ВПЛИВ ЕЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПІДІГРІВУ ТА ПЕРЕМІШУВАННЯ МЕТАЛУ НА ФІЗИЧНУ ОДНОРІДНІСТЬ ДОСЛІДНИХ ЗЛИВКІВ ЗІ СТАЛІ 40Х

Ф.К.  Біктагіров; В.В.  Барабаш

doi:10.15407/plit2025.02.010

Автор(и)

Ф.К. Біктагіров Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України (Київ, Україна) https://orcid.org/0000-0001-7843-4261
В.В. Барабаш Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України (Київ, Україна) https://orcid.org/0000-0001-8138-3565

DOI:

https://doi.org/10.15407/plit2025.02.010

Ключові слова:

сталевий зливок, зовнішній вплив, підігрів, перемішування, кристалізація, усадкові дефекти, якість металу

Анотація

Розроблено методику та проведено експерименти з отримання дослідних сталевих зливків марки 40Х в лабораторних умовах із застосуванням комбінованого зовнішнього впливу у вигляді підігріву та перемішування металу під час його твердіння. Зливки масою 120 кг відливали у піщано-глинисті форми двома спсобами: без застосування зовнішніх впливів (контрольні зливки) та з підігрівом і перемішуванням металу (дослідні зливки). Для підведення тепла до поверхні металу в надливі застосовувався електрошлаковий підігрів, а перемішування металу здійснювали продуванням рідкої серцевини зливка аргоном за допомогою фурми, зануреної в металеву ванну. Перемішування починали через 7–8 хв і закінчували через 30–35 хв з моменту початку формування зливка. Інтервал між циклами продування, яких було п’ять, становив від 5 до 6 хв, час кожного продування — близько 30 с. Для дослідження якості отриманих зливків із них вирізали вертикальні осьові темплети товщиною 20–25 мм. Ближчу до осі зливка поверхню темплетів піддавали шліфуванню, потім із неї знімали сірчані відбитки, за Бауманом, і піддавали травленню для виявлення макроструктури. Із темплетів відбирали зразки для визначення твердості, густини та механічних властивостей металу. Згідно з проведеними дослідженнями, у макроструктурі дослідних зливків, на відміну від контрольних, отриманих без зовнішнього впливу, не виявлено усадкових дефектів, у тому числі у вигляді осьової пористості металу. Дані вимірювань твердості та густини, а також механічні випробування свідчать про відсутність у дослідних зливках будь-якого помітного зниження властивостей металу у верхній осьовій їх частині. У той же час саме в цих місцях у контрольних зливках спостерігалося різке зниження якості металу. Показано, що комбінований метод зовнішнього впливу, який поєднує підігрів і перемішування металу, дозволяє покращити якість сталевих зливків за рахунок суттєвого підвищення їх фізичної однорідності.

Біографії авторів

Ф.К. Біктагіров, Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України (Київ, Україна)

докт. техн. н., пров. наук. співроб.

В.В. Барабаш, Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України (Київ, Україна)

аспірант

Посилання

Efimov, V. A. (1998). The influence of external factors on liquid and crystallizing metal. Steel, (4), 21−27 [in Russian].

Arasevich, N. I., Nuradinov, A. S., & Taranov, E. D. (2006). The influence of vibration treatment on the solidification parameters of steel workpieces. Casting processes, (1), 64 [in Russian].

Nuradinov, A. S., & Efimov, V. A. (2002). Study of thermophysical conditions of solidification of steel ingots in the field of elastic waves. Casting Processes, (4), 30 [in Russian].

Paton, B. E., Medovar, B. I., & Saenko, V. Ya. (1981). Control of ingot crystallization by introducing macrocoolers in electroslag remelting. Casting using inoculators,13−19. [in Russian]

Smirnov, A. N., Pilyushenko, V. L., Minaev, A. A., Momot, S. V., & Belobrov, Yu. N. (2002). Continuous casting processes. Donetsk: DonNTU, 536, 1 [in Russian].

Verzilov, O., Smirnov, O., & Semenko, A. (2022). Influence of electromagnetic stirrer operating modes on the structure of the billet in modern micro-plants. Metal and casting of Ukraine, 30(3). https://doi.org/10.15407/steelcast2022.03.048 [in Ukrainian].

Bastrakov, N. F., Tulin, N. A., & Nemchenko, V. P. (1978). Electroslag casting of steel. Moscow, Metallurgy [in Russian].

Biktagirov, F. K., Shapovalov, V. A., Efimov, M. V., Selyutin, A. A., & Padalka, V. G. (2011). Improving the quality of large ingots. Electrometallurgy Today, (1), 7−11 [in Russian].

Barabash, V. V., & Biktagirov, F. K. (2024). Application of external influence in the production of steel ingots. Review. Electrometallurgy Today, (1). https://doi.org/10.37434/sem2024.01.05 [in Ukrainian].

Protokovilov, I. V., Porokhonko, V. B., Biktagirov, F. K., Kachan, R. Yu., & Gnatushenko, A. V. (2019). Physical modeling of ingot crystallization in a mold under electroslag heating and feeding conditions. Electrometallurgy Today, (3), 3−9. https://doi.org/10.15407/sem2019.03.01 [in Russian].

Shapovalov, V. O., Biktagirov, F. K., Barabash, V. V., Hnatushenko, O. V., Gnizdylo, O. M., & Protokovilov, I. V. (2025). New method for improving physical homogeneity of steel ingots. In Welding and Related Technologies (pp. 21−24). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003518518-4.

Shapovalov, V., Barabash, V., Biktagirov, F., Protokovich, I., Gnatushenko, O., Ignatov, A., & Zlygorev, K. (2023). Influence of external factors on the formation of steel ingots. New materials and technologies in mechanical engineering. Р. 365–371 [in Ukrainian].

Barabash, V., Biktagirov, F., Shapovalov, V., & Hnatushenko, O. (2024). The Influence of Metal Heating and Stirring on the Conditions of Steel Ingot Solidification. Science And Education. Р. 70–74.

Sang, B. G., Kang, X. H., Liu, D. R., & Li, D. Z. (2010). Study on macrosegregation in heavy steel ingots. International Journal of Cast Metals Research, 23(4), 205−210.