Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ), кафедра «Технология материалов», Волгоград, Россия:
Д. В. Руцкий, канд. техн. наук, доцент
Н. А. Зюбан, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: tecmat@vstu.ru, tecmat49@vstu.ru

C. Б. Гаманюк, канд. техн. наук, доцент

М. Ю. Чубуков, аспирант

Анализ типоразмеров поковок, получаемых на машиностроительных предприятиях, показывает, что большая их часть являются полыми. Для получения такого типа поковок используют полые, удлиненные, бесприбыльные и прибыльные слитки. Затвердевание слитков сопровождается развитием в них дефектов, которые могут достигать значительных размеров и частично или полностью наследоваться поковками после ковки или механической обработки. Наличие таких дефектов в поковках может приводить к их отбраковке на стадии изготовления или при проведении сдаточных испытаний. Методами оптической и электронной микроскопии проведено исследование качества литого металла слитка массой 1,53 т из стали 38ХН3МФА, полученного с применением надставки-холодильника, а также металла полых поковок, полученных из слитков с захоложенной головной частью и утепляющей прибыльной надставкой. Металлографическими исследованиями и математическим моделированием установлено, что захолаживание головной части приводит к ускорению процесса затвердевания практически во всем объеме слитка и смещению теплового центра в центральную осевую часть слитка. Захолаживание головной части приводит к оптимальному расположению усадочной раковины, имеющей значительную протяженность по высоте и небольшой диаметр, и обеспечивает ее гарантированное удаление при изготовлении полой поковки на стадии ковки слитка. Использование слитков с захоложенной головной частью позволяет увеличить химическую однородность по длине и сечению металла полых поковок, а также повысить выход годного металла в поковку в среднем на 7 %.

«Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов № 15-08-08098 А, № 16-08-01029 А, № 16-38-60007 мол_а_дк».

1. Цуканов В. В. Современные стали и технологии в энергомашиностроении. — СПб. : АНО ЛА «Профессионал», 2014. — 464 с.
2. Дурынин В. А., Солнцев Ю. П. Исследование и совершенствование технологии производства с целью повышения ресурса стальных изделий из крупных поковок ответственного назначения. — СПб. : Химиздат, 2006. — 272 с.
3. Ikeda Y., Morinaka K., Muraoka T. Recent Technological Progress on Large Ingots for Rotor Forgings // 18th International Forgemasters Market and Technical Proceedings September 12–15, 2011. Pittsburgh, PA, USA. P. 166–169.
4. Дуб В. С., Ромашкин А. Н., Мальгинов А. Н. и др. Развитие технологии разливки стали в слитки // Тяжелое машиностроение. 2012. № 8. C. 2–8.
5. By Sang-Hun Oh, Jung Namkung, Seog-Ou, Cho, Dong-Hee Lee. A Study on the Fabrication of a Large Hollow Ingot by CAE: 18th Int. Forgemasters Market and Technical Proc. (Pittsburgh, PA, USA. September 12–15, 2011). P. 179–182.
6. Nazaratin V. V., Kobelev O. A., Efimov M. V. et al. Analysis of technologies used to make hollow ingots and prospects for their improvement // Metallurgist. 2013. Vol. 56, Iss. 9–10.
7. Tomioka A., Michio Nishihara, Katsushige Nishiguchi. Quality of the work roll by new ESR // 16th IFM-2009. P. 75–84.
8. Дуб А. В., Левков Л. Я., Шурыгин Д. А. и др. Перспективы производства оборудования для АЭС с использованием ЭШП // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Обеспечение безопасности АЭС. 2014. № 34. С. 11–18.
9. Rutskiy D. V., Zyuban N. A. Development of defect zones and cast metal structure in elongared two-piece Cr–Ni–Mo steel ingots // CIS Iron and Steel Review. 2015 (10), P. 14–18.
10. Жульев С. И., Зюбан Н. А., Руцкий Д. В. Стальные слитки : проблемы качества и новые технологии : монография ; ВолгГТУ. — Волгоград, 2016. — 176 с.
11. Галкин А. Н. Исследование влияния теплофизических условий затвердевания и формы слитка для полых заготовок на его строение и распределение неметаллических включений: дис. … канд. техн. наук. Волгоград, 2015. — 106 с.
12. П. м. 141550 РФ, МПК B 22 D 7/08. Модель изложницы для исследования процесса кристаллизации слитков / Зюбан Н. А., Руцкий Д. В.,
Галкин А. Н., Гаманюк С. Б., Косова Е. А., Пузиков А. Я. ; ВолгГТУ. 2014.
13. Ефимов В. А., Эльдарханов А. С. Современные технологии разливки и кристаллизации сплавов. — М. : Машиностроение, 1998. — 359 с.
14. Ефимов В. А. Разливка и кристаллизация стали. — М. : Металлургия, 1976. — 552 с.
15. Шпис Х.-И. Поведение неметаллических включений в стали при кристаллизации и деформации / науч. ред. В. А. Кудрин ; пер. с нем. Г. Н. Еланского. — М. : Металлургия, 1971. — 129 с.
16. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2013613206 от 28.03.2013 г. РФ, МПК (нет). Система компьютерного моделирования «Crystal» / В. П. Багмутов, И. Н. Захаров, Н. А. Зюбан, Д. В. Руцкий, С. Б. Гаманюк ; ВолгГТУ. 2013.
17. Шамрей В. А. Исследование слитков с захоложенной верхней частью и их использование для производства полых поковок : дисc. … канд. техн. наук. — М. : ЦНИИчермет, 2007. — 146 с.
18. Шамрей В. А., Жульев С. И. Новая форма кузнечного слитка для изготовления полых кованых изделий // Металлург. 2007. № 11. C. 54–57.