Совершенствование технологии производства крупногабаритных плоских слитков из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии для снижения пористости
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………. 4
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ………………………………………………………………… 10
1.1 Схема и основное оборудование для производства крупногабаритных
плоских слитков………………………………………………………………………………………. 10
1.2 Анализ пористости в КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии ……. 16
1.3 Предпосылки использования компьютерного моделирования процесса
полунепрерывного литья …………………………………………………………………………. 31
1.4 Выводы по главе и постановка цели и задач исследования …………………. 32
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ …………………………….. 34
2.1 Методика определения пористости в объеме КГПС ……………………………. 34
2.2 Плавка сплавов и получение КГПС в производственных условиях……… 42
2.3 Методика анализа на содержание водорода в расплаве алюминия ………. 45
2.4 Выводы по главе 2 ……………………………………………………………………………… 49
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОРИСТОСТИ ПРИ
ПОЛУНЕПРЕРЫВНОМ ЛИТЬЕ КГПС ИЗ СПЛАВОВ 5ХХХ СЕРИИ …………….. 50
3.1 Компьютерное моделирование морфологии пористости при
полунепрерывном литье КГПС………………………………………………………………… 50
3.2 Исследование пористости в КГПС в условиях промышленного
производства …………………………………………………………………………………………… 57
3.3 Выводы по главе 3 ……………………………………………………………………………… 74
ГЛАВА 4 НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОРИСТОСТИ В ОБЪЕМЕ КГПС ИЗ СПЛАВОВ
5ХХХ СЕРИИ …………………………………………………………………………………………………. 76
4.1 Разработка и внедрение технологии производства КГПС
из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии с регламентированным
размером пор …………………………………………………………………………………………… 76
4.2 Новые технические решения в области производства КГПС ………………. 89
4.3 Выводы по главе 4 ……………………………………………………………………………… 99
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ………………………………………………………………………………… 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………………………………………. 103
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ………………………… 114
ПРИЛОЖЕНИЕ А АКТ О ВНЕДРЕНИИ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ …………. 115
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ ………………………………. 116
ПРИЛОЖЕНИЕ В АКТ ВНЕДРЕНИЯ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС ……………………. 120
Во введении показана и обоснована актуальность темы диссертацион- ного исследования, сформулированы цели и задачи, представлены научная и практическая значимости диссертационной работы.
В первой главе проанализировано современное состояние исследова- ний в области развития производства слитков и рассмотрены проблемы каче- ства КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии. Показано, что одним из востребованных продуктов ОК РУСАЛ на рынке потребления после первич- ного алюминия являются КГПС, по объемам выпуска которых более трети приходится на сплавы 5ХХХ серии. В ОК РУСАЛ для изготовления КГПС применяется современное оборудование, литейная оснастка и материалы, при этом основным способом изготовления КГПС является метод вертикаль- ного полунепрерывного литья (ПЛ).
Образование усадочной и газовой пористости в объеме КГПС из алю- миниевых сплавов всегда неизбежно, так как во время кристаллизации усад- ка алюминия и его сплавов составляет более 7%. При этом происходит резкое снижение растворимости водорода в расплаве алюминия (примерно в 14 раз больше по сравнению с остальными металлами). Для КГПС 5ХХХ серии, к которой относится сплав 5083, при ПЛ КГПС возникают еще следующие до- полнительные проблемы:
– увеличенный интервал кристаллизации, возрастающий от 10 до 50°С с увеличением содержания магния в алюминиевых сплавах 5ХХХ серии от 2 до 6 масс. %, что способствует образованию усадочной раковины в верхней части слитка и пористости, расположенной в центральной части слитка под лункой;
– обратная зональная ликвация основного легирующего металла Mg, что приводит к разному химическому составу в горизонтальном сечении и к перераспределению пористости в объеме слитка.
Поэтому пористость является одним из основных дефектов внутренней структуры КГПС, резко снижающим механические и эксплуатационные свойства продукции, и составляет более 25% от всех видов брака по внутрен- ней структуре для КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии.
Современные представления об образовании пор объединяют газовую и усадочную пористость в понятие газо-усадочной пористости, так как раз- ряжение, создаваемое усадочной порой, способствует образованию разности парциальных давлений в гетерогенной системе, тем самым заполняя усадоч- ную пору молекулярным водородом. В тоже время, газовая пора служит кон- центратором напряжения во время протекания процесса усадки, а растягива- ющие силы, возникающие во время затвердевания, образуют усадочную по- ру.
Пористость в КГПС можно разделить на следующие виды:
– в пространстве – на водородную пористость, расположенную по все- му объему слитка, и усадочную пористость, расположенную в местах слитка, затвердевающих последними (лунка у КГПС);
– по времени – на первичную пористость, которая образуется в объеме слитка в процессе литья, и вторичную пористость, образующуюся в твердом слитке после последующей термомеханической обработки.
Объем первичной пористости линейно возрастает по мере увеличения содержания водорода в расплаве. При уменьшении содержания водорода в сплаве пористость уменьшается и исчезает при некоторой критической кон- центрации водорода, ниже которой водород находится в пересыщенном твердом растворе и не образует первичной пористости. В алюминии техниче- ской чистоты пористость не образуется при содержаниях водорода менее 0,10 см3/100 г.
Структура и пористость слитков из алюминиевых сплавов зависит от таких технологических факторов, как химический состав сплава и наличие в расплаве неконтролируемых или специально введенных примесей (модифи- каторов) для создания новых центров кристаллизации; температуры литья, предварительного перегрева над ликвидусом и времени выдержки расплава; скорости кристаллизации и высоты кристаллизатора и др. Только некоторые из этих факторов поддаются точной оценке и их воздействия можно прогно- зировать. Поэтому выявить конкретную взаимосвязь между многообразием факторов и параметрами кристаллизации и пористостью слитка очень слож- но. Качественный анализ влияния различных факторов на формирование по- ристости при полунепрерывном литье слитков достаточно подробно изложен в работах В.И. Добаткина и В.И. Напалкова. Однако по количественному анализу исследования пористости в объеме слитков и разработке эффектив- ной технологии изготовления слитков с регламентируемым размером пор в доступной научной литературе имеющиеся сведения весьма отрывочны.
На основании анализа литературных данных о существующем россий- ском и международном опыте по вопросам качества КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии были сделаны выводы, поставлены цель и задачи ис- следования.
Во второй главе представлены использованные методики проведения исследований (в том числе разработанные и усовершенствованные автором) для определения в алюминиевых сплавах водородной и усадочной пористо- сти, микро- и макроструктуры слитков, механических и технологических свойства. Объектом исследований были промышленные алюминиевые спла- вы 5ХХХ серии, химический состав соответствовал требованиям ГОСТ 4784- 97.
Эксперименты проводились в лабораторных и промышленных услови- ях. Опытные плавки реализовывались в литейном отделении на литейных машинах в условиях действующего производства. Плавка и литье сплавов
проводились с применением установки рафинирования HD 2000 и дегазатора марки SNIF; фильтрация производилась через трубчатый металлофильтр марки Mitsui. КГПС отливались с применением термоформованных распре- делителей металла Combo-bag. Модифицирование расплавов осуществлялось прутковой лигатурой Al-Ti-B из расчета 1÷ 3 кг/т расплава.
Исследование пористости проводили с помощью инвертированного металлографического микроскопа марки OLYMPUS GX71/GX51 и с приме- нением программного комплекса для металлографического анализа Thixomet.PRO по методике СТО 04.02.040-2017 «Определение параметров пористости металлографическим методом». Размер единичных пор и очагов пористости оценивали на площади микрошлифов 4 см2, а объемную долю пор оценивали на площади 1 см2.
Характерная микроструктура КГПС с элементами междендритной по- ристости представлена рисунке 1.
Рисунок 1 – Микроструктура образцов из КГПС с междендритной пористостью
Микрошлифы изготавливали на автоматизированных шлифовально- полировальных станках Saphir 520 (Germany) с использованием расходных материалах фирмы Lam Plan (France). Для микроструктурного анализа изго- тавливались образцы, вырезанные из проб в зонах слитка с наиболее типич- ной кристаллической структурой.
Для определения среднего размера каждой отдельной поры определяли ее максимальный и минимальный линейный размер (F1 и F2). За размер поры принимали среднее арифметическое значение линейных размеров:
dFF
1 2, (1)
где: F1и F2 – максимальный и минимальный диаметры Фере соответственно;
d – средний размер отдельной поры.
За средний размер пор на фрагменте (на образце, вырезанном из тем-
плета с целью оценки параметров пористости) принимали среднее арифмети-
ческое значение всех проанализированных отдельных пор по формуле:
n d
DCP i1 n
где: DСР – средний размер пор на фрагменте; di – средний размер отдельной поры; n – количество пор на фрагменте.
Аналогично определяли средние размеры очагов пор.
Контроль содержания водорода в расплаве и в объеме КГПС осуществ- ляли на газоанализаторах «G8 Galileo» и анализаторе водорода RH 402 фир- мы (Leco Corporation, США), руководствуясь ГОСТ 21132.1-98 «Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы определения водорода в твердом металле ва- куум-нагревом»; ГОСТ 21132.0-75 «Алюминий и сплавы алюминиевые. Ме- тод определения содержания водорода в жидком металле»; ГОСТ Р 50965-96 «Алюминий и сплавы алюминиевые. Метод определения водорода в твердом металле».
Как правило, концентрация водорода в расплаве на основных этапах литейного передела изготовления КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ се- рии от электролизера и до литейной машины изменяется в пределах от 0,20 до 0,10 см3/100 г расплава Al. Для повышения точности пробоотбора на газо- содержание было разработано специальное переносное устройство для отбо- ра пробы из алюминиевого расплава сразу во время движения его по метал- лотракту к литейной машине 183559 «Пе-
Для повышения
(патент РФ No 2665585
, включающий
отбор расплава, его последующую кристаллизацию сразу в двух подогревае- мых тиглях: один под атмосферным давлением, а другой под низким давле- нием, и измерение разности плотностей полученных слитков. Во время кри- сталлизации расплава на образец в тигле под низким давлением воздейству- ют ультразвуком, а образец в тигле под атмосферным давлением подвергают прессованию в пруток с вытяжкой не менее 5 и по полученной разности плотностей образцов определяют содержание водорода.
В третьей главе представлены результаты исследований морфологии пористости как совокупной характеристики пор, включающей в себя их раз- мер, форму и пространственную ориентацию, в зависимости от конструктив- ных и технологических параметров ПС КГПС с помощью компьютерного моделирования и во время проведения опытно-промышленных плавок.
Для проведения компьютерного моделирования применялся программ- ные комплексы ProCAST и ANSYS. В качестве модели использовался пол- ный объем слитка, разбитый на характерные зоны по охлаждению. Для ими-
i
, (2)
реносное устройство для отбора пробы жидкого металла»).
(патент РФ на полезную модель No
оперативности и точности контроля содержания водо-
рода в расплаве разработан новый способ
«Способ
определения содержания водорода в алюминиевых сплавах»)
тации движения слитка при литье использовалось условие движения твердой фазы, равное скорости литья. Данное условие позволило учесть различные коэффициенты теплопередачи в процессе литья по высоте слитка.
Моделировали процесс кристаллизации и затвердевания КГПС разме- рами 600×1630 мм и 600×1750 мм, изготавливаемых методом ПС в кристал- лизатор скольжения. При компьютерном моделировании учитывали приме- нение модификаторов системы Al-Ti-B и распределение движения потоков расплава при циркуляции в лунке с учетом влияния распределительной ко- робки (Combo-bag) с фильтрующими элементами в виде сетки. Все это поз- волило максимально приблизить разработанную компьютерную модель к ре- альному процессу литья КГПС.
При решении задачи по распределению микропористости в объеме КГПС была разработана модель с использованием продвинутого решателя микропористости. Данная модель учитывает температурное поле в зависимо- сти от интенсивности охлаждения слитка и скорости литья, а также с учетом уровня жидкого металла в кристаллизаторе при помощи условия гидростати- ческого давления жидкого металла над зоной кристаллизации. На рисунке 2 представлен общий вид температурного поля КГПС в разрезе. На рисунке 3 представлено распределение пористости по сечению слитка для одного из вариантов моделирования.
Рисунок 2 – Температурное Рисунок 3 – Распределение пористости в объеме слит- поле КГПС в разрезе, °С ка размером 600×1630 мм, скорость литья 40 мм/мин
(уровень металла: 1 – 45 мм; 2 – 51 мм; 3 – 57 мм)
Шкала пористости изменялась в пределах от 0 до 1%. Пористость определяли в центральном сечении на расстоянии 30 мм от края слитка (точ- ка 1) и в точке 2 на расстоянии 170 мм от края слитка. Для перерасчета раз- мера поры из процентов объема применялась упрощенная методика. Исходя из размера элемента в модели с гранью, равной 5,0 мм, выполнялся перерас-
чет процента пористости на плоскости, равной 25 мм2, и вычислялась пло- щадь, занимаемая порой. Далее принималась толщина поры, равная 1,0 мкм, и вычислялась ее возможная длина на плоскости, соответствующая занимае- мой площади в модели.
Полученные результаты моделирования позволяют сделать следующие выводы: от периферии слитка (30 мм от края слитка, точка 2 к центру (170 мм от края слитка, точка 1) пористость увеличивается; с увеличением уровня расплава в кристаллизаторе и скорости литья растет величина пористости в отливке; минимальный средний размер пористости в сечении слитка состав- ляет 0,169 % для слитка 600×1630 при уровне металла в кристаллизаторе 45 мм и скорости литья 40 мм/мин; максимальный средний размер пористости по сечению слитка составляет 0,289 % для слитка 600×1750 при уровне ме- талла 57 мм и скорости литья 50 мм/мин.
Данные результаты компьютерного моделирования образования пори- стости в объеме КГПС являлись научной базой при проведении исследова- ний влияния технологических параметров на образование пористости в объ- еме КГПС непосредственно в промышленных условиях. На первом этапе анализировали размер пористости в объеме КГПС из сплавов 5083, 5182 и 5052, изготовленных по «штатной» заводской технологии в литейном отде- лении алюминиевого завода ОК РУСАЛ.
Результаты количественного анализа исследований текущей пористо- сти в объеме КГПС из сплава 5083 представлены на рисунке 4.
Рисунок 4 – Распределение единичных пор, очагов пор и объемной доли пористости по сечению темплета из сплава 5083
Таблица 2 – Технологические параметры литья КГПС
Проведенные исследования пористости в объеме КГПС из сплавов 5083, 5182 и 5052 показали, что на расстоянии 30 мм от прокатной поверхно- сти наблюдаются минимальные значения по всем параметрам пористости (таблица 1). На расстоянии 170 мм от прокатной поверхности объемная доля пор наибольшая, и размер единичных пор и очагов более грубый, чем на рас- стоянии 280 мм от прокатной поверхности. Размер пор в слитке на расстоя- нии 170 и 280 мм от прокатной поверхности превышает 60 мкм (70÷280 мкм) и не соответствует требованиям по размеру единичных микропор (не более 60 мкм) и очагов пор (не более 300 мкм).
Таблица 1 – Параметры пористости в объеме КГПС из сплавов 5ХХХ серии
В четвертой главе представлены новые технические и технологиче- ские решения, обеспечивающих снижение пористости в объеме КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии. На основе анализа результатов компью- терного моделирования и последующих опытно-промышленных испытаний заводская технология литья КГПС была скорректирована следующим обра- зом: увеличены расход модифицирующей лигатуры до 2,5 кг/т; расход аргона в SNIF Р-180 до 7,5 нм3/ч; скорость вращения ротора SNIF Р-180 до 540 об/мин; при этом уменьшена скорость литья на 10 мм/мин; поднят уровень расплава в кристаллизаторе на 10 мм и проведено обязательное рафинирова- ние в миксере через установку HD-2000 с использованием рафинирующего гранулированного флюса марки Promag SI расходом 1,5 кг/т при скорости вращения ротора 210 об/мин с обязательным использованием бесфосфатных пенокерамических фильтров вместо традиционных алюмофосфатных.
Технологические параметры литья КГПС из сплава 5083 по усовер- шенствованной технологии представлены в таблице 2.
Сплав
Технология
Средний размер единичной поры, мкм
Средний размер очагов микропористости, мкм
Средний размер зерна, мкм
5083
штатная
92,9
176,4
5182
73,5
145,8
5052
68,4
120,8
102
Температура
металла
в миксере, 0С
740 +/- 10
Скорость литья
длина, скорость, мм мм/мин
Расход воды
Лигатура
Уровень металла в кристаллизаторе
длина, уровень,
мм мм кг/т
длина, мм
расход, м3/час
расход,
пуск 35
50 35 75 45 50 80
328 60 350 247 136 88 – – – – 555 46
пуск
пуск 45
2,5
Изготовление партии КГПС из сплава 5083 сечением 600×2000×8000 мм проводили в литейном отделении металлургического завода ОК РУСАЛ с использованием следующего оборудования: поворотные миксера емкостью 70 т с трубчатыми нагревателями, расположенными под сводом миксера и оснащенными донными МГД-перемешивателями; установка для рафиниро- вания расплава SNIF P-180UHB; металлофильтр «MITSUI», модель 2803; фильтробокс для установки двух ПКФ сечением 584×584×50 мм с пористо- стью 50 ppi, производства Drahe; литейная машина «Wagstaff Shurcast»; кри- сталлизаторы типа «Epsilon», предназначенные для производства КГСП 5ХХХ серии.
Характерная микропористость КГПС из сплава 5083 показана на ри- сунке 5, а размер зерна и параметры пористости в зависимости от размера зерна – на рисунках 6 и 7.
Рисунок 5 – Микроструктуры образцов из слитков сплава 5083 в областях с максимальной пористостью
На основании проведенных исследований по определению параметров пористости в КГПС сечением 600×2000 мм сплава 5083, изготовленных по новой технологии, можно сделать следующие выводы:
1. Линейный размер единичных пор в опытных слитках уменьшился в зоне 30 и 170 мм от прокатной поверхности на 10 мкм, в зоне 280 мм от про-
катной поверхности – на 45 мкм по сравнению с КГПС, изготовленными по серийной технологии.
2. На расстоянии 170 мм от прокатной поверхности в исследуемых слитках снизилась объемная доля пор, но при этом увеличился размер очагов пористости.
а
б
Рисунок 6 – Изменение размера зерна по сечению КГПС из сплава 5083: а – донник; б – литник
3. Размер зерна слитков уменьшился в среднем на 20 мкм по сравне- нию с действующей технологией модифицирования при литье КГПС из сплава 5083. Размер пор менее 60 мкм в исследуемых слитках наблюдается при размере зерна менее 80 мкм.
4. Размер единичных пор и объемная доля пор практически линейно зависят от размера зерна КГПС.
5. КГПС из сплава 5083, изготовленные по разработанной технологии в литейном отделении ОК РУСАЛ, полностью соответствуют всем показате- лям качества, имеют мелкозернистую структуру по сечению, обладают сред- ним размером пор менее 60 мкм и удовлетворяют всем требованиям потре-
бителей. Данные положения подтверждаются соответствующим Актом опытно-промышленных испытаний и отражены в разработанном и утвер- жденным ВТР 440.02.07.02 «Технологический регламент производства плос- ких слитков из сплавов серии 5ХХХ с размером пор не более 60 мкм».
Рисунок 7 – Изменение размеров пор в зависимости от размера зерна КГПС
Для изготовления КГПС заданного качества из алюминиевых сплавов (5083, 5182 и 5052) методом полунепрерывного литья необходимо оператив- но управлять термодинамическими условиями процесса кристаллизации, в частности, скоростью охлаждения поверхностей слитка по его периметру и высоте в зонах первичного и вторичного охлаждения, и обеспечивать равен- ство температур на противоположных поверхностях слитка. Для решения данной проблемы была разработана установка для полунепрерывного литья плоских слитков (патент РФ No 2697143).
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. На основе анализа научно-технической литературы и обобщения экспериментального материала установлены следующие особенности обра- зования пористости в объеме КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии:
– объем первичной пористости линейно возрастает при увеличении размера зерна и содержания водорода в расплаве и снижается при увеличе- нии скорости кристаллизации;
– при снижении содержания водорода в расплаве менее 0,10 см3/100 г сплава практически отсутствует первичная газовая пористость;
– распространение рассеянной пористости увеличивается по направле- нию к центру отливки.
2.
и гарантирующая высокую степень достоверности полученных экспериментальных результатов.
Усовершенствована методика определения пористости в объеме
КГПС, соответствующая современным требованиям мировых потребителей
продукции
3. Разработана компьютерная модель образования пористости с ис- пользованием программных комплексов ProCAST и ANSYS для полунепре- рывного литья КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии, которая учиты- вает их физико-химические свойства, конструктивные и технологические па- раметры процесса, в том числе заливку расплава в кристаллизатор через рас- пределительную коробку Combo Bag.
4. Анализ результатов компьютерного моделирования процесса кри- сталлизации и затвердевания КГПС из сплава 5083 при варьировании скоро- сти литья 40÷60 мм/мин и уровня расплава в кристаллизаторе 45÷57 мм поз- волил установить следующие закономерности формирования пористости в структуре слитков:
– от периферии слитка (30 мм от края слитка) к центру (170 мм от края слитка) размер пор увеличивается от 28 до 152 мкм;
– минимальный средний объем пористости в сечении слитка составляет 0,169 % для слитка 600×1630 при уровне металла в кристаллизаторе 45 мм и скорости литья 40 мм/мин;
– максимальный средний объем пористости по сечению слитка состав- ляет 0,289 % для слитка 600×1750 при уровне металла 57 мм и скорости ли- тья 50 мм/мин.
5. Количественный анализ сравнительных исследований пористости в объеме КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии (5083, 5182 и 5052), проведенных в литейном отделении ОК РУСАЛ, подтвердил установленные выше закономерности и установил характерные особенности для рассматри- ваемых условий полунепрерывного литья:
– параметры пористости линейно зависят от размеров зерна и дендрит- ной ячейки слитков, поэтому увеличиваются по направлению к центру КГПС;
– в доннике горячего и холодного слитка размер очагов пор всегда меньше, чем в литнике;
– во всех объемах холодного слитка средний размер пор всегда больше, чем горячем слитке;
– максимальный средний размер единичных пор в горячем и холодном слитках наблюдается в центральной части донника;
– максимальный размер очагов пор в горячем слитке находится в край- ней части литника и донника, а в холодном слитке в центральной части лит- ника и донника;
– максимальная объемная доля пор располагается на расстоянии, рав- ном 1⁄4 ширины слитка от его прокатной поверхности, превышая более чем в 3 раза объемную долю пор на расстоянии 30 мм от прокатной поверхности и в 1,5 раза объемную долю пор в середине слитка.
6. Разработаны и внедрены подкрепленные рядом патентов РФ новые технические и технологические решения для производства КГПС из алюми- ниевых сплавов 5ХХХ серии, основные из которых:
– новый технологический регламент для реализации технологии полу- непрерывного литья КГПС из сплавов 5ХХХ серии с регламентированными параметрами пористости, что подтверждается соответствующим актом опыт- но-промышленных испытаний и отражено в разработанном ВТР 440.02.07.02 «Технологический регламент производства плоских слитков из сплавов се- рии 5ХХХ с размером пор не более 60 мкм»;
– переносное устройство для отбора пробы жидкого металла, патент на полезную модель РФ No 183559;
– способ определения содержания водорода в алюминиевых сплавах, патент РФ No 2665585;
– установку для непрерывного литья плоских слитков, патент РФ No 2697143;
– кристаллизатор для литья алюминиевых слитков, патент РФ No 2659548;
– кристаллизатор для литья алюминиевых слитков, патент РФ на полез- ную модель No 182014.
7. Результаты исследований внедрены в учебный процесс и использу- ются при обучении магистров по направлению 22.04.02 «Металлургия» и ма- гистерской программе 22.04.02.07 «Теория и технология литейного произ- водства цветных металлов и сплавов» и аспирантов по специальности 05.16.04 – Литейное производство.
Актуальность работы. Российское предприятие ОК РУСАЛ является од-
ним из мировых лидеров в алюминиевой промышленности, непрерывно совер-
шенствуя действующие и внедряя новые технологические процессы для дальней-
шего повышения эффективности производства. Одним из перспективных направ-
лений деятельности ОК РУСАЛ является производство крупногабаритных плос-
ких слитков (КГПС) из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии для последующего из-
готовления из них плит, форм и других изделий для нужд литейного производ-
ства. Однако данная продукция не всегда удовлетворяет требованиям, предъявля-
емым заказчиками, особенно по пористости. В этой связи разработка научно-
обоснованных технических и технологических решений для обеспечения требуе-
мого уровня пористости крупногабаритных плоских слитков из алюминиевых
сплавов 5ХХХ серии является актуальной научно-технической задачей.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с Федеральной программой
«Стратегия развития цветной металлургии России на 2014-2020 годы и на пер-
спективу до 2030 года», разработанной в соответствии с поручением Правитель-
ства Российской Федерации от 16 июля 2013 г. № ДМ-П9-53пр, в рамках проекта
14.578.21.0193 «Разработка теоретических и технологических решений снижения
водорода в составе алюминия и низколегированных алюминиевых сплавов» Фе-
деральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным
направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020
годы» при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования
Российской Федерации, а также по договору на выполнение работ по заказу
ОК «РУСАЛ» по теме «Разработка технических решений по снижению среднего
линейного размера пор не более 60 мкм в плоских слитках из сплава 5083».
Степень разработанности темы: Исследованиями таких отечественных
ученых, как М.Б. Альтман, А.И. Батышев, К.А. Батышев, В.Д. Белов, Н.А. Белов,
А.И. Беляев, Б.И. Бондарев, А.А. Бочвар, И.Г. Бродова, А.И. Вейник, С.М. Воро-
нов, Б.Б. Гуляев, В.Б. Деев, В.И. Добаткин, Г.Г. Крушенко, Д.П. Ловцов, В.И.
Напалков, В.И. Никитин, К.В. Никитин, Хосен Ри, Э.Х. Ри, И.Ф. Селянин, А.Г.
Спасский и др. разработаны научные основы плавки и кристаллизации алюминия
и его сплавов, внесен существенный вклад в развитие теории и технологии полу-
чения качественных отливок из них, что явилось в настоящей работе научной и
методологической базой при совершенствовании технологии плавки и литья
слитков из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии. Вместе с тем, поставленная в ра-
боте задача снижения пористости по объему слитков для алюминиевых сплавов
5ХХХ серии остается актуальной и требует проведения дополнительных исследо-
ваний в данном направлении.
Объектом исследований являются алюминиевые сплавы 5ХХХ серии, тех-
нологические процессы, материалы, литейная оснастка и оборудование для про-
изводства КГПС методом полунепрерывного литья (ПЛ).
Цель и задачи работы. Целью работы являлось разработка технических и
технологических решений, обеспечивающих снижение пористости в объеме
крупногабаритных плоских слитках из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии, полу-
ченных методом полунепрерывного литья.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Усовершенствовать методику определения пористости в объеме КГПС в
производственных условиях;
2. Разработать компьютерную модель образования пористости при ПЛ
КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии;
3. Исследовать влияние конструктивных и технологических параметров по-
лунепрерывного литья КГПС на распределение пористости в объеме КГПС 5ХХХ
серии;
4. Разработать и внедрить в промышленных условиях литейного производ-
ства ОК РУСАЛ эффективную технологию изготовления КГПС 5ХХХ серии для
снижения среднего линейного размера пор до значений не более 60 мкм в объеме
слитка.
В работе получены следующие результаты, отличающиеся научной новиз-
ной.
1. Разработана компьютерная модель образования пористости при ПЛ
КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии, учитывающая их физико-
химические свойства,конструктивные и технологические параметры полунепре-
рывного процесса литья КГПС.
2. Установлены закономерности образования пористости в КГПС (числен-
ными расчетами на примере сплава 5083), заключающиеся в том, что параметры
пористости линейно зависят от размеров зерна и дендритной ячейки в структуре
слитков, при этом средний размер пор возрастает от периферии слитка (30 мм от
края) к центру (170 мм от края) с 28 до 152 мкм, при этом минимальный средний
объем пористости в сечении слитка составляет 0,169 % для слитка 600х1630 мм
при уровне металла в кристаллизаторе 45 мм и скорости литья 40 мм/мин; макси-
мальный средний объем пористости по сечению слитка составляет 0,289 % для
слитка 600х1750 мм при уровне металла 57 мм и скорости литья 50 мм/мин.
3. Установлено, что в сплавах 5ХХХ серии максимальная объемная доля
пор (до 0,5 %) располагается на расстоянии, равном ¼ ширины слитка от его про-
катной поверхности, превышая более чем в 3 раза объемную долю пор на рассто-
янии 30 мм от прокатной поверхности и в 1,5 раза – объемную долю пор в сере-
дине КГПС.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в следу-
ющем:
1. Реализован численный расчет образования пористости при ПЛ КГПС из
алюминиевых сплавов 5ХХХ серии с использованием программных комплексов
ProCAST и ANSYS.
2. Разработаны и внедрены новые технические и технологические решения
для производства КГПС из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии, основные из ко-
торых следующие:
– новый технологический регламент для реализации технологии ПЛ КГПС
из сплавов 5ХХХ серии с регламентированными параметрами пористости, что
подтверждается соответствующим актом опытно-промышленных испытаний и
отражено в разработанном ВТР 440.02.07.02 «Технологический регламент произ-
1. Напалков, В. И. Непрерывное литье алюминиевых сплавов / В. И. Напал-
ков, Г. В. Черепок, С. В. Махов, Ю. М. Черновол. – М. : Интермет «Инжиниринг»,
2005. – 512 с.
2. Гильманшина, Т.Р. Конструкции и принцип работы оборудования для из-
готовления слитков из алюминия и его сплавов. Атлас конструкции: учеб. посо-
бие / Т.Р. Гильманшина, Л.И. Мамина, Н.Н. Довженко [и др.]. – Красноярск: СФУ,
2012. – 238 с.
3. Руководство Wagstaff по эксплуатации и техническому обслуживанию
кристаллизаторов Epsilon™. – Wagstaff, Inc., 2003. – 260 с.
4. Фролов, В. Ф. Исследование и разработка новой технологии производства
плоских слитков из алюминиевых сплавов 1ХХХ серии для фольгопрокатного про-
изводства : дис. … канд. техн. наук : 05.16.04 / Фролов Виктор Федорович. – Крас-
ноярск. 2016. – 205 с.
5. Костин, И. В. Исследование и совершенствование процесса модифициро-
вания плоских слитков из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии : дис. … канд. техн.
наук : 05.16.04 / Костин Игорь Владимирович. – Красноярск. 2017. – 160 с.
6. Напалков, В. И. Легирование и модифицирование алюминия и магния /
В. И. Напалков, С. В. Махов. – М. : МИСиС, 2002. – 376 с.
7. Напалков, В. И. Модифицирование алюминиевых сплавов: монография /
В. И. Напалков, С. В. Махов, А. В. Поздняков. – М. : МИСиС, 2017. – 348 с.
8. Напалков, В. И. Лигатуры алюминиевые: структура и назначение: моно-
графия / В. И. Напалков, В. Н. Баранов, В. Ф. Фролов. – Красноярск : СФУ,
2019. – 176 с.
9. Напалков, В. И. Структура и дефекты слитков из алюминия и его сплавов:
монография / В. И. Напалков, А. Е. Афанасьев, Б. В. Овсянников [и др.]. – Крас-
ноярск : СФУ, 2018. – 170 с.
10. Сидоров, А. Ю. Особенности формирования микропористости в крупно-
габаритных плоских слитках из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии / А. Ю. Сидо-
ров, В. Б. Деев, В. Ф. Фролов [и др.] // Фундаментальные проблемы современного
материаловедения. – 2020. – № 3. – С. 338-342.
11. Михайлов, А. М. Литейное производство: учебник для металлургиче-
ских специальностей вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. / А. М. Михайлов, Б. В. Ба-
уман, Б. Н. Благов [и др.]. – М. : Машиностроение, 1987. – 256 с.
12. Добаткин, В. И. Газы и окислы в алюминиевых деформируемых сплавах
/ В.И. Добаткин, Р. М. Габидуллин, Б. А. Колачев [и др.]. – М. : Металлургия,
1976. – 264 с.
13. Напалков, В. И. Физико-химические процессы рафинирования алюми-
ния и его сплавов: монография / В. И. Напалков, С. В. Махов – М. : Lab Lambert
Academic Publishing, 2015. – 576 с.
14. Белов, В. Д. Литейное производство: учебник / В. Д. Белов,
М. В. Пикунов, Э. Б. Тэн [и др.]: под общ. ред. В. Д. Белова. – 3-е изд. пере-
раб. и доп. – М. : МИСиС, 2015. – 487 с.
15. Курдюмов, А. В. Производство отливок из сплавов цветных металлов:
учебник / А. В. Курдюмов, В. Д. Белов, М. В. Пикунов [и др.]: под ред. В. Д. Бело-
ва. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: МИСиС, 2011. – 615 с.
16. Чернега, Д. Ф. Газы в цветных металлах и сплавах / Д. Ф. Чернега,
О. М. Бялик, Д. Ф. Иванчук [и др.]. – М. : Металлургия, 1982. – 176 с.
17. Колачев Б. А., Елагин В. И., Ливанов В. А. Металловедение и термиче-
ская обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для ВУЗов (4-е издание, пе-
реработанное и дополненное). М. : МИСиС, 2005. – 432 с.
18. Гельд, П. В. Водород и несовершенства структуры металла / П. В. Гельд,
Р. А. Рябов, Е. С. Кодес. – М. : Металлургия, 1979. – 221 с.
19. Колачев, Б. А. Физико-механические свойства легких конструкционных
сплавов / Б. А. Колачев, С. Я. Бецофен, Л. А. Бунин, В. А. Володин. – М. : Метал-
лургия, 1995. – 288 с.
20. Никитин, В. И. Наследственность в литых сплавах / В. И. Никитин,
К. В. Никитин. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 2005. – 476 с.
21. Деев, В. Б. Получение герметичных алюминиевых сплавов из вторичных
материалов: монография / В. Б. Деев. – М. : Флинта : Наука, 2006. – 216 с.
22. Батышев, А. И. Производство отливок в автомобилестроении / А.И. Ба-
тышев, В. Д. Белов, К. А. Батышев [и др.]. – М. : МГОУ, 2011. – 205 с.
23. Костин, И. В. Устройство для исследования модифицирующей способ-
ности лигатур для алюминиевых сплавов / И. В. Костин. – Проспект свободный
2015: cб. материалов международной конференции. – Красноярск, 2015.
– С. 32–36.
24. Беляев, С. В. Анализ содержания водорода на основных этапах изготов-
ления плоских слитков из низколегированных алюминиевых сплавов / С. В. Беля-
ев, Б. П. Куликов, В. Б. Деев [и др.] // Металлург. – 2017. – № 4. – С. 78 –82.
25. Макаров, Г. С. Слитки из алюминиевых сплавов с магнием и кремнием
для прессования / Г. С. Макаров. – М. : Интермет Инжиниринг, 2011. – 528 с.
26. Бондарев, Б. И. Модифицирование алюминиевых деформируемых спла-
вов / Б. И. Бондарев, В. И. Напалков, В. И. Тарарышкин. – М. : Металлургия,
1979. – 224 с.
27. Слетова, Н. В. Создание препаратов для рафинирования и модифициро-
вания Al-сплавов, обеспечивающих стабильные показатели качества отливок :
диссертация … кандидата технических наук : 05.16.04 / Слетова Наталья Влади-
мировна. – Минск, 2014. – 185 с.
28. Пикунов, М. В. Плавка металлов, кристаллизация сплавов, затвердева-
ние отливок / М. В. Пикунов. М. : МИСиС, 2005. 416 с.
29. Kurzydlowski, K. J. The Quantitative, Description of the Microstructure of
Materials / K. J. Kurzydlowski, B. Ralph. – CRC Press, New York, – 1995. – 432 p.
30. Fox, S. Visualisation of oxide film defects during solidification of aluminium
alloys / S. Fox, J. Campbell // Scripta Materialia. – 2000. – 43(10). – P. 881–886.
31. Carlson, K. Modeling the Effect of Finite-Rate Hydrogen Diffusion on Po-
rosity Formation in Aluminum Alloys / K. Carlson, Z. Lin, C. Beckermann // Metallur-
gical and Materials Transactions B. – 2007. – 38(4). – P. 541–555.
32. Campbell, J. Castings. 2nd Edition / J. Campbell. – Butterworth-Heinemann
Ltd., Oxford, 2003. – 352 p.
33. Афанасьев, В. К. Водород и свойства сплавов алюминия с кремнием /
В. К. Афанасьев, И. Н. Афанасьева, М. В. Попова и [др.]. – Абакан: Хакасское
книжное изд-во, 1998. – 192 с.
34. Баландин, Г. Ф. Формирование кристаллического строения отливок. 2-е
изд., перераб. и доп. / Г. Ф. Баландин – М. : Машиностроение, 1973. – 288 с.
35. Добаткин, В. И. Недендритная структура в слитках легких сплавов /
В. И. Добаткин, Г. И. Эскин // Цветные металлы. – 1991. — №12. – С. 64-67.
36. Wagstaff, S. R. Defects during DC casting and their remediation [Электрон-
ный ресурс] / S. R. Wagstaff // Сборник тезисов докладов IХ Международного
Конгресса «Цветные металлы и минералы» – Красноярск, 2017.
37. Wagstaff, S. R. Minimization of Macrosegregation in DC Cast Ingots
Through Jet Processing / S. R. Wagstaff, А. Allanore // Metallurgical and Materials
Transactions B. – 2016. – 47(5). – P. 3132–3138.
38. Kashyap, K. T. Effects and mechanisms of grain refinement in aluminium al-
loys / K. T. Kashyap, T. Chandrashekar // Bulletin of Materials Science. – 2001. – Vol-
ume 24. – P. 345–353.
39. Nadella, R. Macrosegregation in direct-chill casting of aluminium alloys /
R. Nadella, D. G. Eskin, Q. Du, L. Katgerman // Progress in Materials Science. – 2008.
– Volume 53. – P. 421–480.
40. Springer, B. J. Ship repair of sensitized 5xxx series aluminum American So-
ciety of Naval Engineers / B. J. Springer, T. Burke [etc] // Virginia Beach, VA. Fleet
Maint. Mod. Symp. – 2014. – P. 1–12.
41. Holroyd, N. J. H. Pre-exposure embrittlement of a commercial Al-Mg-Mn al-
loy, AA5083-H131 / N. J. H. Holroyd, T. L. Burnett, M. Seifi, J. J. Lewandowski //
Corros. Rev. – 2017. – Vol. 35 . – P. 275–290.
42. Crane, C. B. Stress corrosion cracking of Al–Mg alloy 5083 sensitized at low
temperature / C. B. Crane, R. P. Gangloff, // Corrosion. – 2016. – Vol. 72.
– P. 221–241.
43. Oguocha, N. A. Effect of sensitization heat treatment on properties of Al–Mg
alloy AA5083-H116 / N. A. Oguocha, O. J. Adigun, S. Yannacopoulos // J. Mater.
Sci. – 2008. – Vol. 43. – P. 4208–4214.
44. Zhang, R. The effect of reversion heat treatment on the degree of sensitisation
for aluminium alloy AA5083 / R. Zhang, Y. Zhang, Y. Yan [etc] // Corros. Sci., – 2017.
– Vol. 126. – P. 324–333.
45. Bovard, F. S. Sensitization and environmental cracking of 5xxx aluminum
marine sheet and plate alloys / F. S. Bovard, D. A. Shifler // Honolulu, Hawaii ECS Jt.
Int. Meet. – 2004. – P. 232–243.
46. Zhang, R. Experiment-based modelling of grain boundary β-phase (Mg2Al3)
evolution during sensitisation of aluminium alloy AA5083 / R. Zhang, M. A. Steiner,
S. R. Agnew [etc] // Sci. Rep. – 2017. – Vol. 7. – P. 1–14.
47. Seong, J. Corrosion inhibition of sensitized and solutionized AA5083 /
J. Seong, G. S. Frankel, N. Sridhar, // J. Electrochem. Soc. – 2015 – Vol. 162.
– P. 449–456.
48. Goswami, R. Microstructural evolution and stress corrosion cracking behavior
of Al–5083 / R. Goswami, G. Spanos, P. S. Pao, R. L. Holtz // Metall. Mater. Trans. A.
– 2011. – Vol. 42, – P. 348–355.
49. Yi, G. Sensitization prediction and validation for AA 5xxx Alloys exposed to
long term cyclic and constant heating at low temperature / G. Yi, Z. Gaosong, Y. Zhu
[etc] // Corrosion. – 2015. – Vol. 72. – P. 177–186.
50. Goswami, R. Transmission electron microscopic investigations of grain
boundary beta phase precipitation in Al 5083 aged at 373 K (100 °C) / R. Goswami,
R. Holtz // Metall. Mater. Trans. A. – 2013. – Vol. 44. – P. 1279–1289.
51. Holtz, R. Corrosion-fatigue behavior of aluminum alloy 5083-H131 sensitized
at 448 K (175 °C) / R. Holtz, P. Pao, R. Bayles [etc] // Metall. Mater. Trans. A. –
2012. – Vol. 44 – P. 2839–2849.
52. Yan, J. Study of β precipitation and layer structure formation in Al 5083: The
role of dispersoids and grain boundaries / J. Yan, A. M. Hodge // J. Alloys Compd. –
2017. – Vol. 703. – P. 242–250.
53. Seong, J. Influence of the altered surface layer on the corrosion of AA5083 /
J. Seong, F. Yang, F. Scheltens [etc.] // J. Electrochem. Soc. – 2015. – Vol. 162. –
P. 209–218.
54. Yi, G. Investigation of pre-existing particles in Al 5083 alloys / G. Yi, B. Sun,
J. D. Poplawsky, Y. Zhu, M. L Free // Journal of Alloys and Compounds. – 2018. –
Vol. 740. – P. 461-469.
55. Seifi, M. Deformation rate and sensitization effects on environmentally as-
sisted cracking of Al-Mg naval alloys / M. Seifi, N. J. H. Holroyd, J. J. Lewandowski //
Corrosion. – 2016. – Vol. 72. – P. 264–283.
56. Gupta, R. K. Theoretical study of the influence of microalloying on sensitiza-
tion of AA5083 and moderation of sensitization of a model Al-Mg-Mn alloy via Sr Ad-
ditions / R.K. Gupta, R. Zhang, N. Birbilis // Corrosion. – 2014. – Vol. 70. – P. 402–
413.
57. Yang, Y.-K. Determination of the β solvus temperature of the aluminum alloy
5083 / Y. -K. Yang, T. Allen, // Metall. Mater. Trans. A. – 2013. – Vol. 44. P. – 5226–
5233.
58. Steiner, D. M. Predictive sensitization modeling for AA5XXX aluminum al-
loys including non-isothermal cases / D. M. Steiner, P. S. Agnew // Corrosion. – 2016.–
Vol. 72. – P. 169–176.
59. Yi, G. Capillarity effect controlled precipitate growth at the grain boundary of
long-term aging Al 5083 alloy / G. Yi, M. L. Free, Y. Zhu, A. Derrick // Metall. Mater.
Trans. A. – 2014. – Vol. 45. – P. 4851–4862.
60. Technical Report IR08-042- Stabilisation of AA5XXX Alloys. Innoval Tech-
nology / Scamans, G. M – Oxon, U.K, 2008.
61. Beck, P.A. Effect of a Dispersed Phase on Grain Growth in Al-Mn Alloys /
P. A. Beck, M. L. Holzworth, P. R. Sperry // Transactions of AIME. – 1949. – Vol. 180.
– P. 163–192.
62. Birbilis, N. A survey of sensitisation in 5XXX series aluminium alloys /
N. Birbilis, R. Zhang, S. P. Knight [etc] // Corrosion. – 2016. – Vol. 72. P. 144–159.
63. Brosi, J. K. Delamination of sensitized Al–Mg alloy during fatigue crack
growth in room temperature air. / J. K. Brosi, S. M. Seifi, J. J. Lewandowski // Metall.
Mater. Trans. A. – 2012. – Vol. 43A. – P. 3952–3956.
64. Aluminum. Properties and Physical Metallurgy. – N. Y. : ASM Metals park,
1984. – 450 p.
65. Brooks, C. L. Aluminum-Magnesium Alloy 5086 and 5456-H116 /
C. L. Brooks // Naval Engineers Journal. – 1970. – Aug. – P. 29.
66. Coner, J. R. High Temperature Deformation of Aluminum-Magnesium Alloys
at High Strain Rates / J. R. Coner, W. J. Tegart // Jornal of the Institute of Metals. –
1969. – Vol. 97. – P. 73–76.
67. Mondolfo, L. F. Aluminum Alloys – Structure and Properties /
L. F. Mondolfo. – Boston: Butterworths, 1976. – 982 p.
68. Hess, P. D Effects of Hydrogen on Properties of Aluminum Alloys / P. D
Hess, G. K. Tumbull // Hydrogen in Metals, American Society for Metals. – 1974.
P. 277–287.
69. Anderson, W. A. Influence of Service Temperature on the the Resistence of
WroughtAluminum-MagnesiumAlloystoCorrosion/W. A. Anderson,
M. B. Shumaker // Corrosion. – 1959. – Vol. 15. – P. 55–62.
70. Алиева, С. Г. Промышленные алюминиевые сплавы: Справ. изд. /
С. Г. Алиева, М. Б. Альтман, С. М. Амбарцумян [и др.]: 2-е изд., перераб. и доп. –
М. : Металлургия, 1984. – 528 с.
71. Фридляндер, И. Н. Алюминиевые деформируемые конструкционные
сплавы. – М.: Металлургия, 1979. – 208 с.
72. Беляев, А. И. Металловедение алюминия и его сплавов: Справ.изд. 2-е
изд., перераб. и доп. / А. И. Беляев, О. С. Бочвар, Н. Н. Буйнов [и др.]. – М.: Ме-
таллургия, 1983. – 280 с.
73. Алюминий: свойства и физическое материаловедение: Справ. изд. пер. с
англ. / Под. Ред. Хэтча Дж.Е. – М. : Металлургия, 1989. – 422 с.
74. Муратов, В. С. Формирование структуры и свойств цветных сплавов при
термоупрочнении / В. С. Муратов, Е. А. Морозова. – М. : Машиностроение, 2006.
– 320 с.
75. Алюминиевые сплавы. Структура и свойства полуфабрикатов из алюми-
ниевых сплавов. Справочник под ред. В. А. Ливанова. – М. : Машиностроение,
1974. – 432 с.
76. Телешов, В. В. Структура и свойства крупногабаритных полуфабрикатов
из высокопрочных алюминиевых сплавов, используемых в авиастроении /
В. В. Телешов, В. В. Захаров, Б. А. Копелович [и др.] // Технология легких спла-
вов. – 1983. – № 6. – С. 74–92.
77. Guo, J. Microporosity Simulations in Multicomponent Alloy Castings /
J. Guo, M. Samonds // Modeling of Casting, Welding and Advanced Solidification Pro-
cesses X. – 2003. – P 303-310.
78. Monastyrskii, V. P. Simulation of microporosity in castings fabricated by di-
rectional solidification / V. P. Monastyrskii // Tepl. Prots. Tekh. – 2011. – 3 (1). –
P. 20–27.
79. Zhu, J. D. Simulation of microporosity in A356 aluminium alloy castings / J.
D. Zhu, S. L. Cockcroft, M. Daan, R. Maijer // International Journal of Cast Metals Re-
search. – 2005. – 18(4). – P. 229-235.
80. Bondarenko, Y. A. Simulation of the temperature distribution on the mold
surfaceandinsidecastingduringhigh-gradientdirectionalsolidification/
Y. A. Bondarenko, A. B. Echin, V. E. Bazhenov, A. V. Koltygin // Russian Journal of
Non-Ferrous Metals. – 2017. – 58(5). – P. 481–488.
81. Stepnov, A. A. Control over the Porosity of Plasma Sprayed Aluminum Oxide
Parts by Heat Treatment / A. A. Stepnov, I. V. Belyaev, V. E. Bazhenov [etc] // Inor-
ganic Materials. – 2019. – 55(12). – P. 1214–1222.
82. Skripalenko, M. M. Computer Simulation of Mannesmann Piercing of Alu-
minium Alloy Ingots / M. M. Skripalenko, B. A. Romantsev, V. E. Bazhenov [etc] //
Russian Journal of Non-Ferrous Metals. – 2019. – 60(1). – P. 27–34.
83. Petrova, A. V. Prediction of Misruns in ML5 (AZ91) Alloy Casting and Alloy
Fluidity Using Numerical Simulation / V. E. Bazhenov, A. V. Koltygin // Russian Jour-
nal of Non-Ferrous Metals. – 2018. – 59(6). – P. 617–623.
84. Bazhenov, V. E. Determination of the heat-transfer coefficient between the
AK7ch (A356) alloy casting and no-bake mold / V. E. Bazhenov, , A. V. Koltygin,
Y. V Tselovalnik // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. – 2016. – 57(7). –
P. 686–694.
85. Skripalenko, M. M. Computer modeling of chain processes in the manufac-
ture of metallurgical products / M. M. Skripalenko, V. E. Bazhenov, B. A. Romantsev
[etc] // Metallurgist. – 2014. – 58(1–2). – P. 86–90.
86. Zhang, Q. Microporosity formation and dendrite growth during solidification
of aluminum alloys: Modeling and experiment / Q. Zhang D. Sun S. Pan M. Zhu // In-
ternational Journal of Heat and Mass Transfer. – 2020. – Vol. 146, – January. – 118838.
87. Hu, M. Modeling of gas porosity and microstructure formation during den-
dritic and eutectic solidification of ternary Al-Si-Mg alloys / M. Hu, T. Wang, H. Fang
M. Zhu // Journal of Materials Science & Technology. – 2021. – Vol. 76. – P. 76-85.
88. Abdullin, A. D. End-to-End Simulation of Casting and Metal-Forming Opera-
tions with ProCAST and Qform Software / A. D. Abdullin, A. A. Ershov // Metallurgist.
– 2014. – 58 (5–6). – P. 339–345.
89. Сидоров, А. Ю. Моделирование образования пористости при полуне-
прерывном литье крупногабаритных плоских слитков из алюминиевых сплавов /
А.Ю. Сидоров, В. Б. Деев, В. Ф. Фролов [и др.] // Металлургия машиностроения.
– 2020. № 4. – С. 34-38.
90. Сидоров, А .Ю. Усовершенствование конструкции кристаллизатора для
изготовления крупногабаритных плоских слитков из алюминиевых сплавов /
А. Ю. Сидоров, В. Б. Деев, В. Ф. Фролов [и др.] // Литейщик России. – 2020.
– № 6. – С. 15–22.
91. ГОСТ 1583-93. Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия.
– М. : Изд-во стандартов, 2003.
92. ГОСТ 4784-2019. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые.
– М. : Стандартинформ, 2019.
93. G8 GALILEO. [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://www.
bruker.com/en/products-and-solutions/elemental-analyzers/cs-onh-analyzers/g8-
galileo.html.
94. Анализаторы водорода RH-402, RH-404, RH-600, RHEN-600, RHEN-602.
[Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://td-str.ru/file.aspx?id=19940.
95. ГОСТ 21132.1-98. Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы опреде-
ления водорода в твердом металле вакуум-нагревом. – М. : Изд-во стандар-
тов, 1999.
96. ГОСТ 21132.0-75. Алюминий и сплавы алюминиевые. Метод определе-
ния содержания водорода в жидком металле. – М. : Изд-во стандартов, 2004.
97. ГОСТ Р 50965-96. Алюминий и сплавы алюминиевые. Метод определе-
ния водорода в твердом металле. – М. : Изд-во стандартов, 2004.
98. Belyaev, S. V. Analysis of Hydrogen Content in the Main Stages of from
Low-Alloy Aluminum Alloy Flat Ingots Manufacture / S. V Belyaev, B. P. Kulikov,
V. B. Deev [etc] // Metallurgist. – 2017. – № 4. – P. 78–82.
99. Belyaev, S. V. Saturation Dynamics of Aluminum Alloys with Hydrogen /
S. V Belyaev, I. Y. Gubanov, B. P. Kulikov [etc] // ARPN Journal of Engineering and
Applied Sciences. – 2017. – Vol. 12. – No. 21. – P. 6243–6247.
100. Патент № 2659556 C1 Российская Федерация, МПК B22D 41/00 –
№ 2017120236. Вакуумный ковш для забора жидкого металла / Куликов Б.П., Ба-
ранов В.Н., Фролов В.Ф. [и др.]; заявл. 08.06.2017; опубл.: 02.07.2018 Бюл. № 19.
101. Патент на полезную модель № 183559 U1 Российская Федерация, МПК
G01N 1/10, G01N 33/20 – № 20181123850. Переносное устройство для отбора про-
бы жидкого металла / Беляев С.В., Фролов В.Ф., Губанов И.Ю., Сидоров А.Ю. [и
др.]; заявл. 29.06.2018; опубл.: 25.09.2018. Бюл. № 27.
102. Патент № 2665585 C1 Российская Федерация, МПК G01N 9/02, G01N
1/10, G01N 33/20 – № 2017115426. Способ определения содержания водорода в
алюминиевых сплавах / Беляев С.В., Фролов В.Ф., Деев В.Б., Баранов В.Н., Сидо-
ров А.Ю. [и др.]; заявл. 02.05.2017; опубл.: 31.08.2018. Бюл. № 25.
103. Патент № 2697143 C1 Российская Федерация, МПК B22D 11/055, B22D
11/16 – № 2018128716. Установка для непрерывного литья плоских слитков / Ба-
ранов В.Н., Фролов В.Ф., Беляев С.В., Сидоров А.Ю. [и др.]; заявл. 19.12.2017;
опубл.: 12.08.2019. Бюл. № 23.
104. Патент № 2659548 U1 Российская Федерация, МПК B22D11/07,
B22D11/04 – № 2017130078. Кристаллизатор для литья алюминиевых слитков /
Сидоров А.Ю., Солдатов С.В., Пелевин А.Г. [и др.], заяв. 24.08.2017; опубл.:
02.07.2018. Бюл. № 22.
105. Патент на полезную модель № 182014 U1 Российская Федерация, МПК
B22D11/055 – № 2017136922. Кристаллизатор для литья алюминиевых слитков /
Сидоров А. Ю., Вербицкий О. В., Пелевин А. Г. [и др.]; заявл. 19.10.2017; опубл.:
31.07.2018. Бюл. № 22.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
Читать «Совершенствование технологии производства крупногабаритных плоских слитков из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии для снижения пористости»
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (2878 отзывов)
5 (158 отзывов)
5 (1241 отзыв)
4.9 (826 отзывов)
4.9 (35 отзывов)
4.8 (30 отзывов)
4.8 (211 отзывов)
4.8 (9 отзывов)
4.1 (20 отзывов)
