Концептуальні засади валкової розливки-прокатки високоміцних алюмінієвих сплавів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15407/steelcast2023.04.04

Ключові слова:

валкова розливка, алюмінієвий сплав, кристалізація, лита заготовка, структура, властивості

Анотація

У цій роботі представлені результати, що показують можливість отримання тонколистових заготовок з широкого спектру алюмінієвих сплавів методом валкової розливки. У ході досліджень виконано аналіз технологічних рішень відомих на сьогоднішній день способів безперервного лиття-прокатки листової металопродукції. На лабораторній установці двовалкової розливки металів відпрацьовані фізико-технологічні параметри (температура та швидкість розливки, інтенсивність тепловідведення тощо), що забезпечують стійкий процес отримання листової заготовки невеликої товщини (1—5 мм) з алюмінієвих сплавів, що досліджуються. Вперше в металургійній практиці методом валкової розливки отримані литі листові заготовки з широкоінтервальних алюмінієвих сплавів Д16 (≥130 °С) і В95 (≥160 °С).

В ході досліджень для визначення еволюції структур дослідних зразків зі сплавів, що вивчаються, проведені їх металографічні дослідження на всіх етапах технологічного ланцюжка «валкова розливка + гаряча прокатка + термічна обробка». Враховуючи, що між первинною структурою литих заготовок та якістю кінцевої металопродукції існує спадковий взаємозв'язок встановлено, що для всіх вивчених алюмінієвих сплавів основою структур на стадії «валкова розливка» є a-фаза. Встановлено, що при швидкості охолодження, характерній валковій розливці, a-фаза в литих заготовках має однорідну дрібнозернисту структуру. При цьому невеликі включення дисперсних інтерметалідних та евтектичних фаз, які присутні у структурі литих заготовок, рівномірно розподілені за їх перерізами.

Для оцінки процесів, що відбуваються у заготовках на стадії «гаряча прокатка», визначено закономірності зміни кількісних характеристик структур залежно від ступеня їхньої деформації, а саме: E — частку інтерметалідних фаз; D — розмір кристалів інтерметалідів; A — параметр форми інтерметалідів; R — розмір дендритних осередків; Ar — параметр форми дендритних осередків. Також було встановлено, що на стадії «термічна обробка» дослідних зразків після їхньої гарячої прокатки відбувається часткова рекристалізація a-Al твердого розчину, а також зменшення вмісту інтерметалідів і сфероїдизація інтерметалідних фаз, що залишилися.

Зрештою, зміни, що відбувалися в структурах дослідних зразків, позитивно вплинули на якість кінцевої стрічки, що й було підтверджено рівнем їх механічних характеристик.

Посилання

Smirnov, A.N., Pilushenko, V.L., Momot, S.V. et al. (2002). Continuous casting processes. Donetsk: DonNTU, 536 p. [in Russian].

Smirnov, A.N., Kubersky, S.V., Shtepan, E.V. (2011). Continuous casting of steel, Donetsk. DonNTU, 482 p. [in Russian].

Smirnov, A.N., Kubersky, S.V., Smirnov, E.N. (2018). Future of the continuous casting of steel: thin strip. Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific, Technical and Economic Information, 4, 73-78 [in Russian].

Muller, J., Geerkens, C., Emling, W.H. (2015). CSP® Casting Technology - 25 Years of Success. Proceedings Conf. AISTech, 2380-2388.

Matveev, B.N. (2016). The Compact casting and rolling plants for the production of the particularly thin hot-rolled strips (the analytical review). Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific, Technical and Economic Information, 7, 80-83 [in Russian].

Arvedi, G., Mazzolari. F., Bianchi, А., Holleis, G., Siegl, J., Angerbauer, A. (2008). The Arvedi endless strip production line (ESP): from liquid steel to hot rolled coil in seven minutes. La Revue de Métallurgie, 105(7-8), 398-407. https://doi.org/10.1051/metal:2008057

Menet, P.-Y., Basson, F., Maiwald, K., Cayol, R. (2001). Strip Casting Technology. A Key to Product Quality, Proc. of Melt Quality Workshop, Madrid, 25-29.

Wechsler, R. (2002). The status of twin-roll casting technology. Comparison with conventional technology. La Revue de Métallurgie, 99(11), 941-948. https://doi.org/10.1051/metal:2002101

Sosinski, D.D. et al. (2008). Castrip Process - Latest Advances at Nucor Steel Industrial Plant. Metallurg, 12, 43-46 [in Russian].

Shalimov, A.G. (2014). Twin-roll casting and rolling units for the production of thin hot-rolled steel strips. Part II. Electrometallurgy, 2, 12-16 [in Russian].

Guthrie, R.I.L., Isac, M., Li, D. (2010). Ab-initio predictions of interfacial heat flows during the high speed casting of liquid metals in near net shape casting operations. Steel Research International, 81(10), 891-898. https://doi.org/10.1002/srin.201000169

Mazur, V.L., Nogovitsyn, A.V. (2010). Theory and technology of thin sheet rolling. Dnepropetrovsk: RVA Dnipro-VAL, 500 p. [in Russian].

Zaykov, M.A., Poluhin, V.P., Zaykov, A.M., Smirnov, L.N. (2004). Rolling process. Moscow: MISIS, 640 p. [in Russian].

Brovman, M.Y., Nikolaev, V.A., Polukhin, V.P. (2007). Length of the plastic deformation zone and permissible speed during non-ingot rolling of steel strips. Metals, 1, 44-49. https://doi.org/10.1134/S0036029507010089 [in Russian].

Gridin, A.Y., Shaper, M., Danchenko, V.N. (2011). Production of strips from high-strength aluminum alloys by roll casting and rolling. Metal forming, 3(28), 184-194 [in Russian].

Shur, I.A. (2001). Prospects for the development of non-ingot rolling of aluminum alloys. Light alloy technology, 5-6, 38-41 [in Russian].

Totten, G.E., MacKenzi, D.S. (1993). Aluminum and Aluminum Alloys. Handbook of Aluminum: Vol. 1, 598 p.

Nogovitsyn, A.V., Nuradinov, A.S., Prigunova, A.G. et al. (2020). Structure and properties of cast strip made of alloy D16 in the technological chain "roll casting + hot rolling + heat treatment". Metallurgy and Heat Treatment, 2, 49-59ю https://doi.org/10.15407/mom2020.02.049 [in Russian].

Nuradinov, A.S., Eldarkhanov, A.S., Kondratyev, Yu.I., Nuradinov, I.A. (2021). Development of Production Regimes for Twin-Roll Casting of Metal Alloys. Steel in Translation, 51(10), 723-727. https://doi.org/10.3103/S0967091221100119

Nikityn, V.I. (1995). Heredity in cast alloys. Samara, SamGTU, 248 p. [in Russian].

Kondratuk, S.Ye. (2010). Structure formation, heredity and properties of cast steel. Kyiv: Naukova Dumka, 176 p. [in Russian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-03-08