Чаплянко Світлана Володимирівна. Вібролиті корундошпінельні і корундопериклазові тиглі для плавки жароміцних сплавів

brief description

Чаплянко Світлана Володимирівна. Вібролиті корундошпінельні і корундопериклазові тиглі для плавки жароміцних сплавів : дис... канд. техн. наук: 05.17.11 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2005

Чаплянко С.В. Вібролиті корундошпінельні і корундопериклазові тиглі для плавки жароміцних сплавів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2005.
Дисертацію присвячено питанню розробки технології вібролитих випалених корундошпінельних і корундопериклазових тиглів, призначених для плавки жароміцних сплавів в індукційних печах в умовах швидкого нагріву та охолодження, а також ерозійного впливу сплавів, що виплавляють. Встановлено вплив високих температур і часу витримки на розпад твердих розчинів Al2O3в плавлених алюмомагнезіальних шпінельних матеріалах з вмістом MgO / Al2O3від 25,50 / 72,80 до 9,98 / 89,18 %. Встановлено оптимальну кількість і склад добавки плавленого шпінельного матеріалу, що дозволяє отримувати корундошпінельні тиглі з високими показниками властивостей. Встановлено кількість і співвідношення ефективної розріджуючої добавки для інтенсифікації вібролиття, закономірності утворення і відновлення структур та коагуляційно-кристалізаційний характер структуроутворення в зернистих корундошпінельних масах при використанні диспергуючих глиноземів марки ADS, ADW фірми „Алматіс”. Встановлено оптимальну кількість і зерновий склад плавленого периклазу, що забезпечує отримання корундопериклазовових тиглів із заданим фазовим складом і високими показниками властивостей. Розроблено технологію і впроваджено виробництво та використання вібролитих випалених корундошпінельних і корундопериклазових тиглів.

На підставі аналізу літературних даних і результатів виконаних досліджень вирішено науково-практичну задачу отримання вібролитих швидкозмінних випалених корундошпінельних і корундопериклазових тиглів, що використовують для індукційної плавки жароміцних сплавів.
1. Встановлено залежність розпаду твердих розчинів Al2O3в плавлених алюмомагнезіальних шпінельних матеріалах з вмістом Al2O3від 72,80 до 89,18 % і показано, що величина розпаду більшою мірою залежить від температури, ніж від часу термообробки. З підвищенням вмісту Al2O3в твердому розчині збільшується виділення тонкокристалічного корунду, що призводить до зміни складу шпінельного матеріалу.
2. Дослідженнями за визначенням впливу кількості і зернового складу плавленого шпінельного матеріалу на властивості корундошпінельних зразків встановлено, що шлакостійкість максимальна при добавці шпінельного матеріалу в кількості 30 мас.%. Раціональним, з погляду отримання термо- і ерозійностійких виробів, є введення шпінельного матеріалу фракції 2 - 0,5мм в кількості 10 мас. % і меншої від 0,5 мм в кількості 20 мас. %.
Дослідженнями процесів фазо- і структуроутворення в шпінельному матеріалі при дії високих температур встановлено його оптимальний хімічний склад: збільшення вмісту Al2O3в шпінельному матеріалі приводить до зниження відкритої пористості з 18,7 до 16,7 %, збільшення межі міцності при стиску з 98,1 до 167,9 МПа і термостійкості при 950С-вода від 5 до більш 20 теплозмін корундошпінельних зразків.
Дослідженнями процесів фазо- і структуроутворення в корундопериклазових зразках встановлено, що введення периклазу фракції меншої від 1 мм в кількості 6 мас.%, при співвідношенні фракцій 1 - 0,2 мм і меншої від 0,2 мм як 50/50, забезпечує прямий синтез шпінелі в кількості 20 - 23 %, а сама шпінель представлена твердими розчинами з надлишком Al2O3. Зниження вмісту в шихті тонкозернистого корунду дозволило компенсувати термічне розширення перик-
лазу і об'ємні зміни синтезованої алюмомагнезіальної шпінелі при випалі, що дозволило збільшити термостійкість зразків в 2,4 рази.
3. Вивчено закономірності текучості при вібрації зернистих корундошпінельних мас при застосуванні ефективної розріджуючої добавки — диспергуючих глиноземів марки ADS-1, ADS-3 і ADW-1 і встановлено їх кількість і раціональне співвідношення для різних температурних інтервалів, що забезпечує отримання маси з вологістю 4,9 5,5 %, розтікання конуса маси 80 120 % і часом вібраційної рухливості не менш 4 годин. Застосування диспергуючих глиноземів, замість гідрофобізуючої рідини ГКР-11Н, дозволило понизити відкриту пористість з 18,6 - 21,9 % до 15,2 - 18,9 % і збільшити межу міцності при стиску до 177,9 МПа випалених корундошпінельних зразків.
Досліджено процеси утворення і відновлення структур, в результаті яких встановлено, що в корундошпінельних масах відбувається ступінчасте утворення колоїдної структури. Знайдений механізм співпадає з таким для дисперсних систем, а сам процес структуроутворення відноситься до коагуляційно-кристалізаційного. На підставі досліджень визначено час ефективної вібраційної рухливості мас і час, протягом якого сирець набуває міцність достатню для виймання його з форми.
4. Встановлено оптимальну температуру випалу — 1580С, яка дозволяє отримати корундошпінельні і корундопериклазові зразки з високими показниками властивостей, відповідно: відкрита пористість 17,7 і 23,2 %, межа міцності при стиску 158,7 і 63,0 МПа, термостійкість при 950С-вода — більш 20 теплозмін.
5. Виготовлено дослідні партії тиглів корундошпінельного і корундопериклазового складів та випробувано на промислових підприємствах при плавці жароміцних сплавів:
- випробування корундошпінельних тиглів при плавці сплавів на нікелевій основі показало максимальну стійкість 180-189 плавок при добрій адсорбції оксидних полон сплаву внутрішньою поверхнею тигля;
- випробування корундопериклазових тиглів при плавці жароміцних сплавів відповідального призначення на нікелевій і кобальтовій основах показало середню стійкість 15 - 17 плавок при збільшенні виходу якісних відливок на 10 абс.% за рахунок зниження попадання в них неметалічних включень, що визначається високою здатністю корундопериклазових тиглів адсорбувати оксидні полони сплаву.
6. Розроблено технологічні параметри виробництва корундошпінельних і корундопериклазових тиглів, а також затверджено технологічну інструкцію та технічні умови на їх виробництво. Технологія виробництва тиглів впроваджена на дослідному виробництві ВАТ «УкрНДІВ імені А.С. Бережного».