Меняйло О. В. Наукові і технологічні основи процесів спрямованого твердіння масивних виливків із залізовуглецевих сплавів у комбінованих кокільно-піщаних формах

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.16.04 «Ливарне виробництво». – Національна металургійна академія України МОН України, Дніпро, 2020. Дисертація присвячена рішенню науково-технічної проблеми спрямованого твердіння масивних виливків із Fe-C сплавів, визначенню впливу комбінованої кокільно-піщаної форми на кінетику об’ємної усадки, встановленню тривалості електродугового-електрошлакового обігріву надливу на різних етапах утворення твердої фази у прокатних валках і злитках. Запропоновано ступінчастий режим обігріву прокатних валків з найвищою витратою електроенергії на першому етапі, який відповідає затвердінню рідко-твердої фази бочки валка і супроводжується максимальною усадкою розплаву з надливу, і меншою – на етапі твердіння шийок. Встановлено вплив комбінованої кокільно-піщаної ливарної форми на умови утворення усадкових дефектів у бочці і шийках прокатних валків та розроблені заходи по спрямованому твердінню виливків. Встановлено час досягнення межі виливання, ліквідус і солідус у центр виливків з вмістом вуглецю 0,04 ... 4,83%, що мають форму плити, циліндра і кулі. Виведено графоаналітичні залежності для розрахунку тривалості затвердіння рідко-твердої і твердо-рідкої зон у виливках з Fe-C сплавів, що дозволяє прогнозувати зони з мінімальною і максимальною усадковою шпаристістю. Для складних комплексно легованих і модифікованих сплавів з нестан-дартними температурно-часовими режимами лиття, у яких відсутні дані про об'ємну усадку і тривалість затвердіння, встановлено режими обігріву надливу провадити за показником кінетики переміщення розплаву у виливок: при відсутності переміщення електродів обігрів припиняють. Запропоновано гіпотезу процесу прискореного твердіння центральних зон виливків пласкої, циліндричної і кулястої форм по гетерогенному механізму, при якому гілки дендритів є додатковими центрами кристалізації. З метою зменшення кількості цементиту і транскристалічності структури в осьовій зоні чавунних прокатних валків визначено час і кількість графітизуючого модифікатору, який вводять у рідку серцевину після затвердіння робочого шару заданої товщини. Результати експериментальних та теоретичних досліджень апробовано і впроваджено у вальцеливарному цеху АТ "ДЗПВ" і в учбовому процесі НМетАУ. Ключові слова: прокатний валок, злиток, надлив, твердіння, усадка, електродуговий-електрошлаковий обігрів, усадкові дефекти