Особливості розподілу неметалевих вкраплень при електрошлаковому наплавленні з великим вмістом сірки
DOI:
https://doi.org/10.15407/steelcast2024.02.006Ключові слова:
електрошлакове наплавлення, кристалізатор, неметалеві вкраплення, сульфід, структура, зона сплавленняАнотація
На сьогодні в машинобудуванні досить гостро стоїть питання якості деталей. Як правило, більшість деталей виготовляється з виливків, отриманих різними методами. Основне завдання, що стоїть перед ливарним виробництвом у нашій країні, полягає в істотному загальному підвищенні якості виливків, яке виражається в зменшенні товщини стінок, зниженні припусків на механічну обробку й на ливниково-живильні системи при збереженні потрібних експлуатаційних властивостей виробів. Кінцевим підсумком цієї роботи повинне бути забезпечення збільшених потреб машинобудування необхідною кількістю литих заготовок без істотного росту загального випуску виливків по масі. Високі експлуатаційні характеристики виливків істотно залежать від чистоти сплавів за вмістом шкідливих домішок і неметалевих вкраплень. Для сталі дуже шкідливою домішкою є сірка, яка в навіть невеликій кількості істотно знижує її механічні властивості. Особливо це актуально для деталей, які працюють у важких умовах роботи (знакозмінні навантаження, підвищена температура та інше).
В даній статті наведено результати дослідження розподілу неметалевих вкраплень і сірки в зоні сплавлення, перехідній зоні і металі основи при електрошлаковому наплавленні різнорідних за хімічним складом сталей з великим вмістом сірки. Показано, що кількість сірки в металі, навіть при великих її концентраціях, не впливає на чистоту зони сплавлення за вмістом неметалевих вкраплень. Інтенсивне очищення зони сплавлення і перших порцій металу, що наплавляється, відбувається завдяки великій поверхні реагування з високоактивним рідким фторидним флюсом і високій температурі шлакової ванни. В результаті протікання цих процесів неметалеві вкраплення подрібнюються, зменшується їх кількість, і вони рівномірно розподіляються за об’ємом металу. Відповідно, неметалеві вкраплення в зоні сплавлення мають сприятливу глобулярну форму, вони дрібні за розміром і рівномірно розподілені за об’ємом металу, що сприяє збільшенню рівня механічних властивостей сталей, тому що їх розмір не перевищує так званих «критичних» розмірів вкраплень.
Посилання
Zhongli, Liu, Xihai, Liu, Chuanhao, Yang (2016). The application of ESR technology for nuclear power equipments in China. MMS-100: Proceedings Medovar Memorial Symposium. Kyiv, Ukraine, 7-10 June 2016, pp. 28-31.
Kuskov, Yu.M., Skorokhodov, V.N., Ryabtsev, I.A., Sarychev, I.S. (2001). Electroslag coating. Moscow: Science and Technology, 180 p. [in Russian].
Tezuka, M., Yamamoto, S., Takahashi, F. et al. (2014). Internal quality of 2150 mm-diameter ingot manufactured using new 150-ton ESR furnace. Proceedings of the 19th International Forgemasters Meeting (IFM2014) (29 September-2 October 2014, Tokyo), Tokyo, pp. 90-94.
Kubin, M., Scheriau, A., Knabl, M., Holzgruber, H., Kawakami, H. (2013). Operational experience of large sized ESR plants and attainable quality of ESR ingots with diameter of up to 2600 mm. Proceedings of the 2013 International Symposium on Liquid Metal Processing & Casting (LMPC2013) (22-25 September 2013, Austin (Texas)), pp. 57-64. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48102-9_8
Turpin, B., Danks, D., Callaghan, I., Wood, W. (2012). Narrow Gap Electroslag Is Process of Choice for Welding San FranciscoOakland Bay Bridge. Welding Journal, 9(5), 24-31.
Janice J. Chambers, Brett R. Manning (2016). Electroslag Welding: From Shop to Field. STRUCTURE magazine, 20–23. URL: https://www.structuremag.org/wp-content/uploads/2016/01/C-BuildingBlocks-Chambers-Feb161.pdf (Last accessed: 06.04.2024).
Medovar, L.B., Polishko, G.O., Petrenko, V.L., Stovpchenko, G.P. (2020). Modern electroslag technologies of electrode remelting and processing of liquid metal (review). Theory and practice of metallurgy, 2, 17-25. https://doi.org/10.34185/tpm.2.2020.03 [in Ukrainian].
Kitani, Y., Ikeda, R., Ono, M., Ikeuchi, K. (2009). Improvement of Weld Metal Toughness in High Heat Input Electro-Slag Welding of Low Carbon Steel. Welding in the World, 53, 57-63. https://doi.org/10.1007/BF03266704
Vodennikova, O.S., Vodennikova, L.V. (2022). Desulfurization of steel: modern technologies, trends and prospects. Metal and Casting of Ukraine, 30, 1(328), 42-53. https://doi.org/10.15407/steelcast2022.01.042 [in Ukrainian].
Vodennikova, O.S., Holovkov, P.V. (2021). Modern view on steel desulfurization. Scientific Technical Journal Metal Science and Treatment of Metals, 27, 4, 33-44. https://doi.org/10.15407/mom2021.04.033 [in Ukrainian].
Andre Costa e Silva (2018). Non-metallic inclusions in steels — origin and control. Journal of Materials Research and Technology, 7, 3, 283-299. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.04.003
Parahnevich, E.M. (2013). The mechanism of desulfurization during electroslag surfacing. Theory and practice of metallurgy, 1-2, 21-24 [in Russian].
Parahnevich, E.M., Lunyov, V.V. (2012). Physico-mechanical properties of the metal in the fusion zone during electroslag surfacing on St3 steel 20ХН3A. Metallurgical and Mining Industry, 5, 25-27 [in Ukrainian].
Bettoni, P., Biebricher, U., Franz, H., Lissignoli, A., Paderni, A., Scholz, H. (2014). Large ESR forging ingots and their quality in production. La Metallurgia Italiana, 106(10), 13-21.
Wang C., Song, J. (2012). Structure modification and constant remelting speed control of a 120-t three-phase electroslag furnace. China Foundry, 9, 4, 370-375.
Skidin, I., Vodennikova, O., Vodennikov, S., Saithareiev, L., Telkov, S. (2021). Parameter analysis of non-metallic inclusion formation in thermite alloys. Second International Conference on Sustainable Futures: Environmental, Technological, Social and Economic Matters (ICSF 2021), vol. 280. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202128007015
Kiessling, R., Lange, N. (1978). Non-metallic Inclusions in Steel. Parts I–IV. London: The Institute of Metals, 465 p.
Kiessling, R., Pickering, F.B. (1989). Non-metallic Inclusions in Steel. Part V. London: The Institute of Metals, 208 p.
Parahnevich, Ye.M., Speransky, B.S., Petrusha, Yu.P. (2000). Qualitative indicators of metal properties of parts restored by the electroslag method. Non-metallic inclusions and gases in foundry alloys: a collection of theses of the 1st International science and technology conference (September 18-22, 2000). Zaporizhzhia: ZDTU, pp. 35-36 [in Ukrainian].
Parahnevich, Ye.M., Petrusha, Yu.P., Lunyov, V.V. (2003). Features of the technology of restoration of parts by the electroslag method. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, 1, 60-62 [in Ukrainian].
Parahnevich, E.N. Petrusha, Yu.P., Lunev, V.V. et al. (2007). The method of identifying the fusion zone during electroslag surfacing. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5, 66-68 [in Russian].
Vorobeva, G.Ya. (1975). Corrosion resistance of materials in aggressive environments of chemical production. Moscow: Khimiya, 816 p. [in Russian].
Sereda, B.P., Kruglyak, I.V., Gaydaenko, A.S., Nesterenko, S.V., Bannikov, L.P., Sereda, D.B. (2019). Study of the corrosion resistance of structural materials working in conditions of sulphate solutions of coke chemical production. Collection of scholarly papers of Dniprovsk State Technical University (Technical Sciences), 1, 34, 54-59. https://doi.org/10.31319/2519-2884.34.2019.11 [in Ukrainian].
