Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЛИТЕЙНЫХ ОТХОДОВ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-3-222-227

Полный текст:

Аннотация

В настоящее время при производстве металлургических сплавов все больше используются металлургические отходы. Накапливание объема и повышение возраста возврата влияет на загрязненность шихты нежелательными элементами и неметаллическими включениями, что неизбежно приводит к резкому ухудшению структуры и свойств отливки. Данное обстоятельство сказывается на характере политерм физических свойств расплава и, соответственно, необходимых температурно-временных параметрах плавки жаропрочного сплава. В работе изучены температурные зависимости удельного электросопротивления, кинематической вязкости и поверхностного натяжения жидких жаропрочных композиций на основе системы Ni – Nb – Cr – Mo. Для сплава ЭП902 установлены критические температуры, нагрев до которых приводит к необратимым интенсивным изменениям в направлении улучшения состояния расплава. Обнаружена взаимосвязь между количеством литейных отходов в шихте с видом и особенностями температурных зависимостей физико-химических свойств расплава. Показано, что увеличение количества литейных отходов при переплаве приводит к повышению критических температур. Изучено влияние состояния расплава на процесс кристаллизации и структуру твердого металла. Процесс затвердевания сплава ЭП902 исследован методом дифференциального термического анализа. Показано, что процесс кристаллизации начинается с выделения твердого раствора на основе γ-фазы, а завершается формированием эвтектики на основе интерметаллида Ni3Nb. Нагрев расплава выше критических температур приводит к увеличению переохлаждения и практически не влияет на эвтектическую температуру. На основании результатов изучения физико-химических свойств жидкого металла и процесса его кристаллизации предложены режимы высокотемпературной обработки расплава, которые позволяют существенно улучшить качество отливок из жаропрочных сплавов типа ЭП902, содержащих значительное количество литейных техногенных отходов в шихте. Осуществлены механические испытания образцов опытных плавок, проведенных по оптимальному режиму высокотемпературной обработки расплава (ВТОР). Применение ВТОР для плавок с 50 %-ным содержанием литейных отходов в шихте позволило получить у отливок уровень прочностных и пластических свойств, превосходящий технические условия, а также стабилизировать их значения от плавки к плавке.

Об авторах

А. Г. Тягунов
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

к.т.н., заведующий кафедрой полиграфии и веб-дизайна

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 28



Е. Е. Барышев
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

д.т.н., заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 28



Г. В. Тягунов
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

д.т.н., профессор кафедры безопасности жизнедеятельности

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 28



Т. К. Костина
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

к.т.н., доцент кафедры физики

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 28



К. Ю. Шмакова
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

к.т.н., доцент кафедры физики

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 28



Список литературы

1. Еланский Г.Н., Еланский Д.Г. Строение и свойства металлических расплавов. – M.: MГММИ, 2006. – 228 с.

2. Тягунов Г.В., Барышев E.E., Цепелев В.С. Жидкие металлы. Стали и сплавы. – Екатеринбург: УрФУ, 2016. – 358 с.

3. Барышев Е.Е., Тягунов A.Г., Степанова Н.Н. Влияние структуры расплава на свойства жаропрочных сплавов в твердом состоянии. – Екатеринбург: УрО РАН, 2010. – 199 с.

4. Yin F.S., Sun X.F., Guan H.R., Hu Z.Q. Effect of thermal history on liquid structure of cast nickel-base superalloy M963 // Journal of Alloys and Compounds. 2004. Vol. 364. P. 225 – 228.

5. Gao Z., Hu R., Zhang T. etc. Structure transitions near liquidus and the nucleation of undercooled melt of Ni-Cr-W superalloy // Physica B. 2014. Vol. 454. No. 1. P. 8 – 14.

6. Liu L., Zhen B.L., Banerji A. etc. Effect of melt homogenisation temperature on the cast structure of IN 738 superalloy // Scripta Metallurgica et Materialia. 1994. Vol. 30. P. 593 – 598.

7. DeBarbadillo J.J. Nickel-base superalloys; physical metallurgy of recycling // Metallurgical Transaction A. 1983. Vol. 14. No. 2. P. 329 – 341.

8. Srivastava R.R., Kim M.-S., Lee J.-C. etc. Resource recycling of superalloys and hydrometallurgical challenges // Journal of Materials Science. 2014. Vol. 49. No. 14. P. 4671 – 4686.

9. Sidorov V.V., Rigin V.E., Goryunov A.V., Kablo D.E. Highly efficient technologies and modern equipment for obtaining semifinished products made of heat-resistant foundry alloys for use as charge materials // Metallurgist. 2012. Vol. 56. No. 5–6. P. 329 – 335.

10. Sidorov V.V., Rigin V.E., Goryunov A.V., Min P.G. Processing superalloy foundry waste generated at engine building and repair plants: Experience of the all-russia research institute of aviation materials // Metallurgist. 2014. Vol. 58. No. 1–2. P. 69 – 74.

11. Sidorov V.V., Rigin V.E., Goryunov A.V., Min P.G. Resourcessaving technology for recycling of grade waste products cast from superalloys // Metallurgist. 2014. Vol. 58. No. 5–6. P. 360 – 366.

12. Prasad V.V.S., Rao A.S., Prakash U. etc. Recycling of superalloy scrap through electro slag remelting // ISIJ International. 1996. Vol. 36. No. 12. Р. 1459 – 1464.

13. Yu J.J., Sun X.F., Lou J.X. etc. Recycled Applications of a single crystal superalloy // Advanced Materials Research. 2011. Vol. 239–242. Р. 1422 – 1427.

14. Rahimi R., Ahmadabadi M.N. Recycling of reverted IN738LC with references to mechanical properties and control of chemical composition // TMS Annual Meeting. 2012. P. 417 – 424.

15. Utada S., Joh Y., Osawa M. etc. High temperature properties of a single crystal superalloy PWA1484 directly recycled after turbine blade use // Superalloys 2016: Proceedings of the 13th International Symposium of Superalloys. 2016. Vol. 2016. P. 589 – 599.

16. Utada S., Joh Y., Osawa M. etc. Direct recycle of used single crystal superalloy turbine blades // Proceedings of the International Gas Turbine Congress. Tokyo. 2015. P. 1039 – 1043.

17. Man Y.-L., Wang Y.-F., Yu X.-F. etc. Effects of reverts on initial mel ting temperature and stress-rupture life of K417G superalloy // Zhuzao/Foundry. 2015. Vol. 64. No. 3. P. 251 – 255.

18. Yang Y.H., Yu J.J., Sun X.F. etc. Effect of revert addition on microstructure and mechanical properties of M951 Ni-base superalloy// Materials Science and Engineering: A. 2012. Vol. 532. P. 6 – 12.

19. Tyagunov A.G., Baryshev E.E., V’yukhin V.V. etc. Increasing the quality of the EP902 alloy using its properties in the liquid and solid states // Russian Metallurgy (Metally). 2014. Vol. 12. P. 992 – 994.

20. Dong J., Qu W., Wang D. etc. Effect of temperature of melt superheat treatment on microstructure and mechanical properties of recycled Ni-base superalloy K417 // Rare Metal Materials and Engineering. 2010. Vol. 39. No. 8. P. 1480 – 1483.

21. Шинкин В.Н. Расчет кривизны стального листа при правке на восьмироликовой машине // Черные металлы. 2017. №. 2. С. 46 – 50.

22. Шинкин В.Н. Расчет изгибающих моментов стального листа и реакций опор рабочих роликов при правке на восьмироликовой машине // Черные металлы. 2017. №. 4. С. 49 – 53.

23. Шинкин В.Н. Расчет параметров листогибочных несимметричных трехвалковых вальцов при производстве стальных труб // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 4. С. 285 – 291.

24. Шинкин В.Н. Pазрушение стальных труб большого диаметра при дефекте раскатной пригар // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 6. С. 436 – 442.

25. Шинкин В.Н. Упрощенный метод расчета изгибающих моментов стального листа и реакций рабочих роликов в многороликовой правильной машине // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 10. С. 777 – 784.

26. Shinkin V.N. Calculation of technological parameters of O-forming press for manufacture of large-diameter steel pipes // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 13. P. 33 – 37.

27. Shinkin V.N. Mathematical model of technological parameters’ calculation of flanging press and the formation criterion of corrugation defect of steel sheet’s edge // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 13. P. 44 – 47.

28. Тягунов А.Г., Барышев Е.Е., Тягунов Г.В. и др. Систематизация политерм физических свойств металлических расплавов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 4. С. 310 – 317.

29. Тягунов А.Г., Вьюхин В.В., Тягунов Г.В. и др. Влияние концентрации хрома на процесс структурообразования жидких хромоникелевых сплавов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 8. С. 565 – 570.

30. Тягунов А.Г., Барышев Е.Е., Тягунов Г.В., Михайлов В.Б. Эффективная технология производства жаропрочных сплавов ЭП220 и ЭП929 с использованием высокотемпературной обработки расплава // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. Т. 56. № 9. С. 26 – 29.


Для цитирования:


Тягунов А.Г., Барышев Е.Е., Тягунов Г.В., Костина Т.К., Шмакова К.Ю. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЛИТЕЙНЫХ ОТХОДОВ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019;62(3):222-227. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-3-222-227

For citation:


Тyagunov A.G., Baryshev Е.Е., Tyagunov G.V., Кostina Т.K., Shmakova K.Y. USING MELT HIGH-TEMPERATURE TREATMENT FOR PROCESSING FOUNDRY WASTES OF HEAT-RESISTANT ALLOY. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(3):222-227. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-3-222-227

Просмотров: 41


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)