Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК ИЗ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ МЕДИ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА КАТАНКИ

Работа №101923

Тип работы

Авторефераты (РГБ)

Предмет

металлургия

Объем работы23
Год сдачи2015
Стоимость250 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
56
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПУБЛИКАЦИИ

Актуальность темы
Современный этап развития металлургической отрасли характеризуется совмещением различных переделов производственного цикла получения продукции широкого сортамента. Наибольшее распространение получили совмещенные способы непрерывного литья и прокатки при изготовлении катанки из кислородсодержащей меди, обеспечивающие наибольшую производительность. Полученная катанка может быть использована для получения различных изделий электротехнического назначения.
В силу непрерывности технологического процесса изучение отдельных стадий получения медной катанки не представляется возможным, а комплексные исследования зачастую дают лишь приближенную картину происходящих процессов. Большой интерес представляют исследования, связанные с установлением причин образования дефектов в медной катанке. Наличие дефектов в катанке может быть причиной обрыва проволоки при тонком волочении.
Изучение вопросов, связанных с образованием дефектов в медной катанке, сопряжено с трудностями, обусловленными совмещенным способом литья и прокатки и сложностью вмешательства в непрерывный технологический процесс. Большое значение имеет качество литой заготовки. В связи с этим установление причин образования дефектов в непрерывнолитой заготовке и особенностей их поведения при пластической обработке является важной и актуальной задачей.
Работа выполнена в рамках исследований, включенных в следующие государственные программы:
— НИР № 7.1833.2011 «Теоретическое и экспериментальное исследование механизма физических воздействий на кристаллизующийся расплав и защитные покрытия сплавов на основе металлов 4 периода, обладающих специальными свойствами»;
— НИР № 11.569.2014/К «Технология комплексной переработки медьсодержащего сырья и производства высококачественных изделий из меди».
Степень разработанности темы исследования
В последние годы совмещенные способы непрерывного литья и прокатки получили широкое распространение ввиду их высокой производительности, меньших энергетических затрат и компактности размещения производственной линии в сравнении с традиционной технологией изготовления слитков с последующей их прокаткой. Вопросами повышения качества непрерывнолитого слитка из различных сплавов уделялось большое внимание в трудах следующих отечественных и зарубежных ученых: А.М. Каца, Б.Б. Гуляева, В.С. Рутеса, В.М. Чурсина, Г.Ф. Баландина, В.А. Ефимова, М.Я. Бровмана, P.F. Cuypers, W. Schneider, E. Laitinen и др. Однако применительно к непрерывному литью меди в двухленточный кристаллизатор недостаточно сведений о влиянии технологических параметров подготовки расплава и непрерывного литья на качество литой заготовки и получаемой медной катанки.
Цель работы: установление причин образования дефектов в литых заготовках из меди марки М00, получаемых непрерывным способом литья в ленточный кристаллизатор, и исследование особенностей поведения литейных дефектов при пластической обработке, способствующих образованию трещин в медной катанке после испытания на скручивание с последующим раскручиванием, с целью совершенствования технологического регламента непрерывного литья меди для повышения качества катанки.
Задачи исследования:
1. Установить причины зарождения дефектов в литой заготовке и катанке из меди марки М00 и изучить состояние металла в области возникновения дефектов с помощью оптической и электронной микроскопии.
2. Исследовать особенности поведения литейных дефектов при горячей пластической деформации литых заготовок из меди в условиях совмещенного процесса непрерывного литья и прокатки и установить их влияние на образование дефектов в медной катанке.
3. Установить связь между технологическими параметрами подготовки расплава к литью и возможностью образования дефектов в литой заготовке, провоцирующих образование трещин в медной катанке после испытания на скручивание с последующим раскручиванием.
4. Скорректировать технологический регламент непрерывного литья меди в ленточный кристаллизатор с целью повышения качества медной катанки.
Научная новизна:
1. Установлена зависимость между размером газовых макропор, возникающих в непрерывнолитой заготовке из кислородсодержащей меди, и линейными размерами дефектов в катанке, являющихся причиной образования в ней трещин при испытании на скручивание с раскручиванием.
2. Определено соотношение долей микро- и макропор и закономерность их распределения по размеру в сечении литой заготовки из меди в зависимости от технологических параметров подготовки расплава к литью.
Теоретическая и практическая значимость работы
Результаты работы расширяют представления об особенностях получения непрерывнолитой заготовки из меди в двухленточном водоохлаждаемом кристаллизаторе в условиях совмещенного процесса литья и прокатки Contirod. На основании проведенных исследований предложен скорректированный регламент непрерывного литья меди в ленточный кристаллизатор, апробированный на предприятии ЗАО «СП «Катур-Инвест». Повышено качество непрерывнолитой заготовки за счёт снижения количества газовых дефектов и их среднего размера благодаря исключению факторов, способствующих газонасыщению расплава.
Методология и методы диссертационного исследования
В основу методологии исследования положены труды ведущих отечественных и зарубежных ученых В.М. Чурсина, А.М. Каца, H. Pops, E. H. Chia и др. в области получения слитков непрерывными способами литья, государственные стандарты РФ, а также положения теории разливки цветных металлов, физических методов исследования, теории непрерывного литья, статистических методов исследования.
Для достижения поставленной цели и решения задач в рамках проведения диссертационной работы использовались следующие методы: металлографический, растровая и сканирующая электронная микроскопия, оптическая микроскопия, испытания на скручивание с раскручиванием, одноосное растяжение, энергодисперсионный спектральный анализ.
На защиту выносятся:
1. Результаты исследования качества непрерывнолитой заготовки из меди марки М00, полученной в двухленточном водоохлаждаемом кристаллизаторе в условиях совмещенного процесса непрерывного литья и прокатки.
2. Результаты анализа взаимосвязи дефектов литейного происхождения, обнаруживаемых в непрерывнолитой заготовке, и дефектов, вскрывающихся в медной катанке при стандартном испытании на скручивание с последующим раскручиванием.
3. Методика оценки содержания водорода в расплаве меди, позволяющая прогнозировать образование дефектов в непрерывнолитой заготовке и катанке.
4. Результаты исследования влияния технологических параметров подготовки расплава меди к непрерывному литью на вероятность образования дефектов в литых заготовках.
5. Результаты анализа распределения газовой пористости по сечению литой заготовки в зависимости от технологического режима непрерывного литья.
Степень достоверности и апробация результатов
Достоверность экспериментальных данных, выводов и рекомендаций подтверждается использованием современных методик и методов исследования металлургических процессов. Для обработки полученных данных использовались методы математической статистики. Предложенные изменения технологического регламента прошли успешные промышленные испытания в условиях ЗАО «СП «Катур-Инвест». Текст диссертации проверен на отсутствие недобросовестного заимствования с помощью программы «Антиплагиат.ВУЗ».
Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на XI Съезде литейщиков России, г. Екатеринбург, 2013 г.; научно-технической конференции «Литые материалы и ресурсосберегающие технологии», г. Владимир, 2014 г.; XV Российско-Корейской научно-технической конференции, г. Екатеринбург, 2014 г.; Международной научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра», г. Санкт-Петербург, 2014 г.; Sino-Russian Symposium on Advanced Materials and Processing Technology, Qingdao, China, 2014 г.; IV Международной интерактивной научно-практической конференции «Инновации в материаловедении и металлургии», г. Екатеринбург, 2015 г., XII Съезде литейщиков России, г. Н. Новгород, 2015 г.
Личный вклад соискателя заключается в постановке цели и задач работы, проведении исследований, обработке и анализе результатов, формулировании выводов, написании статей и тезисов докладов.
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 15 научных работ, в том числе 5 статей в рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа изложена на 143 страницах машинописного текста, включает 73 рисунка, 9 таблиц и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 92 источников отечественных и зарубежных авторов и двух приложений.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


1. На основании результатов анализа действующей технологии непрерывного литья кислородсодержащей меди марки М00 в ленточный кристаллизатор установлено, что в литой заготовке присутствуют газовые поры различных размеров, на поверхности наблюдаются неслитины. Литейные дефекты могут быть причиной возникновения дефектов в медной катанке.
2. На основании результатов анализа статистических данных по определению размеров дефекта в катанке после испытания на скручивание с последующим раскручиванием построена графическая зависимость линейных размеров дефектов в катанке от размера дефекта в литой заготовке.
3. Выполнены электронно-микроскопические исследования структуры литой заготовки, полученной по действующему технологическому регламенту непрерывного литья. Установлено, что в структуре литой заготовки присутствуют газовые поры различного размера и конфигурации, а также строчечные скопления включений Cu2O по границам зерен.
4. Исследован характер изломов медной катанки, полученной при действующем технологическом регламенте, для которой характерно наличие вязкого излома и частиц Cu2O внутри фасеток. Установлено наличие раскрывшихся поверхностных дефектов после испытания катанки на скручивание-раскручивание по режиму 10x10 и 25x18 по причине наличия пор различных размеров и конфигурации. Выявлено, что при испытании катанки по режиму 10x10 дефект имеет глубину 0,5 мм, по режиму 25x18 - 1 мм, что недопустимо по ГОСТ Р 53803-2010.
5. Изучено поведение газовых пор, образующихся в литой заготовке, при горячей прокатке в катанку. Анализ микроструктуры образцов литой и катаных заготовок, а также катанки показал, что во всех случаях присутствуют поры сферической формы размером до 50 мкм. Показано, что наблюдается общая тенденция уменьшения объемной доли пористости и среднего размера пор в катаной заготовке по мере прохождения ее через все клети прокатного стана. Объемная доля пористости уменьшается с 3,98% до 0,04%, средний размер пор - с 62,42 мкм до 7,09 мкм, что свидетельствует о том, что газовая пористость по ходу прокатки частично залечивается.
6. Изучено влияние технологических параметров подготовки расплава на процесс газонасыщения меди по литейному тракту. С помощью газоанализатора LECO ROH 600 определено содержание водорода в пробах, отобранных по литейному тракту. Для оценки количества водорода, выделившегося из расплава, определена объемная доля пор в пробах. Выявлена общая тенденция повышения содержания водорода в жидкой меди по литейному тракту с 1,543 до 4,394 ppm при действующем технологическом регламенте подготовки расплава и литья. При исключении подачи воздуха и азота технической чистоты в расплав меди, а также в случае использования азота особой чистоты, содержание водорода в жидкой меди по литейному тракту практически не изменяется и составляет 0,8.. .0,94 ppm.
7. Предложена методика оценки содержания водорода в жидкой меди, позволяющая прогнозировать объемную долю пористости в литой заготовке и вероятность образования дефектов в катанке.
8. Выполнена статистическая обработка экспериментальных данных по оценке пористости в литых заготовках, полученных при различных технологических режимах литья. Построены частотные характеристики распределения газовых пор по размеру. Анализ полученных данных показал, что исключение подачи воздуха и азота в расплав, а также использование азота особой чистоты позволяет сдвинуть преимущественный размер пор, формирующихся в литой заготовке, в сторону диапазона 40.60 мкм.
9. На основании проведенных исследований предложен вероятный механизм образования микропор в литой заготовке из кислородсодержащей меди, которые зарождаются на частицах оксида меди Cu2O.
10. Изучена микроструктура и свойства образцов медной катанки, полученной из литых заготовок, отлитых при различных технологических параметрах литья. Металлографический анализ показал, что в поверхностном слое образцов катанки, полученной при действующих технологических параметрах, наблюдается значительное количество газовых пор размером до 80 мкм, которые вскрываются во время испытания катанки в виде поверхностных разрывов. При этом средняя глубина дефекта составляет 0,18 мм при средней длине 88,3 мм. Исключение подачи воздуха в расплав и использование азота особой чистоты позволяет добиться повышения качества медной катанки. В поперечном сечении образцов катанки встречаются отдельные газовые поры размером до 30 мкм. При этом после испытания катанки средняя глубина вскрывшегося дефекта составляет 0,06 мм при средней длине 43 мм, что позволяет использовать катанку для тонкого волочения.
11. На основании результатов проведенных исследований рекомендован следующий технологический регламент непрерывного литья: температура литья 1130. ..1140 °C; скорость литья 10,4.. .10,5 м/мин; температура охлаждающей воды, подаваемой на ленты кристаллизатора, 25.30 °C; температура блоков
кристаллизатора 110.118 °C; подача воздуха в расплав не осуществляется, для контроля уровня расплава используется азот газообразный особой чистоты. Рекомендуемый технологический регламент прошёл успешные промышленные испытания в условиях ЗАО «СП «Катур-Инвест».



1. Ожгихин И.В. Влияние технологических параметров подготовки расплава на процесс газонасыщения жидкой меди / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин, И.А. Груздева // Литейщик России. - 2014. - №3. - С. 43-46 (0,25 п.л. / 0,15 п.л.).
2. Ожгихин И.В. Проблемы производства литых заготовок из меди / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. - 2014. - Т.7. - №4. - С. 394-399 (0,5 п.л. / 0,2 п.л.).
3. Ожгихин И.В. Исследование тепловых полей литой заготовки из меди в процессе кристаллизации в условиях совмещенного процесса литья и прокатки / А.В. Сулицин, Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, В.А. Романов, И.В. Ожгихин // Цветные металлы. - 2014. - №10. - С. 78-82 (0,3 п.л. / 0,1 п.л.).
4. Ожгихин И.В. Исследование поведения газовых пор в непрерывнолитой заготовке из меди при пластической деформации / С.В. Брусницын, Р.К. Мысик, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин // Литейщик России. - 2014. - №9. - С. 23-26 (0,3 п.л. / 0,15 п.л.).
5. Ожгихин И.В. Влияние качества непрерывнолитой заготовки на образование трещин в медной катанке / С.В. Брусницын, Р.К. Мысик, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин // Литейщик России. - 2014. - №10. - С. 27-31 (0,35 п.л. / 0,15 п.л.).
Другие публикации:
6. Ожгихин И.В. Пути повышения качества непрерывнолитой заготовки из меди / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин, И.А. Груздева / Труды одиннадцатого Съезда литейщиков России. - Н. Тагил: УВЗ, 2013. - С. 338-344 (0,35 п.л. / 0,1 п.л.).
7. Ожгихин И.В. Установление причин образования газовой пористости в медной катанке / С.В. Брусницын, А.В. Сулицин, Р.К. Мысик, И.В. Ожгихин, И.А. Груздева // Теория и технология металлургического производства. - 2013. - №1. - С. 46-47 (0,1 п.л. / 0,04 п.л.).
8. Ожгихин И.В. Влияние технологических параметров непрерывного литья на газонасыщенность расплава меди / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин, И.А. Груздева / Литые материалы и ресурсосберегающие технологии: сб. тр. науч.-техн. конф. - Владимир: Изд-во ВлГУ, 2014. - С. 216-220 (0,45 п.л. /
O, 17 п.л.).
9. I.V. Ozhgikhin Investigation of copper continuous cast bar fractures microstructure / R.K. Mysik, S.V. Brusnitsyn, A.V. Sulitsin, I.V. Ozhgikhin / XV Russia-Korea Conference on Science and Technology: Proceedings. - Yekaterinburg: Ural University Press, 2014. -P. 359-362 (0,25 п.л. / 0,1 п.л.).
10. Ожгихин И.В. Исследование микроструктуры изломов непрерывнолитой заготовки из меди / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин / XV Российско-Корейская научно-техническая конференция: тезисы докладов. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. - С. 356-359 (0,25 п.л. / 0,1 п.л.).
11. Ожгихин И.В. Влияние дефектности непрерывнолитой заготовки на качество медной катанки / С.В. Брусницын, Р.К. Мысик, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин / Литейное производство сегодня и завтра: труды 10-й международной научно¬практической конференции. - СПб.: Изд-во “Культ-информ-пресс”, 2014. - С. 228¬237 (0,5 п.л. / 0,2 п.л.).
12. Ozhgikhin I.V Establishing of the Copper Continuous Cast Bar Gas Defects Causes / R.K. Mysik, A.V. Sulitsin, S.V. Brusnitsyn, I.V. Ozhgikhin, I.A. Gruzdeva / 2014 Sino-Russian Symposium on Advanced Materials and Processing Technology: Abstract. - Qingdao, China, 2014. - P. 22 (0,05 п.л. /0,01 п.л.).
13. Ожгихин И.В. Формирование структуры медных заготовок при литье на установке Hazelett / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин, И.А. Груздева / IV Международная интерактивная научно-практическая конференция “Инновации в материаловедении и металлургии”. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. - С. 255-258 (0,3 п.л. / 0,12 п.л.).
14. Ожгихин И.В. Исследование микроструктуры кислородсодержащей меди / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин / Проблемы и достижения в инновационных материалах и технологиях машиностроения: материалы Междунар. науч.-техн. конф. - КнА: КнАГТУ. - 2015. - С. 172-174 (0,2 п.л. / 0,07 п.л.).
15. Ожгихин И.В. Повышение качества медной катанки, полученной совмещенным способом непрерывного литья и прокатки / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, А.В. Сулицин, И.В. Ожгихин / Труды XII Съезда литейщиков России. - Нижний Новгород: НГТУ им. Р. Е. Алексеева, 2015. - С. 278-281 (0,3 п.л. / 0,15 п.л.).


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ