминия после различного количества циклов переплава от температуры. Путем аппроксимации указанных зависимостей были определены значения коэффициента теплопроводности, соответствующие температуре плавления алюминия - 660 °С.

Наибольшее практическое значение для процесса высокоскоростной направленной кристаллизации имеет теплопроводность алюминия в жидком состоянии при температурах, соответствующих кристаллизации отливок из жаропрочных никелевых сплавов.

Экспериментально определить теплопроводность жидкого металла весьма сложно. Потому был применен косвенный метод ее оценки по электропроводности алюминия при соответствующей температуре [12].

Разработан ускоренный метод оценки степени загрязненности, а следовательно, и снижения теплопроводности алюминия жидкометаллического кристаллизатора по изменению отражательной способности образцов, отобранных после определенного количества циклов проведенных плавок [13].

Проведены исследования по изучению изменения температур ликвидус и солидус алюминия в процессе эксплуатации жидкометаллического кристаллизатора.

Установленная достаточно четкая взаимосвязь позволяет рекомендовать в производственных условиях осуществлять контроль изменения теплопроводности алюминия жидкометаллического кристаллизатора как основной эксплуатационной характеристики, определяющей формирование направленной структуры отливок по его температурному интервалу затвердевания.

Оптимальный срок эксплуатации алюминия жидко-металлического кристаллизатора при вакуумном получении отливок с направленной кристаллизацией на установках типа УВНК-8П по результатам проведенных исследований составляет не более 9-12 плавок.

Алюминий как основа литейных сплавов

Алюминиевые сплавы являются одним из самых распространенных материалов, применяемых в современном машиностроении.

Отливки из сплавов на основе алюминия изготавливаются с использованием имеющихся отходов, подвергающихся многократным переплавам. В различных условиях переплава в алюминиевые литейные сплавы могут попадать самые различные примеси, но, в общем, все они неизбежно приводят к загрязнению основы сплава и ухудшению комплекса его свойств. В итоге важно не то, чем конкретно загрязняется основа литейного сплава, а суммарная степень ее загрязненности.

Таким образом, вполне корректным является изу-

чение изменения качественных показателей основы алюминиевых литейных сплавов в процессе многократных переплавов в конкретных условиях по образцам алюминия, отобранным от ванны жидкометалли-ческого кристаллизатора после различного количества циклов плавок по получению отливок с направленной кристаллизацией.

Изучали влияние кратности переплавов изначально чистого алюминия (99,999 %А1) в конкретных условиях на его теплофизические свойства и некоторые качественные показатели.

В процессе каждого цикла плавки алюминий - основа литейных сплавов приводился в контакт с керамической литейной формой. Алюминий находился в чугунной изложнице с огнеупорной обмазкой на основе 8Ю2. Нагрев осуществлялся радиационным способом композитными углеродными нагревателями, конструктивно расположенными над ванной алюминия.

Пробы алюминия для проведения комплекса исследований были отобраны через каждые 3 плавки вплоть до 39 циклов.

Проведенный комплекс исследований показал [14], что при увеличении кратности переплавов алюминия - основы литейных сплавов в описанных условиях происходит существенное загрязнение металла неметаллическими включениями и развитие ликваци-онных процессов. Данное загрязнение приводит к снижению теплопроводности материала и в результате, при прочих равных условиях, к формированию более крупнозернистой структуры, что, как правило, не желательно. В результате образования включений в металлической матрице возникают микронапряжения, повышается средняя микротвердость, происходит снижение прочности и катастрофическое падение пластичности алюминия. Описанные изменения качественных показателей основы литейных алюминиевых сплавов, по мере увеличения кратности переплава, сначала происходят достаточно резко, а затем, примерно после 15 циклов, стабилизируются на определенном уровне.

Таким образом, проведенные исследования позволяют прогнозировать поведение алюминиевых литейных сплавов в процессе формирования отливок, при использовании металла после многократных переплавов, и установить принципиально достижимый уровень пластичности материала, который во многом определяет весь комплекс эксплуатационных свойств деталей, получаемых из литых заготовок.

Физическое моделирование процессов затвердевания и кристаллизации отливок и слитков

Разработан метод физического моделирования процессов кристаллизации в заданных плоских сечениях отливок или слитков, не требующий применения объемных моделей, а следовательно, и последующего изготовления темплетов и шлифов. Метод основан на

образовании в определенных условиях двухмерных кристаллов олова, длина и ширина которых на 2-3 порядка больше толщины.

Для управления процессом образования двухмерных кристаллов олова был разработан оригинальный способ [15] и изготовлена специальная установка для его осуществления [16].

В качестве подложек для образцов использовали металлические полосы длиной 200 мм, шириной 20 мм и толщиной 2 мм.

Проведенные исследования особенностей теплопередачи при физическом моделировании показали принципиальную возможность управления тепловыми по-

токами, определяющими условия образования двухмерных кристаллов олова [17].

Согласно разработанной методике, на спроектированной и изготовленной установке были проведены эксперименты по моделированию процессов кристаллизации и получению в слое олова макроструктуры, соответствующей макроструктуре в определенных сечениях реальных отливок и слитков, сформировавшейся в определенных условиях в результате управляемой кристаллизации.

Был смоделирован процесс формирования макроструктуры слитка меди при его управляемой кристаллизации в графитовой тигель-форме (рис. 1).

Рис. 1. Физическое моделирование управляемой кристаллизации медного слитка:

а - макроструктура слитка меди, полученного в результате управляемой кристаллизации в графитовой тигель-форме; б - макроструктура слоя олова, полученная на медном образце

Рис. 2. Физическое моделирование поперечного сечения отливки из жаропрочного сплава, полученной высокоскоростной направленной кристаллизацией:

а - макроструктура поперечного

сечения отливки; б - макроструктура слоя олова, полученная на нихромовом образце

а

б

При охлаждении с определенной скоростью образца из нихрома, покрытого тонким слоем олова, была получена картина, соответствующая макроструктуре поперечного сечения отливок из жаропрочных никелевых сплавов, получаемых методом высокоскоростной направленной кристаллизации (рис. 2). Указанная структура формируется в процессе перемещения плоского фронта кристаллизации, размер макрозерен в поперечном сечении при этом зависит от интенсивности отвода тепла от отливки и скорости осуществления процесса направленной кристаллизации. На моделях макроструктура формируется в тонком слое олова, и полученный размер зерна также зависит от интенсивности теплоотвода от образца, а следовательно, от скорости кристаллизации.

Выводы

Таким образом, проведение комплекса технологических операций по подготовке материалов и управляемой кристаллизации, зависящим от типа сплава и требований, предъявляемых к изделиям и заготовкам, может быть обеспечено получение качественных отливок и слитков при кратном использовании литейных сплавов и материалов.

В результате комплекса проведенных исследований получены следующие результаты.

1. Вакуумный переплав в комплексе с направленной кристаллизацией отходов меди обеспечивает их рафинирование за счет испарения в вакууме и оттеснения примесей в процессе перемещения фронта кристаллизации. При этом полученный металл по уровню чистоты и качеству не уступает и даже превосходит медь после двухстадийного огневого и электролитического рафинирования.

Полученные качественные слитки и непрерывно-литые заготовки отличаются плотной заданно ориентированной структурой и высоким уровнем свойств.

2. Предварительная термовременная обработка расплава и высокоскоростная направленная кристаллизация жаропрочных никелевых сплавов с использованием технологического возврата позволяют получить плотные отливки с равномерным составом и ориентированной структурой, обладающие высоким запасом пластичности.

Некоторое снижение прочностных свойств объясняется угаром легирующих элементов в процессе неоднократных переплавов и может быть исправлено за счет дополнительного легирования сплавов.

Направленная кристаллизация в сравнении с равноосной обеспечивает большую однородность структуры, улучшение комплекса свойств и трещиноустой-чивости никелевых сплавов.

3. Эксплуатационные свойства жидкометалличес-кого алюминиевого кристаллизатора, и в первую очередь теплопроводность, резко ухудшаются в результате его загрязнения в процессе эксплуатации. Наиболее резкое изменение свойств наблюдается в течение

первых 9-12 циклов плавок, что говорит о необходимости его замены свежим алюминием.

Уровень теплопроводности может быть оценен по коэффициенту отражения или температурному интервалу затвердевания алюминия - материала жидкоме-таллического кристаллизатора.

4. Снижение теплопроводности в результате загрязнения основы алюминиевых литейных сплавов приводит, при прочих равных условиях, к формированию в процессе кристаллизации более крупнозернистой структуры. При этом резко повышается средняя микротвердость, снижается прочность и катастрофически падает пластичность основы алюминиевых сплавов. Указанные качественные показатели резко изменяются после первых 15 циклов переплава, а затем стабилизируются на определенном уровне.

Таким образом, можно прогнозировать принципиально достижимый уровень свойств литых изделий из сплавов на основе алюминия при многократном переплаве используемых шихтовых материалов. Для изготовлении алюминиевых изделий с повышенным уровнем требований при плавке следует использовать исходно чистые и свежие материалы.

5. Физическое моделирование процессов затвердевания и кристаллизации металлов позволяет существенно сократить время на отладку технологических процессов, обеспечивающих получение качественных отливок и заготовок с заданной структурой.

Перечень ссылок

1. Наумик В.В. Процессы кристаллизации и теплофизи-ческие свойства материалов, применяемых при производстве отливок и слитков в вакууме// Новi матерiали i технологи в металургй та машинобудуванш. - 2006. -№ 2. - С. 32-34.

2. Справочник машиностроителя под ред. М.А.Саверина Т.1. - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. - 1951. -1035 с.

3. Декларацшний патент Украши № 4291 МПК7 001 №25/18 (Видано 17.01.2005) Пристрш для визначення тепло-провщност зразка матерiалу /Наумик В.В., Бялж Г. А., Луньов В.В.

4. Рациональная ресурсосберегающая технология получения высококачественных слитков из отходов меди / Г.А. Бялик, В.В. Наумик, С.И. Адамчук, В.В. Лунев // Новi матерiали i технологи в металургй та машинобудуванш. - 2005. - № 1. - С. 104-111.

5. Разработка рациональной экологически безопасной технологии переработки отходов меди и сплавов на ее основе /Наумик В.В., Бялик Г.А., Адамчук С.И., Лунев

B.В. // Теория и практика металлургии. - 2007. - № 6 -

C. 13-21.

6. Безперервне лиття в вакуумi прецизшних заготовок з мщ та 11 сплавiв / Луньов В.В., Бялж Г. А., Пархоменко А.В., Наумик В.В.// Теория и практика металлургии. -2003. - № 4. - С. 26-29.

7. Свойства жаропрочных никелевых сплавов после ВТОР/ Клочихин В.В., Жеманюк П.Д., Цивирко Э.И., Наумик В.В. // Новi матерiали i технологи в металургй

та машинобудуванш. - 2000. - № 1. - С. 41-46.

8. Процессы кристаллизации, структура и свойства отливок из никелевых жаропрочных сплавов / Цивирко Э.И., Же-манюк П.Д., Клочихин В.В., Наумик В.В., Лунев В.В. // Металловедение и термическая обработка металлов. -2001. - № 10. - С. 13-17.

9. Влияние модификаторов на склонность жаропрочного сплава к образованию ТПУ фаз / Кудин В .В., Цивирко Э.И., Наумик В.В., Лысенко Н.А., Жеманюк П.Д. // Новi мате-рiали i технологи в металургй та машинобудуванш. -2003. - № 2. - С. 20-25.

10. Об'емна та спрямована кристаизащя нкелевих сплавiв / Е.1. Цивiрко, В.В. Клочихш, О.Г. Коломойцев, В.В. Наумик // Металознавство та обробка металiв. - 2000. -№ 3. - С. 5-11.

11. Определение теплопроводности литых металлов и сплавов. Наумик В.В., Бялик Г.А., Лунев В.В.// Електротех-нжа та електроенергетика. - 2003. - № 1. - С. 38-40.

12. Наумик В.В. Изменение теплофизических свойств жид-кометаллического кристаллизатора в процессе его эксплуатации при вакуумном литье жаропрочных сплавов // Проблеми трибологй. - 2006. - № 1. - С. 31-35.

13. Наумик В.В. Контроль теплофизических свойств жид-кометаллического кристаллизатора по коэффициенту отражения // Новi матерiали i технологй в металургй та машинобудуванш. - 2007. - № 2. - С. 29-32.

14. Наумик В.В. Влияние кратности переплава на тепло-физические свойства и некоторые качественные показатели основы алюминиевых литейных сплавов // Металлургическая и горнорудная промышленность. -2007. - № 5. - С. 48-52.

15. Патент Украши на корисну модель №»22375 МПК (2006) С30В21/00 С30В35/00 Споаб фiзичного моделювання процеав кристалiзацii' виливюв i зливюв металiв та сплавiв / Наумик В.В., Бялж Г. А., Луньов В.В. (Видано 25.04.2007, Опублжовано в бюл. № 5, 2007 р.).

16. Патент Украши на корисну модель №»22376 МПК (2006) С30В21/00 С30В35/00 Пристрш для фiзичного моделювання процеав кристалiзацii виливюв i зливюв ме-талiв та сплавiв / Наумик В.В., Бялж Г. А., Луньов В.В. (Видано 25.04.2007, Опублжовано в бюл. № 5, 2007 р.).

17. Наумик В.В. Физическое моделирование процессов кристаллизации отливок и слитков // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2006, № 6. -С. 34-38.

Одержано 19.02.2008

Розглянуто питання, що пов '43aHi з отриманням яюсних виливюв та .зливюв i3 керованою кристалiзацieю з кольорових металiв та сплавiв (Cu, Ni та т.) при неодноразовому використаннi матерiалiв.

Questions, related to the production of high-quality casts and bars with the carried-on crystallization from nonfer-rous metals (Cu, Ni etc.) and alloys at several times application of materials, are considered.

УДК 620.22:669.27

Канд. техн. наук С. М. Григорьев, А. С. Петрищев Национальный технический университет, г. Запорожье

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПЛАВОВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ И РАСКИСЛЕНИЯ БЫСТРОРЕЖУЩИХ

СТАЛЕЙ

Разработана математическая модель технологических параметров получения и использования при выплавке сталей сплава для легирования и раскисления типа СиР по ТУ14-437-87-90. Оптимизация состава шихты и более эффективное использование высокохромистых отходов обеспечили значительное повышение концентрации хрома и степени утилизации легированных отходов.

Введение

Украина не имеет собственной минерально-сырьевой базы для производства легирующих материалов на основе редких и тугоплавких элементов. Потребность в них удовлетворяется импортными поставками из ближнего и дальнего зарубежья. Особенно эта проблема обострилась в последние годы в связи со стремительным

ростом цен на них на мировом рынке потребления. Поэтому разработка отечественных ресурсосберегающих технологий молибден- и вольфрамсодержащих сплавов и лигатур, тем более с параллельной утилизацией немобильных отходов (окалина быстрорежущих сталей) представляет не только научный, но, в первую очередь, практический промышленный интерес.

© С. М. Григорьев, А. С. Петрищев, 2008