Delist.ru

Создание интегральной технологии изготовления крупных слитков и поковок из них для повышения ресурса и конкурентоспособности ответственных изделий (07.09.2007)

Автор: Дурынин Виктор Алексеевич

2 0,16 0,78 0,31 0,005 0.005 0,20 1,12 0,49 1600

3 0,11 0,69 0,28 0,008 0,008 0,16 1,27 0,43 1600

Для уменьшения естественной конвекции в слитке целесообразно в первом и втором ковшах иметь более низкую температуру, чем в последующих. В сочетании с повышенным содержанием молибдена в первых ковшах в нижней части слитка металл окажется более холодным и несколько более тяжелым. В результате конвекция жидкого металла в слитке должна несколько уменьшиться.

Разработанная технология получения слитков массой 420 т обеспечила достаточную плотность и однородность металла, а также незначительное развитие зональной ликвации. Так ликвация углерода, серы и фосфора в слитке № I не превышала соответственно 50%, 33%, 80%, в слитке № 2 – 62%, 33%, 37%. Ликвация других элементов незначительная.

Из слитков были изготовлены поковки и отобраны темплеты от головной и донной частей. Проведено исследование темплетов, которое показало, что принятая технология обеспечивает достаточную однородность металла по объему слитка.

Достаточно хорошую однородность металла подтверждают и результаты механических испытаний. Механические свойства в головной и донной частях поковки, а также свойства, полученные на продольных, поперечных и вертикальных образцах близки между собой.

?????????a

?????????a

??????????

??????o

?????i?и массой 420т для промышленного применения их в машиностроении. Разработана технология выплавки и разливки стали. Слитки отлиты из нескольких сталеплавильных агрегатов с использованием установки внепечного рафинирования и вакуумирования.

Глава 5. Разработка технологии ковки крупных слитков и термической обработки поковок.

Высокое качество поковок обуславливается качеством исходного слитка, оптимальной схемой построения процесса ковки, правильностью назначения и точностью выполнения термомеханических режимов ковки и термической обработки заготовок.

Ковка, кроме придания заготовке заданной геометрической формы, позволяет улучшить структуру металла и получить требуемые механические и физические свойства, равномерно распределенные по сечению. Благодаря этим преимуществам методом горячей ковки возможно изготовление широкой номенклатуры поковок для деталей ответственного назначения массой до 420т и более.

В основу разработки и проведения технологических процессов ковки ответственных крупных поковок заложены два главных принципа - достижение достаточно высокого качества поковок и обеспечение экономичности и минимальной трудоемкости, как самого процесса изготовления поковки, так и последующих операций превращения её в чистовую деталь.

Повышение надежности атомного реактора обусловлено увеличением толщины его стенки и использованием материалов с высокими характеристиками качества. Аттестованной и проверенной в эксплуатации является сталь 15Х3НМФА, обеспечивающая после технологических отпусков предел текучести при 350°С не менее 400МПа и критическую температуру хрупкости Тк = -10°С в толщинах стенки до 650мм.

Для одновременной подготовки 360т жидкой стали были использованы пять сталеплавильных агрегатов: основная (ОМП) и кислая (КМП) мартеновские печи,

дуговая печь ДСП-50 и два ковша-печи установки для внепечного рафинирования и вакуумирования стали. Была разработана следующая схема работы этих агрегатов:

ОМП-УВРВ-КМП-на разливку – 130т ;ОМП - УВРВ- на разливку – 125т; ДСП-50-УВРВ- две плавки - на разливку – 105т. Слитки отливали в 500-тонной вакуумной камере.

С целью определения температурного режима ковки металла слитка массой 360,0т было проведено исследование температурного интервала пластичности стали 15Х3НМФА методом осадки.

Из проб, отобранных от выдры были изготовлены образцы типа «крешер» по 3 образца на точку. Крешер представляет собой цилиндрический образец диаметром 30мм и высотой 40мм с четырьмя симметричными по образующей цилиндрической поверхности надрезами, глубиной 4мм с углом развала 60°. Образцы испытывались в диапазоне температур 700/1250°С, с интервалом через 50°С. Образцы осаживались на гидравлическом прессе усилием 100 тс. со степенью деформации 75%. Способность стали к деформированию оценивалась по 12-ти бальной шкале и определялась по формуле:

П = (12-К), где П - балл пластичности; К- число трещин и надрывов в углах трех образцов, испытанных при одной температуре.

Двенадцатому баллу пластичности соответствует отсутствие трещин и надрывов на всех двенадцати надрезах трех образцов. Нулевому баллу -наличие надрывов и трещин на всех двенадцати надрезах трех испытуемых образцов.

Испытания показали высокую пластичность стали 15Х3НМФА в диапазоне температур от 750°С до 1250°С. Деформация при температурах ниже 750°С может в зависимости от степени обжатия привести к трещинообразованию. Процесс ковки должен осуществляться за три выноса с выполнением следующих операций; вырубка блока, осадка и прошивка, раскатка до поковочных размеров. Были установлены температурные и временные характеристики ковки.

Нагрев заготовок на третий вынос имеет особое значение, поскольку температурное поле в поковке в момент окончания ковки оказывает существенное влияние на механические характеристики материала. Поэтому нагрев, с одной стороны, должен обеспечить выполнение запланированного объема работ на выносе, с другой стороны, уровень температур по окончании ковки не должен быть слишком высоким (не более 1050°С).

Технологический процесс ковки слитка массой 360т, представлен на рис.9. Режим нагрева назначался исходя из ранее проведенных исследований температурного интервала пластичности стали15Х3НМФА и расчетов выдержки при ковочных температурах, обеспечивающих заданное температурное поле по сечению заготовки.

Величина укова составила за первый вынос со стороны прибыльной части на длине 3600мм К = 1,1, за второй вынос степень осадки К = 1,49, за третий вынос уков при раскатке К = 1,6.

Поковка представляет собой заготовку обечайки для корпуса атомного реактора высокой единичной мощности и повышенной безопасности.

Металл обечайки и выдры из осевой зоны был подвергнут исследованию. Для анализа химической неоднородности были отобраны пробы по внутренней стороне и по оси выдры (табл. 7).

Ликвация определялась по формуле К = [(Сmax - Сmin)/Cсл]·100%, где Сmax, Сmin - максимальное и минимальное содержание элементов в слитке, Cсл — среднее содержание элемента в слитке (плавочный анализ).

Рис 9. Технологический процесс ковки обечайки из слитка массой 360 тонн, стали15Х3НМФА

Первый вынос: а-ковка цапфы, б-обкатка по диаметру.

Второй вынос: в-осадка давлением до высоты 3000мм.

Третий вынос: г-раскатка.

Четвертый вынос: д-раскатка до поковочных размеров.

Таблица 7

Ликвация элементов по внутренней стороне обечайки и по оси выдры.

Элемент Плавочный

состав Обечайка

Максим содер-жание, % Миним.

загрузка...