Введение 3
1 Основные процессы непрерывного литья слитков и факторы, влияющие
на макро- и микростроение 5
1.1 Взаимодействие расплава с флюсами, неметаллическими включения¬
ми, печью 5
1.2 Рафинирование и модифицирование сплавов 7
1.3 Основные процессы полунепрерывного литья 17
1.4 Термическая обработка слитков 19
1.5 Факторы, влияющие на структуру слитков 20
1.6 Постановка задачи по теме выпускной работы 22
2 Технология и оборудование для производства слитков
Al - Mg - Si на производстве литейного завода 23
2.1 Оборудование для плавки сплавов 23
2.2 Оборудование для обработки расплавов 26
2.3 Оборудование для литья слитков 28
2.4 Оборудование для обработки слитков 30
3 Теоретические представления о механизме зональной
ликвации и мероприятия, предпринятые по ее уменьшению 32
3.1 Факторы, определяющие зональную ликвацию 32
3.2 Влияние параметров на зональную ликвацию 33
3.3 Влияние конструкции кристаллизатора
на формирование поверхностной зоны слитка 34
3.4 Влияние легирующих элементов на качество слитка 37
3.5 Влияние ТВЧ на ликвационные характеристики 38
3.6 Предлагаемые решения по дальнейшему
улучшению качества слитка 42
Заключение 44
Список используемых источников 45
Качество слитков и получаемых из них полуфабрикатов определяется кристаллическим строением, соответствием химического состава предъявляемым требованиям, а также, равномерностью его распределения в макрообъемах больших масс отливки.
Алюминиевые деформируемые сплавы на основе системы A1-Mg-Si самые распространенные по сравнению с алюминиевыми сплавами других систем легирования. Наиболее широко их применяют для производства прессованных полуфабрикатов. В настоящее время свыше 90 % выпускаемых в мире профилей, панелей и других прессованных изделий производят из этих сплавов.
В нашей стране из этой системы используются сплавы АД31, АД33, АД35. При среднем содержании магния и кремния сплавы АД31, АД 35 имеют фазовый состав +Mg2Si +Si, сплав АД33 - состав +Mg2Si. Кроме основных упрочняющих фаз Mg2Si и Si, сплавы в зависимости от состава имеют содержат хром, медь, магний с образованием интерметаллических соединений [1].
Также качество слитков и изготавливаемых из них полуфабрикатов определяется их механическими и эксплуатационными свойствами, качеством поверхности слитка, отсутствием химической неоднородности по сечению и литейных дефектов. Большинство дефектов, присущих литой структуре, устраняется в результате последующих операций, таких как деформация и термообработка. Однако, химическая неоднородность в макрообъемах (зональная ликвация) полностью наследуется изделием при дальнейшей обработке давлением.
В последние годы прогресс в технологии литья связан с необходимостью качественного улучшения этих показателей при получении слитков из алюминиевых сплавов методом полунепрерывного литья. Поэтому исследование особенностей образования зональной ликвации является одним из обязательных параметров на пути повышения выхода годного и снижения объема отбраковки слитков и полуфабрикатов литейного производства [2].
В данной работе исследуются вопросы зависимости влияния технологических параметров полунепрерывного литья слитков алюминиевых сплавов на зональную ликвацию химических элементов и примесей с обсуждением закономерностей основных процессов, определяющих качественные показатели слитка и эффективность его производства, с объяснением механизмов происходящих явлений.
Главный фактор, определяющий возникновение и интенсивность прямой ликвации, — вымывание маточного раствора из кристаллического каркаса в жидкую часть сплава, а главный фактор, определяющий возникновение и интенсивность обратной ликвации, — заполнение усадки в твердом каркасе не жидкостью среднего состава, а обогащенным (или обедненным) маточным раствором.
Непрерывное модифицирование в процессе литья крупногабаритных плоских слитков вызывает формирование в них более мелкозернистой и одно-родной структуры, повышение технологической пластичности слитков, а также более значительное уменьшение степени зональной ликвации легирующих и примесных элементов с изменением характера ликвации с прямого на обратный.
Модификаторы II рода не только измельчают зерно, но и изменяют его форму. При кристаллизации сплава поверхностно-активные вещества, имеющие низкие температуры плавления, оттесняются на поверхности растущих кристаллов, тормозя их рост. Они препятствуют развитию игольчатых и пластинчатых кристаллов, придавая им округлые формы. Рекомендуемый модификатор Al-Ti-C.
Одним из основных факторов, влияющих на толщину поверхностной ликвационной зоны слитка, является эффективная длина кристаллизатора. Чем меньше расстояние от точки первоначального контакта расплава со стенкой кристаллизатора до точки соприкосновения вторичного охлаждения с поверхностью слитка, тем меньшее влияние на процесс кристаллизации поверхностного слоя слитка будут оказывать рассмотренные выше автоколебания затвердевающей корки.
Данные относительно эффективной длины кристаллизатора показывают, что уменьшение длины кристаллизатора и применение подачи газа со смазкой при литье в короткие кристаллизаторы позволяют существенно сократить величину поверхностной ликвационной зоны слитков.
