corel ventura - untitled...Н., Селин Р. В. Влияние термического...

СОДЕРЖАНИЕЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯПротоковилов И. В. Измельчение кристаллической струк-туры полых титановых слитков при магнитоуправляемой электрошлаковойплавке.......................................................................................................... 3

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫБерезос В. А., Тригуб Н. П. Получение сплавов с эффектом памяти формына основе титана способом электронно-лучевой плавки с промежуточнойемкостью ...................................................................................................... 6

Мушегян В. О. Оптимизация технологии электронно-лучевой плавкимолибдена методом математического моделирования ........................................ 9

Аснис Е. А., Пискун Н. В., Статкевич И. И. Очистка кремния от фоновыхи легирующих примесей при электронно-лучевой бестигельной зоннойплавке........................................................................................................ 12

ВАКУУМНО-ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВКАШейко И. В., Шаповалов В. А., Якуша В. В., Никитенко Ю. А., Жиров Д. М.Охлаждаемые кристаллизаторы для формирования слитков с электромаг-нитным воздействием на расплав .................................................................. 14

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТАЛЛУРГИИАхонин С. В., Кругленко М. П., Петриченко И. К., Вржижевский Э. Л.,Мищенко Р. Н., Селин Р. В. Влияние термического цикла сварки наструктурные превращения в сплавах системы Ti-Si-X ..................................... 20

Пискун Н. В., Богайчук И. Л., Аснис Е. А., Григоренко Г. М., Статкевич И. И.,Лакомский В. В., Костин В. А., Козин Р. В., Березос В. А. Особенностиструктуры интерметаллидного сплава после зонной перекристаллизации.......... 28

Протоковилов И. В. МГД технологии в металлургии (Обзор)........................ 32

ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕШаповалов В. А., Биктагиров Ф. К., Бурнашев В. Р., Колесниченко В. И.,Степаненко В. В., Рейда Н. В., Карускевич О. В., Ботвинко Д. В.Электротермическое компактирование металлических материалов ................... 42

Шаповалов В. А., Бурнашев В. Р., Биктагиров Ф. К., Игнатов А. П.,Мяльница Г. Ф., Степаненко В. В., Брагин М. А., Пудиков В. Н.,Подьячев Д. В., Ботвинко Д. В., Жиров Д. М., Гнатушенко А. В. ЭШПэлектродов, спрессованных из стружки аустенитных нержавеющих сталей ....... 46

ИНФОРМАЦИЯЄфанов В. С. На шляху до інноваційних лікарських препаратів ..................... 49

Дмитрик В. В. 3-я Международная конференция «High Mat Tech»................. 51

К 85-летию со дня рождения В. И. Лакомского ............................................. 52

В. И. Махненко – 80 ................................................................................. 53

В. Н. Липодаеву – 70 ................................................................................ 54

Б. Б. Федоровскому – 70 ........................................................................... 54

Указ президента України № 845/2011 про відзначення державноюнагородою Сергія Ивановича Кучука-Яценка................................................. 55

Памяти Леонида Густавовича Пузрина .......................................................... 56

Памяти Евгения Христофоровича Шахпазова ................................................ 57

К 100-летию со дня рождения М. К. Янгеля (1911—1971 гг.) .......................... 58

Указатель статей, опубликованных в 2011 г. ................................................. 59

Указатель авторов....................................................................................... 61

© НАН Украины, ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины, МА «Сварка», 2011

№ 4 (105)2011

Международный научно-теоретический и производственный журнал

Издается с января 1985 г .

Учредители: Национальная академия наук Украины Институт электросварки им. Е. О. Патона Международная ассоциация «Сварка» Выходит 4 раза в год

РЕДАКЦИОННАЯКОЛЛЕГИЯ:

Главный редактор Б. Е. Патон

М . И. Гасик,Г. М . Григоренко

(зам. гл. ред.),Д . М . Дяченко (отв. секр.),

М . Л . Жадкевич,В. И. Лакомский, Л. Б. Медовар,Б. А. Мовчан, А. Н. Петрунько,А. С. Письменный, Н. П. Тригуб,А. А. Троянский, А. И. Устинов,

В. А. Шаповалов

МЕЖДУНАРОДНЫЙРЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ:

Д . Аблизер (Франция)Г. М . Григоренко (Украина)

А. А. Ильин (Россия)Б. Короушич (Словения)С. Ф . Медина (Испания)А. Митчелл (Канада)Б. Е. Патон (Украина)Ц. В. Рашев (Болгария)Ж. Фокт (Франция)

Т. Эль Гаммаль (Германия)

Адрес редакции:

Украина, 03680, г . Киев-150,ул. Боженко, 11

Институт электросваркиим. Е. О. Патона НАН УкраиныТел./факс: (38044) 200 82 77;

200 54 84Тел.: (38044) 205 22 07

E-mail: [email protected]:/ / www.nas.gov.ua/ pwj

Редактор: В. И. Котляр

Электронная верстка:Д . М . Дяченко,

Л . Н. Герасименко

Свидетельствоо государственной регистрации

КВ 6185 от 31.05.2002

Журнал входит в переченьутвержденных ВАК Украины

изданий для публикации трудовсоискателей ученых степеней

При перепечатке материаловссылка на журнал обязательна.

За содержание рекламныхматериалов редакция журналаответственности не несет.

Издатель: Международная ассоциация «Сварка»

CONTENTSELECTROSLAG TECHNOLOGYProtokovilov I. V. About feasibility of refining crystalline structure of hollowingots of titanium alloys in magnetically-controlled electroslag melting .................3 ELECTRON BEAM PROCESSESBerezos V. A. , Trigub N. P. Producing of shape memory alloys on titaniumbase using EBCHM method ...............................................................................6M ushegyan V. O. Optimizing the technology of electron beam melting ofmolybdenum using method of mathematical modeling ..........................................9Asnis E. A. , Piskun N. V. , Statkevich I. I. Refining of silicon frombackground and alloying impurities in electron beam crucibleless zonalmelting .............................................................................................................. 12VACUUM-INDUCTION MELTINGSheiko I. V. , Shapovalov V. A. , Yakusha V. V. , M ikitenko Yu. A. ,Zhirov D. M . Cooled moulds for ingots formation with electromagnetic effecton melt ............................................................................................................. 14GENERAL PROBLEMS OF METALLURGYAkhonin S. V., Kruglenko M. P., Petrichenko I. K., Vrzhizhevsky E. L., M ishchenko R. N.Selin R. V. Structural transformations in alloys of Ti-Si-Xsystems during thermal cycle of welding ............................................................ 20Piskun N. V., Bogaychuk I. L., Asnis E. A., Grigorenko G. M ., Statkevich I. I. ,Lakomsky V. V. , Kostin V. A. , Kozin R. V. , Berezos V. A. Peculiarities ofstructure of intermetallic alloy after zonal recrystallization ................................... 28Protokovilov I. V. MHD technologies in metallurgy (Review) .............................. 32ENERGY AND RESOURCES SAVINGShapovalov V. A. , Biktagirov F. K. , Burnashev V. R. , Kolesnichenko V. I. ,Stepanenko V. V. , Reida N. V. , Karuskevich O. V. , Botvinko D. V.Electrothermal compacting of metallic materials ................................................ 42Shapovalov V. A., Burnashev V. R., Biktagirov F. K., Ignatov A. P., M yalnitsa G. F. , Stepanenko V. V. , Bragin M . A. , Pudikov V. N. ,Podjachev D. V., Botvinko D. V., Zhirov D. M ., Gnatushenko A. V. ESR ofelectrodes compacted of austenite stainless steel chips ................................... 46INFORMATIONEfanov V. S. On the way to innovation medicine ................................................ 49Dmitrik V. V. III International Conference «High Mat Tech» ............................... 51Towards the 85th birthday of V. I. Lakomsky ..................................................... 52V. I. Makhnenko is 80 ........................................................................................ 53V. N. Lipodaev is 70........................................................................................... 54B. B. Fedorovsky is 70 ....................................................................................... 54Decree №845/ 2011 of President of Ukraine about decoration of Kuchuk-Yatsenko S. I. with State Award.......................................................................... 55In memory of Puzrin Leonid Gustavovich ............................................................ 56In memory of Shakhpazov Evgeny Christoforovich .............................................. 57Towards the 100th birthday of Yangel M. K. (1911–1971) .................................. 58Index of articles, published in 2011 .................................................................... 59Index of authors ................................................................................................ 61

№ 4 (105)2011

International Scientific-Theoretical and Production Journal

Published since January, 1985

Founders: The National Academy of Sciences of Ukraine The E. O. Paton Electric Welding Institute International Association «Welding» Is published 4 times a year

© NAS of Ukraine, The E. O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine, International Association «Welding», 2011

EDITORIAL BOARD:

Editor- in-Chief B. E. Paton

M. I. Gasik,G. М . Grigorenko (vice-chief ed.),

D. М . Dyachenko (exec. secr.),М . L. Zhadkevich, V. I. Lakomsky,

L. B. Меdоvаr, B. А. Моvchan,А. N. Petrunko, A. S. Pismenny,N. P. Тrigub, A. A. Troyansky,A. I. Ustinov, V. A. Shapovalov

THE INTERNATIONALEDITORIAL COUNCIL:

D. Ablitzer (France)G. М . Grigorenko (Ukraine)

A. A. Iljin (Russia)B. Кoroushich (Slovenia)

S. F. Мedina (Spain)А. М itchell (Canada)B. E. Paton (Ukraine)

Ts. V. Rаshеv (Bulgaria)J. Foct (France)

Т. El Gаmmаl (Germany)

Address:

The E. O. Paton ElectricWelding Institute

of the NAS of Ukraine,11, Bozhenko str., 03680,

Kyiv, UkraineTel./ fax: (38044) 200 82 77;

200 54 84Tel.: (38044) 205 22 07

E-mail: [email protected]:/ / www.nas.gov.ua/ pwj

Editor: V. I. Kotlyar

Electron galley:D. М . Dyachenko,L. N. Gerasimenko

State Registration CertificateKV 6185 of 31.05.2002

All rights reserved.This publication and each of the

articles contained here in areprotected by copyright

Permission to reproduce materialcontained in this journal must be

obtained in writing from thePublisher

Publisher: International Association «Welding»

SO VR EM EN N AYAELEKTR O M ETALLU R G I YA

(Electrometallurgy Today)

«Sovremennaya Elektrometallurgiya» journal is published in English under the title of «Advances in Electrometallurgy»

by Camdridge International Science Publishing

УДК 669.187.56.001.3

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫПОЛЫХ ТИТАНОВЫХ СЛИТКОВПРИ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМОЙЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ПЛАВКЕ*

И. В. Протоковилов

Исследованы особенности формирования кристаллической структуры полых слитков при ЭШП под воздействиемвнешнего магнитного поля. Показана возможность измельчения структуры слитка за счет гидродинамическоговоздействия на жидкометаллическую ванну, создаваемого внешним продольным магнитным полем.

Peculiarities of formation of crystalline structure of hollow ingots in ESR under the effect of external magnetic fieldwere investigated. The feasibility of refining the ingot structure due to hydrodynamic effect, generated by externalmagnetic field, on molten metal pool is shown.

Ключ е вы е с л о в а : электрошлаковый переплав; маг-нитное поле; титан; полый слиток; макроструктура

В работах [1—3] показана возможность измельчениякристаллической структуры и повышения химичес-кой и физической однородности слитков титановыхсплавов в процессе магнитоуправляемой электро-шлаковой плавки (МЭП). Указанные эффекты дос-тигались в результате гидродинамического воздей-ствия на жидкометаллическую ванну, создаваемоготоком плавки и внешним магнитным полем.

Цель данной работы заключалась в исследо-вании возможности измельчения в процессе МЭПкристаллической структуры полых титановых слит-ков, используемых в качестве заготовок для произ-водства бесшовных холодно- и горячекатаных труб.Грубая крупнозернистая структура заготовок,свойственная литому металлу, значительно услож-няет или делает невозможной их дальнейшую де-формацию. Поэтому структурный фактор, нарядус технико-экономическими показателями, являетсяважнейшей характеристикой, определяющей эф-фективность производства полых трубных загото-вок металлургическими способами.

Опытные плавки выполняли в камерной элект-рошлаковой печи в аргоне (рис. 1). Расходуемыйэлектрод, сформированный из шести титановыхпрутков диаметром 35 мм (рис. 2), переплавляли вкристаллизаторе диаметром 160 мм под флюсомАН-Т4. Диаметр внутреннего конического кристал-лизатора составлял 40…50 мм.

*В работе принимали участие инженеры Д. А. Петров и А. М. Белов.

© И. В. ПРОТОКОВИЛОВ, 2011

Рис. 1. Схема МЭП полых слитков: 1 – камера печи; 2 –расходуемый электрод; 3 – внешний кристаллизатор; 4 – элек-тромагнитная система; 5 – внутренний кристаллизатор

3

Плавки осуществляли как без, так и с электро-магнитным воздействием аксиальным (продоль-ным) магнитным полем, созданным соленоидом, ох-ватывающим кристаллизатор. Электромагнитноевоздействие производили отдельными импульсамипостоянного магнитного поля, чередующимися с па-узами. Режимы плавок приведены в таблице.

Механизм гидродинамического воздействия привыплавке полых слитков состоит во взаимодействииаксиальной составляющей внешнего магнитного по-ля Bz с радиальной составляющей тока плавки Ir вметаллургической ванне. В результате такого взаи-модействия в токонесущем расплаве формируется

азимутальная электромагнитная сила Fe = IrxBz,приводящая к вращению и вибрации ванны вокругоси симметрии (рис. 3 ). При этом эффективностьэлектромагнитного воздействия при выплавке по-лых слитков увеличивается за счет использованиявнутреннего токоведущего кристаллизатора, в ре-зультате чего увеличивается радиальная составля-ющая тока в металлургической ванне Ir, а соответ-ственно, и уровень электромагнитной силы Fe.

Эксперименты с импульсным воздействием про-дольного магнитного поля при выплавке полыхслитков показали, как и при МЭП цельных слитковтитановых сплавов [1], наличие закономерного яв-ления, когда импульсное воздействие магнитногополя вызывает периодическое изменение тока плав-ки (рис. 4). Во время импульса магнитного поляток плавки снижается, а во время паузы – восста-навливается до исходного значения. Такое сниже-ние тока во время импульса магнитного поля выз-вано прежде всего деформацией свободной повер-хности шлаковой ванны под действием вращенияшлака и снижением глубины погружения расходу-емых электродов в шлак. В этом случае при маг-нитной индукции в зоне плавки до 0,28 Тл процесс

Режимы выплавки полых слитков

Диаметр полого слитка,мм

U, В I, А

Параметры электромаг-нитного воздействия

наружный внутренний В, Тлtимп,с

tп,с

160 40…50 36 4500 — — —

160 40…50 36 5000 (1200) 0,20…0,28 1 10

Примечани е . В скобках указано минимальное значение токаво время импульса магнитного поля; tимп – продолжительностьимпульса электромагнитного воздействия; tп – продолжитель-ность паузы между импульсами электромагнитного воздействия.

Рис. 2. Внешний вид расходуемого электрода после плавки

Рис. 3. Направление электромагнитной силы при МЭП полыхслитков: Bz – осевая составляющая индукции внешнего магнит-ного поля; Ir – радиальная составляющая тока плавки; Fe –электромагнитная сила

Рис. 4. Регистрограмма режимов плавки при импульсном элек-тромагнитном воздействии

Рис. 5. Полый слиток сплава ВТ1

4

носил квазистационарный характер и не приводилк заметному ухудшению стабильности электрошла-кового переплава и качества формирования слитка.Грубых дефектов на внутренней и наружной по-верхностях слитков не выявлено (рис. 5).

Макроструктура слитков, выплавленных без ис электромагнитным воздействием, приведена нарис. 6. В обоих случаях структура металла плотная,без пор, шлаковых включений и прочих дефектов.Слитки, полученные без внешнего воздействия, ха-рактеризуются наличием крупных столбчатыхкристаллов, ориентированных преимущественнопараллельно оси слитка (рис. 6, а). Продольныйразмер кристаллов составляет 20…50 мм, попереч-ный – 3… .7 мм.

При электромагнитном воздействии структураметалла более однородная и мелкозернистая, сос-тоящая из вытянутых в направлении теплоотводакристаллов со средним размером 2 10 мм и равно-осных кристаллов размером 2…4 мм (рис. 6, б).

Механизм измельчения структуры заключаетсяв разрушающем действии на растущие кристаллыэлектромагнитной вибрации частотой 50 Гц, выз-ванной взаимодействием постоянного магнитногополя с переменным током плавки, а также гидро-динамическими «ударами», происходящими в мо-мент включения и выключения магнитного поля.

Следует отметить, что импульсное воздействиемагнитным полем вызывает циклические изменения

тока плавки и, соответственно, порционное тепло-выделение в шлаковой ванне. В результате к гид-родинамическим механизмам измельчения структу-ры металла добавляются механизмы теплового воз-действия на его кристаллизацию.

Таким образом, показана возможность измель-чения кристаллической структуры полых титано-вых слитков при МЭП путем импульсного элект-ромагнитного воздействия на расплавы шлаковой иметаллической ванн продольным магнитным полем.Гомогенизация и измельчение структуры металлатрубной заготовки позволят повысить стабильностьпроцесса ее термомеханической обработки и качест-во изготовленной продукции.

1. Компан Я. Ю., Назарчук А. Т., Протоковилов И. В. Квопросу интенсификации электромагнитного воздействияпри магнитоуправляемой электрошлаковой плавке титано-вых сплавов // Современ. электрометаллургия. – 2007. –№ 4. – С. 3—7.

2. Протоковілов І. В. Магнітокерована електрошлаковаплавка багатокомпонентних титанових сплавів: Автореф.дис. … канд. техн. наук / НАН України; Інститут елект-розварювання ім. Є. О. Патона. – Київ, 2006. – 22 с.

3. Компан Я. Ю., Протоковилов И. В. Некоторые техноло-гические аспекты магнитоуправляемой электрошлаковойплавки (МЭП) титановых сплавов // Материалы меж-дунар. науч.-техн. конф. «Специальная металлургия: вче-ра, сегодня, завтра» (Киев, 8-9 октября 2002 г.) – Киев,2002. – С. 256—262.

Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев

Поступила 22.09.2011

Рис. 6. Макроструктура полых титановых слитков, выполненных без (а) и с электромагнитным воздействием (б)

5

УДК 669.187.826

ПОЛУЧЕНИЕ СПЛАВОВС ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ

НА ОСНОВЕ ТИТАНАСПОСОБОМ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПЛАВКИ

С ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЕМКОСТЬЮ

В. А. Березос, Н. П. Тригуб

Представлены результаты экспериментальных исследований по получению сплава на основе титана TiNi способомэлектронно-лучевой плавки.

Results of experimental investigations on producing alloy on TiNi alloy base using electron beam melting are presented.

Ключ е вы е с л о в а : сплав TiNi; электронно-лучеваяплавка; слиток

В последнее десятилетие широко применяютсясплавы с эффектом памяти формы, которые даютвозможность реализовать служебные характеристи-ки конструкций и устройств, недостижимые при ис-пользовании других материалов. Они имеют широ-кий диапазон применения в зависимости от темпе-ратуры мартенситного превращения и механичес-ких свойств. Их используют в ядерной энергетике,машиностроении, авиакосмической и бытовой тех-нике, приборостроении, спецмашиностроении и др.[1—6]. Как показывает накопленный мировой опыт,особенно перспективной областью применениясплавов с памятью формы является медицинскаятехника [7].

В настоящее время существует более десяткасплавов с эффектом памяти формы на базе разныхэлементов – TiNi, TiNb, PtTi и др. [8]. Однакосамым известным и практически значимым являет-ся сплав TiNi – нитинол – с четко выраженнымэффектом памяти формы, диапазон температур ко-торого можно регулировать с хорошей точностьюпутем введения в сплав различных примесей. При-менение нитинола обусловлено редким для сплавовтакого типа сочетанием высоких конструкционных,технологических и функциональных свойств памя-ти формы и сверхпластичности. Они имеют хоро-шие эластичные свойства, способны изменять фор-

му при варьировании температуры и не разрушать-ся в условиях знакопеременной нагрузки. Сплавхарактеризуется хорошими характеристиками фор-мозапоминания, имеет большую прочность приболее низком модуле упругости, чем у нержавею-щей стали, а также отличается высокими уровнямидемпфирующей способности материала и корро-зионной стойкости.

Проведенные исследования показали, что этисплавы не токсичны, не оказывают канцерогенногодействия на окружающие ткани, имеют высокие по-казатели коррозийной стойкости в тканях живогоорганизма и биологической совместимости, благо-даря чему применяются в медицине в качестве им-плантируемых в организм длительно функциони-рующих материалов [7].

Однако использование любого конструкционно-го материала зависит не только от его физико-ме-ханических свойств, но и от таких характеристик,как технологичность, дефицитность и стоимость.Сложность металлургического производства спла-вов TiNi также является сдерживающим факторомдля их широкого распространения. Для полученияполуфабрикатов с гарантированными температура-ми срабатывания требуется применение дорогосто-ящего оборудования. А это приводит к высокой сто-имости изделий.

Традиционно для получения сплавов TiNi явля-ется обязательным применение многоступенчатого

© В. А. БЕРЕЗОС, Н. П. ТРИГУБ, 2011

6

технологического процесса [8]. При наличии всплаве титана, который легко присоединяет азот икислород, необходимым условием при производс-тве является использование вакуумного оборудова-ния либо защитной атмосферы (гелий или аргон).

Для получения высококачественного сплава схорошими механическими свойствами требуетсятщательный подбор первичных компонентов. Ших-той, как правило, служит йодидный титан или ти-тановая губка, спрессованная в брикеты, а такженикель марки Н-0 или Н-1.

С целью получения равномерного химическогосостава по сечению и высоте слитка проводят двой-ной или тройной переплав. Выплавку сплавов TiNiосуществляют с использованием вакуумно-индук-ционного и дугового способов [8]. Исходный слитокготовят в графитовых печах способом вакуумнойиндукционной плавки. Это позволяет достаточнопросто получать хорошо смешанный сплав. Затем дляулучшения химического состава, структуры и гомо-генности производят переплав в вакуумной дуговойпечи с расходуемым электродом.

Материалы с эффектом памяти формы при боль-шом содержании титана относят к химически агрес-сивным расплавам. Они показывают высокую сте-пень смачивания и полное растекание расплавов поповерхности стандартных огнеупоров (оксидов,карбидов, нитридов, графита и др.). Возможно про-никновение расплава в трещины и поры тигля изогнеупорного материала, его разъедание и разру-шение, и, как следствие, – насыщение и загрязне-ние сплава продуктами взаимодействия с элемента-ми материала тигля, в частности кислородом, угле-родом, азотом, с образованием оксидов, нитридов,карбидов титана, что вызвано большим химическимсродством этого металла к кислороду, азоту, угле-роду [8].

Примеси, попадающие в сплав в результате вза-имодействия с тиглем, сильно влияют на качествосплава TiNi. Даже небольшие изменения в пропор-циях компонентов приводят к колебанию темпера-тур мартенситного превращения. Такие загрязнен-ные сплавы не только меняют температуру мартен-ситного превращения, но и могут совсем утратитьвозможность к последнему [9].

Таким образом, получение сплавов TiNi высоко-го качества не сводится к простой выплавке метал-лов и может быть отнесено в разряд «высоких» тех-нологий.

Получение полуфабрикатов на основе сплавовTiNi с требуемым химическим составом и уровнеммеханических свойств возможно всего в несколькихстранах [10].

В ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины накоп-лен огромный опыт в области выплавки слитковинтерметаллидов титана способом электронно-лу-чевой плавки с промежуточной емкостью [11].

Электронно-лучевая плавка с промежуточнойемкостью отличается высокой степенью рафиниру-ющей способности. Получению гарантированногохимического состава в узком интервале концентра-ций с обеспечением необходимой химической одно-родности в слитках при выплавке сплавов способ-ствует применение промежуточной емкости.

Цель работы заключалась в проведении исследо-ваний и разработке технологии получения слитковTi—46 % Ni—54 % при электронно-лучевой плавке спромежуточной емкостью.

Опытные плавки слитков диаметром 165 мм спла-ва TiNi выполняли на установке УЭ-208М (рис. 1).

Установка позволяет выплавлять слитки круг-лого сечения диаметром до 300 мм, длиной до 2000 мм,а также слитки прямоугольного сечения 450 145 мм,длиной до 1500 мм.

В качестве шихтовых материалов использовалилисты титанового сплава ВТ1-0 и пластины катод-ного никеля марки Н-1. Поскольку титан и никельимеют близкие значения температуры плавления(соответственно 1645 и 1455 °С), а также упругостипаров при температурах плавления, применили спо-соб, при котором шихту в нужном процентном со-отношении укладывали вперемешку в расходуемыйтитановый короб. После загрузки шихты установкувакуумировали. Вначале шихту сплавляли в про-межуточную емкость, а затем жидкий металл пери-одически сливали в медный водоохлаждаемыйкристаллизатор до получения слитка необходимойдлины (рис. 2).

Рис. 1. Электронно-лучевая установка УЭ-208М Рис. 2. Процесс плавки сплава TiNi

7

В конце плавки производили вывод усадочнойраковины, затем слиток охлаждали в условияхвакуума до полного остывания.

На рис. 3 представлен выплавленный слитоксплава TiNi.

Для выявления в полученном слитке внутреннихдефектов в виде неметаллических включений, пори несплошностей использовали способ ультразву-ковой дефектоскопии. Исследования проводилиэхо-импульсным способом при контактном вариан-те контроля при помощи прибора УД4-76 (рис. 4).

Пор, несплошностей и дефектов усадочного ха-рактера в слитке не обнаружено.

Методом химического анализа изучали составсплава TiNi. Отбор проб производили вдоль слитка

на глубине 5 мм от поверхности, а в радиальномнаправлении (поперек слитка) – на радиусах 70,50 и 30 мм. Исследовали три зоны – верхнюю,нижнюю и середину слитка. Результаты химичес-кого анализа сплава TiNi показали, что отклонениесодержания элементов в слитке как по длине, таки по поперечному сечению не превышают 0,2 %, чтоявляется удовлетворительным результатом [12].

Таким образом, разработанная технология иопытные плавки слитков сплава TiNi способом элек-тронно-лучевой плавки с промежуточной емкостьюпоказали перспективность использования послед-него с целью получения качественных слитков TiNiдля нужд отечественной промышленности и меди-цины. Создание данной технологии позволяет при-числить Украину к немногим странам, способнымполучать такой сплав.

1. Зеленов Б. А., Крылов Б. С, Лихачев В. А. Сплавы с уп-равляемыми функциональными свойствами – прототипинтеллектуальных материалов // Материалы с эффек-том памяти формы: Сб. тр. – Санкт-Петербург, 1995. –Ч. III. – С. 55—58.

2. Ионайтис Р. Р., Котов В. В., Туктэров М. А. Использо-вание сплавов с памятью формы в ядерной энергетике //Там же. – 1995. – Ч. II. – С. 133—134.

3. Рыклина Е. П., Морозова Т. В., Прокошкин С. Д. Био-медицинская инженерия в создании и применении нитино-ловых эндопротезов с эффектом памяти формы // Тамже.– 1995. – Ч. II. – С. 51—54.

4. Перспективы применения сплавов с эффектом памятиформы в робототехнике / В. А. Лихачев, В. А. Лопота,Ю. К. Степанов, В. И. Юдин // Там же. – 1995. –Ч. III. – С. 59—61.

5. Воронков А. В., Лихачев В. А. Исследование никелидатитана в качестве рабочего тела управляемых демпферов //Там же. – Ч. I. – 1995. – С. 83.

6. The use of shape memory alloys in space building / Yu. D. Krav-chenko, V. A. Lichachev, A. I. Razov et al. // Там же. –1995. – Ч. I. – С. 58—61.

7. Никелид титана. Медицинский материал нового поколе-ния / В. Э. Гюнтер, В. Н. Ходоренко, Ю. Ф. Ясенчук идр. – Томск: МИЦ, 2006. – 296 с.

8. Красовський П. Дослідження капілярних характеристикта плавка сплаву нікель-титан (NiTiNOL) з ефектомпам’яті форми // Адгезия расплавов и пайка материа-лов. – 2009. – Вып. 42. – С. 95—102.

9. Anokhin S. V., Lotkov A. I., Grishkov V. N. The substitu-tion impurity influence on the succession and temperaturesof martensitic transformations in TiNi // Материалы с эф-фектом памяти формы: Сб. тр. – Санкт-Петербург,1995. – Ч. I. – С. 29—33.

10. Развитие научно-технических решений в медицине /В. Н. Канюков, Н. Г. Терегулов, В. Ф. Винярский, В. В. Оси-пов: Учеб. пособие. – Оренбург, ОГУ, 2008. – 255 с.

11. Жук Г. В., Тригуб Н. П., Замков В. Н. Получение слит-ков γ-алюминида титана методом ЭЛПЕ // Современ.электрометаллургия. – 2003. – № 4. – С. 20—22.

12. Основы плавки титана и сплавов на его основе в установ-ке с холодным тиглем / А. В. Александров, Е. А. Афо-нин, С. А. Делло и др. // Титан. – 2010. – № 2. –С. 36—41.



Рис. 3. Слиток сплава TiNi

Рис. 4. Дефектоскоп ультразвуковой УД4-76

8

УДК 669.187.526:51.001.57

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПЛАВКИ МОЛИБДЕНА

МЕТОДОММАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

В. О. Мушегян

Проведена серия численных экспериментов по определению оптимальных режимов плавки молибденовых слитковв водоохлаждаемый кристаллизатор. Проанализировано влияние технологических параметров плавки (мощностьи распределение электронно-лучевого нагрева металла в кристаллизаторе, частота и температура перегрева заливки)на характеристики затвердевания слитка. Установлена степень влияния каждого из параметров в технологическидопустимых интервалах.

Series of numerical experiments have been made for determination of optimum conditions of melting the molybdenumingots into a water-cooled mould. The effect of technological parameters of melting (power and distribution of electronbeam heating of metal in mould, frequency and temperature of charge overheating) on characteristics of ingot solidificationwas analyzed. The degree of effect of each of parameters in technologically allowable intervals was established.

Ключ е вы е с л о в а : электронно-лучевой переплав; мо-либден; слиток; математическая модель; теплопередача;центральный и периферийный нагрев; время охлаждения;градиент температур

Применяемый при ЭЛП способ нагрева металлапозволяет достаточно гибко за счет фокусировкиэлектронного луча и сканирования им нагреваемойповерхности перераспределять плотность тепловогопотока в широком диапазоне значений независимоот производительности плавления металла. Это да-ет возможность целенаправленно воздействовать натепловое состояние жидкой ванны в кристаллиза-торе для формирования плоского фронта затверде-вания [1].

С целью реализации указанной возможности вцентральной зоне зеркала металлической ваннысоздается равномерный тепловой поток с локаль-ным сосредоточением вблизи стенки кристаллиза-тора [2]. При этом центральный обогрев компенси-рует потери тепла металлом за счет излучения ииспарения на свободной поверхности, а периферий-ный обогрев – теплоотвод в стенки водоохлажда-емого кристаллизатора.

Для определения оптимальных параметровплавки молибдена в электронно-лучевой установкес промежуточной емкостью, соответствующих ми-нимальной глубине жидкой ванны и плоскомуфронту затвердевания использовали модель элект-ронно-лучевой плавки молибдена в водоохлаждае-мый проходной кристаллизатор [3]. Моделировали

процесс плавки в кристаллизаторы диаметром 70 и100 мм, в ходе которой жидкий металл периодичес-ки подают из промежуточной емкости в кристалли-затор с временными паузами между заливками оче-редных порций. Базовым при расчетах принят ре-жим электронно-лучевой плавки, реализованныйэкспериментально [3] (табл. 1).

В качестве основных параметров распределенияэлектронно-лучевого теплового потока выделимDR – участок вдоль радиуса зеркала ванны, накоторый приходится 90 % мощности периферийногообогрева W2, распределенной по закону Гаусса; dR –смещение DR на стенку кристаллизатора; W1 –мощность центрального обогрева, равномерно рас-пределенная на участке 0… (DR - dR) поверхностизеркала ванны (рис. 1).

На рис. 2 представлена геометрия жидкой ваннык моменту окончания паузы между заливками для

© В. О. МУШЕГЯН, 2011

Т а б л и ц а 1 . Технологические параметры базового (1) ирасчетного (2) режимов при диаметре слитка D = 7 cм,глубине ванны lz(r = R) = 0,2 см

№ режимаW1 W2 Wоб

lz (r = 0)кВт

1 8,4 49,2 60,0 0,60

2 7,4 51,2 56,6 0,38

Пр и м е ч а н и е . Здесь Wоб – общая мощность.

9

двух вариантов обогрева зеркала ванны (табл. 1):базового (1) и полученного при варьировании па-раметров W1, W2 (2).

Кривые рис. 2 показывают, что путем варьиро-вания значений W1, W2 можно сформировать болееплоский фронт, чем в базовом варианте, при болеенизкой тепловой мощности обогрева (табл. 1). Это-го результата можно достичь за счет снижения плот-ности обогрева в центральной части ванны и ее по-вышения вблизи стенки кристаллизатора (рис. 3).Зона максимального температурного перегрева по-верхности зеркала ванны смещается из осевой частиванны на периферийную, а перегрев металла надтемпературой плавления, согласно расчетам, повы-шается на 60 °С. Для слитка диаметром 100 мм за-фиксирована аналогичная качественная картина.

Проведена серия численных экспериментов с из-менением смещения dR электронного луча на стенкукристаллизатора. На рис. 3 показаны результатырасчетов для слитка диаметром 7 cм при различныхзначениях dR.

Как следует из рисунка, увеличение значенияdR позволяет создавать более плоский фронт зат-вердевания, но при этом, как показали расчеты,большее смещение периферийного обогрева на стен-ку кристаллизатора приводит к необходимости по-вышения мощности тепловложения Wоб в 1,5 раза.С учетом этих особенностей для дальнейших опти-

мизационных расчетов приняты параметры dR сог-ласно табл. 2, позволяющие создавать достаточноплоский фронт затвердевания при умеренном по-вышении тепловой мощности обогрева зеркала ванны.

Для оценки влияния общей мощности обогревазеркала ванны Wоб на параметры затвердевания жид-кого металла задан диапазон значений lz (r = R) сог-ласно табл. 2. Значения W1, W2 подбирали такимобразом, чтобы фронт был плоским и без перегибов.

На рис. 4 показана геометрия ванны и областьс установленным перегревом металла (TX — TL, гдеTX = 2637; TL = 2617 °С – температуры соответс-твенно перегретого металла и точки плавления. Втабл. 3 приведены данные расчетов, свидетельству-ющие о том, что повышать интенсивность обогревазеркала ванны нерационально, поскольку увеличе-ние мощности тепловложения не способствует росту

Рис. 2. Геометрия жидкой ванны к моменту окончания паузымежду заливками (D = 7 см): z – расстояние до поверхностиванны

Рис. 3. Геометрия ванны к моменту окончания паузы междузаливками при различных значениях dR: 1 – 0; 2 – 0,2; 3 – 0,4;4 – 0,6; 5 – 0,9 см

Т а б л и ц а 2 . Оптимизированные режимы нагрева слиткамолибдена в кристаллизаторе диаметром 70 и 100 мм

D dR Wоб W1 W2

cм кВт

7 0,6 50,808 6,562 44,24510 0,4 77,694 17,273 60,420

Рис. 4. Интервал TX — TL при различных значениях мощности Wобобогрева зеркала ванны, кВт: 1 – 55,4; 2 – 56,8; 3 – 59,6; 4 –62,4; 5 – 67,4; 6 – 7,3; 7 – 78,2; 8 – 83,8 кВт); D = 7 cм

Рис. 1. Схема распределения мощности нагрева металла q наповерхности зеркала ванны в полости кристаллизатора

10

показателей затвердевания жидкого металла. Нап-ротив, при уменьшении мощности обогрева жидкогометалла в кристаллизаторе улучшаются теплофи-зические характеристики процесса кристаллизациимолибдена: несколько увеличивается градиент тем-ператур G вдоль движения фронта кристаллизациии уменьшается временной интервал охлаждения dt(соответственно повышается скорость охлажде-ния). Аналогичные зависимости зафиксированыдля слитка диаметром 100 мм.

Исследовано влияние периодичности заливки иперегрева поступающего в полость кристаллизатораметалла выше температуры плавления на тепловоесостояние слитка. Моделировали заливку металлас периодом 120 с, при которой время собственнозаливки изменяли в пределах 20…120 с, а паузамежду заливками составляла 0…100 с.

На рис. 5 приведены средние по периоду чис-ленные данные, показывающие влияние соотноше-ния времени литья и паузы на параметры затверде-вания жидкой ванны. Из представленных данныхследует, что при соотношении времени литья и па-узы 20:100 и 120:0 (непрерывное литье) время пре-бывания в заданном температурном интервале и

градиент температуры перед фронтом затвердева-ния изменяются на 13 %, наилучшие показателиотмечены при минимальном времени литья 20 с.

Данные расчетов (табл. 4) также показывают,что изменение ΔT (перегрев поступающего в по-лость кристаллизатора металла над температуройликвидус) в пределах 0…140 °С не приводит к су-щественному колебанию параметров жидкометал-лической ванны, следовательно, повышение пере-грева сливаемого металла нерационально, посколь-ку при этом увеличиваются энергозатраты на стадиипромежуточной емкости.

Выводы

1. Расчетным путем установлено, что применениецентрального и периферийного нагревов металла вкристаллизаторе при плавке слитков молибдена ди-аметром 7 и 10 см в электронно-лучевой печи позволяетпри минимальной глубине жидкой ванны добитьсяпрактически плоского фронта кристаллизации.

2. Определены основные параметры, влияющиена процесс кристаллизации молибдена при ЭЛПЕ, –

Т а б л и ц а 3 . Технологические и теплофизические харак-теристики различных режимов плавки (кристаллизаторD = 7 cм)

lz (r = R),см

Wоб W1 W2 G,°С/см

dt, сlz (r = 0),смкВт

0,1 55,387 7,374 48,012 230,48 2,314 0,28

0,2 56,860 7,475 49,386 229,01 2,329 0,40

0,4 59,620 7,642 51,979 227,37 2,350 0,61

0,6 62,414 7,780 54,634 226,92 2,346 0,82

1,0 67,385 7,723 59,661 222,70 2,390 1,22

1,5 72,974 7,020 65,953 221,90 2,400 1,71

2,0 78,215 6,867 73,347 220,10 2,450 2,28

2,3 83,805 6,165 79,639 217,00 2,500 2,64

Рис. 5. Зависимость градиента температуры перед фронтом затвердевания и времени пребывания металла tf в заданном темпера-турном интервале (2637… 2617 °С) от времени литья (период подачи металла 120 с) при D: а – 7; б – 10 cм

Т а б л и ц а 4 . Зависимость параметров кристаллизации оттемпературы перегрева ΔT

ΔT, °С lz (r = 0), см lz (r = R), см dt, с G, °С/см

D = 7 см

0 0,76 0,20 5,19 256,70

40 0,76 0,20 5,19 257,02

80 0,76 0,20 5,19 256,97

140 0,76 0,20 5,19 256,85D = 10 см

0 0,370 0,099 3,389 202,36

40 0,371 0,099 3,389 202,33

80 0,373 0,099 3,391 202,22

140 0,375 0,099 3,393 202,07

11

УДК 669.187.826

ОЧИСТКА КРЕМНИЯ ОТ ФОНОВЫХИ ЛЕГИРУЮЩИХ ПРИМЕСЕЙПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ

БЕСТИГЕЛЬНОЙ ЗОННОЙ ПЛАВКЕ

Е. А. Аснис, Н. В. Пискун, И. И. Статкевич

Приведены данные о влиянии стерильности вакуумной плавильной камеры на содержание фоновых и легирующихпримесей в монокристаллах кремния, полученных способом электронно-лучевой бестигельной зонной плавки.

Data are given about the effect of sterility of vacuum melting chamber on content of background and alloying impuritiesin silicon single crystals produced by electron beam crucibleless zonal melting.

Ключ е вы е с л о в а : электронно-лучевая зонная плавка;вакуум; кремний; гелий; кислород; фосфор

Проблема очистки кремния от примесей, особеннокислорода, является актуальной при использованииего в качестве радиационно-стойкого материала, вчастности для создания высокоэффективных счет-чиков ядерных излучений, солнечных батарей, при-боров, расположенных на внешней поверхностистанции и подвергаемых жесткому облучению час-тицами высоких энергий. Наличие кислорода вкремнии уменьшает быстродействие электронныхприборов и служит причиной невоспроизводимостипараметров таких приборов, как импульсные и пе-реключающие диоды, диоды СВЧ и др. [1].

В некоторых случаях при получении монокрис-таллов кремния с р-проводимостью необходимо осу-ществлять очистку также и от легирующих приме-сей, например фосфора.

В настоящее время чистота кремния по легиру-ющим примесям доведена до 1⋅1013…1⋅1014 ат/см3,а содержание фоновой примеси – кислорода вкристаллах, выращенных разными способами, –до 1⋅1017…1⋅1018 ат/см3.

В процессе электронно-лучевой бестигельнойзонной плавки происходит очистка кремния от ле-

гирующих и фоновых примесей [2] как вследствиеотгонки, вызываемой зонной перекристаллизацией,так и десорбции примесей с поверхности образцапри значениях температуры, близких к таковымкристаллизации. Причем по этой схеме из расплавабудут удаляться примеси с упругостью пара выше,чем у кремния [3].

На содержимое примесей в кремнии влияет ос-таточная атмосфера плавильной вакуумной каме-ры, в которой проводится зонная электронно-луче-вая плавка, причем одним из главных параметровявляется степень вакуума в камере.

Для определения возможности очистки кремнияот кислорода выполнили расчет концентрации кис-лорода в остаточной атмосфере вакуумной камеры:

P = nkТ, (1)

где P – парциальное давление кислорода, Па; n –количество атомов кислорода, см3; k – постояннаяБольцмана, 1,38⋅10—23 Дж/град; T – температурав камере, К. Остаточное давление в камере, подго-товленной для плавки кремния, обычно составляет2⋅10—5 торр (2,7⋅10—3 Па) при температуре 300 К.Можно допустить, что отношение парциального

© Е. А. АСНИС, Н. В. ПИСКУН, И. И. СТАТКЕВИЧ, 2011

мощность электронно-лучевого нагрева, смещениелуча на кристаллизатор, соотношение временилитья и паузы. Вместе с тем, перегрев сливаемыхпорций над температурой ликвидус влияет не стольсущественно.

1. Электронно-лучевая плавка / Б. Е. Патон, Н. П. Тригуб,Д. А. Козлитин и др. – Киев: Наук. думка, 1997. – 265 с.

2. Жук Г. В. О влиянии распределения мощности нагреваметалла в кристаллизаторе в процессе ЭЛПЕ на структуру

титановых слитков // Современ. электрометаллургия. –2008. – № 2. – С. 17—20.

3. Мушегян В. О. Математическое моделирование электронно-лучевой плавки молибдена // Там же. – 2011. – № 3. –С. 13—16.

ГП НТЦ «Патон-Армения» ИЭС им. Е. О. Патона

НАН Украины, Киев


12

давления кислорода к остаточному давлению в ка-мере, как и в воздушной атмосфере равно 1:5. Тогдапарциальное давление кислорода с учетом приве-денного соотношения составляет 5,7⋅10—4 Па. С ис-пользованием формулы (1) получили концентра-цию кислорода в вакууме n = 2,8⋅1011 ат/см3. Этодолжно способствовать десорбции примесей с по-верхности образца кремния в ходе плавки.

При открывании камеры в нее попадает воздух,происходит интенсивная адсорбция молекул газови влаги на поверхности оборудования и стенки ка-меры. Это влияет на уменьшение вакуума в камере.Существуют способы подготовки вакуумной каме-ры с целью увеличения степени ее вакуума, такихкак предварительный прогрев камеры до темпера-туры 400…450 °С, инфракрасное и ультрафиолетовоеоблучение стенок камеры, арматуры и др. Однакоони не совсем подходят по ряду следующих причин.

В конструкции плавильной вакуумной камерыиспользуют различные резиновые уплотнения,прокладки, детали из фторопласта и др., что су-щественно затрудняет использование термическогоспособа очистки. Облучение стенок камеры инф-ракрасными и ультрафиолетовыми лучами услож-няет технологический процесс подготовки камеры.

Эффективным и простым способом подготовкивакуумной камеры с целью увеличения степенивакуума является ее промывка высокочистым гели-ем в процессе откачки.

При промывке камеры гелием последний актив-но сметает адсорбированные примеси, являясь свое-образной «метлой» [4]. Молекулы гелия, ударяясьо стенки камеры и арматуры, ослабляют силу вза-имодействия адсорбированных молекул газов и вла-ги, создают благоприятные условия для их десорб-ции и уноса в процессе откачки, т. е. интенсифи-цируют дегазацию камеры.

Данный процесс должен приводить к уменьше-нию возможности загрязнения кремния активнымигазами, прежде всего кислородом, вследствие де-сорбции его при нагреве камеры, а также оборудо-вания при плавке.

Установлено, что для очистки монокристалловкремния при электронно-лучевой бестигельной зон-ной плавке, в частности от кислорода, необходимо,чтобы натекание в плавильную камеру (поступле-ние активных газов через микронесплошности ваку-умных уплотнений и десорбции со стенок камерыи арматуры) составляло не более 2⋅10—4 л⋅торр/с.

Промывку камеры гелием осуществляли через спе-циальный натекатель при расходе гелия 30 см3/мин.Проведено две промывки по 10 мин каждая. Ин-тервал между промывками составлял 10 мин. Ко-личество промывок и интервал между ними опре-деляли в зависимости от продолжительности мини-мальной откачки камеры для выхода ее на рабочийрежим (2⋅10—5 торр).

На рисунке показано влияние промывки гелиемна глубину вакуума в камере при разной длитель-ности откачки. Как следует из рисунка, после про-ведения промывок глубина вакуума повышаетсяпримерно в 2 раза (от 2,1⋅10—5 до 1,2⋅10—5 торр) приодном и том же времени откачки. При этом натека-ние составило 2⋅10—4 л⋅торр/с при объеме плавиль-ной камеры 0,028 м3.

Исследования с использованием метода ИКспектроскопии показали, что после промывки ка-меры гелием и с увеличением глубины вакуума со-держание кислорода снижается более чем на порядок(от 6⋅1016 до 5⋅1015 ат/см—3), по сравнению с ваку-умом, полученным в камере без промывки (рисунок).

Исследовано влияние подготовки вакуумнойплавильной камеры на содержание фосфора вкремнии. С помощью холовских измерений и элек-тронного парамагнитного резонанса показано, чтопри применении подготовки камеры, указанной вы-ше, содержание фосфора снижается на порядок (от8⋅1013 до 1⋅1013 ат/см3).

Таким образом, увеличение стерильности пла-вильной вакуумной камеры при электронно-луче-вой плавке кремния позволяет значительно снизитьсодержание легирующих и фоновых примесей ввыплавленных монокристаллах.

1. Получение сверхчистых объемных полупроводниковыхматериалов в условиях космического вакуума / Б. Е. Па-тон, Е. А. Аснис, С. П. Заболотин и др. // Космічна на-ука і технологія. – 2003. – 9, № 5/6. – С. 30—32.

2. Пфанн В. Зонная плавка. – М: Мир, 1970. – 368 с.3. Мультикристаллический кремний для солнечной энерге-

тики / А. И. Непомнящих, В. П. Еремин, Б. А. Красини др. // Материалы электронной техники. – 2002. –№ 4. – C. 16—24.

4. Stoner D. R., Lessman G. G. Measurement and Control ofWeld Chamber Atmospheres // Weld. J. – 1965. – 44,№ 8. – P. 337—346.



Влияние промывки гелием на глубину вакуума в камере приразном времени откачки: 1 – откачка без промывок гелием;2 – то же, с промывкой; 3 – промывки

13

УДК 669.187.58

ОХЛАЖДАЕМЫЕ КРИСТАЛЛИЗАТОРЫДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СЛИТКОВ

С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМНА РАСПЛАВ

И. В. Шейко, В. А. Шаповалов,В. В. Якуша, Ю. А. Никитенко, Д. М. Жиров

Рассмотрены особенности индукционной плавки в секционном кристаллизаторе и передачи энергии высокочастотногоэлектромагнитного поля от индуктора к металлической ванне. Показано, что секционные кристаллизаторы пред-ставляют собой весьма сложные в конструктивном отношении агрегаты, функциональные возможности которыхзначительно шире, чем у кристаллизаторов традиционной конструкции. Они участвуют не только в формообразо-вании слитка, но и в передаче энергии электромагнитного поля от индуктора или другой электромагнитной системык расплаву, что в ряде случаев повышает технико-экономические показатели переплавных процессов (например,ЭЛП и ЭШП) и качественные характеристики выплавленного металла. Степень передачи энергии в металлическуюванну в значительной мере зависит от конструкции водоохлаждаемых секций.

Peculiarities of induction melting in a sectional mould and transmission of energy of high-frequency electromagneticfield from inductor to metal pool are considered. It is shown that the sectional moulds represent units of a complicateddesign, the functional capabilities of which are much wider than in moulds of a traditional design. They effect not onlyon the ingot formation, but also on transmission of electromagnetic field energy from inductor or other electromagneticsystem to the melt, thus increasing in some cases the technical-economical characteristics of remelting processes ( forexample EBR and ESR) and quality characteristics of the produced metal. The degree of energy transmission into metalpool depends to a large extent on the design of water-cooled sections.

Ключ е вы е с л о в а : секционный кристаллизатор; ин-дуктор; поддон; загрузка; металлическая ванна; расходуемаязаготовка; электромагнитное поле

В современных переплавных способах, основанныхна применении электрических источников нагрева(вакуумно-дуговой – ВДП, электрошлаковый –ЭШП, электронно-лучевой – ЭЛП и плазменно-дуговой переплавы – ПДП) формирование слиткаво время плавки происходит в медном охлаждаемомкристаллизаторе. Конструктивные решения этихустройств весьма разнообразны и определяютсяособенностями того или иного процесса.

Так, большинство кристаллизаторов для ВДП иЭШП представляют собой водоохлаждаемую из-ложницу, у которой формирующая гильза выпол-нена из меди и помещена в стальную обечайку (ру-башку). В кольцевой зазор между гильзой и обе-чайкой подается охлаждающая вода. Высота (дли-на) таких кристаллизаторов, как правило, превы-

шает длину слитка, поскольку слиток наплавляетсяпутем переплава расходуемого электрода непосред-ственно в кристаллизаторе [1—3].

Формирование слитков в печах ЭЛП и ПДПпроисходит в результате переплава расходуемыхзаготовок, которые размещают над кристаллизато-ром, а слиток в процессе плавки вытягивают изкристаллизатора. Высота такого кристаллизатора,как правило, не превышает диаметра выплавляемо-го слитка, поскольку во время плавки в кристалли-заторе располагается металлическая ванна, а слитокнаходится ниже кристаллизатора [2, 4—7].

Во второй половине прошлого века заметное раз-витие за рубежом и у нас в стране получили способыиндукционной плавки высокореакционных метал-лов, в которых вместо тигля из огнеупорного мате-риала используются так называемые холодные тиг-ли или охлаждаемые секционные кристаллизаторы.Эти процессы известны как индукционная плавка

© И. В. ШЕЙКО, В. А. ШАПОВАЛОВ, В. В. ЯКУША, Ю. А. НИКИТЕНКО, Д. М. ЖИРОВ, 2011

14

в холодном тигле (ИПХТ) и индукционный пере-плав в секционном кристаллизаторе (ИПСК) [8—15].

Источником тепловой энергии при ИПСК явля-ется электромагнитное поле, создаваемое перемен-ным током, протекающим в индукторе. Условия пе-редачи энергии электромагнитного поля при ИПСКотличаются от таковых обычной индукционнойплавки, поскольку между индуктором и загрузкойнаходится стенка секционного кристаллизатора.

В отличие от других переплавных процессов(ВДП, ЭШП, ЭЛП и ПДП), в которых формиро-вание слитка также происходит в охлаждаемомкристаллизаторе и он является только конструктив-ным элементом, формирующим слиток, при ИПСКкристаллизатор служит еще и электроэнергетичес-ким звеном в электрической силовой цепи. Таким об-разом, от конструкции секционного кристаллизаторазависит не только качество выплавляемого слитка, нои электроэнергетические показатели процесса.

Во внутреннем объеме кристаллизатора вследст-вие протекания индуцированных токов в секцияхсоздается электромагнитное поле. Кроме того, череззазоры между секциями проникает электромагнит-ное поле, создаваемое током индуктора. Поэтомусуммарное электромагнитное поле весьма неодно-родно. В зоне, расположенной напротив стыков сек-ций, напряженность электромагнитного поля зна-чительно выше, чем в зонах напротив секций.

Экспериментально установлено, что путь проте-кания тока, индуцированного в секциях, зависит отконструкции секций. В поперечном сечении каждаясекция имеет четыре стенки со своим функциональ-ным назначением.

Так, в наружной стенке, обращенной к индук-тору, происходит наведение тока, создаваемогоэлектромагнитным полем индуктора. Ток, протека-ющий по внутренней стенке секции (обращенной кзагрузке), индуцирует токи в поверхностном слоезагрузки, и поэтому внутренняя стенка секции слу-жит индуктором для загрузки. Радиальные стенкисекции являются токоподводами, обеспечиваю-щими подвод тока к внутренним стенкам секций.Таким образом, для сокращения электрических по-терь в кристаллизаторе необходимо уменьшать дли-ну радиальных (боковых) стенок секций.

При одинаковой толщине стенок секций, что ха-рактерно для секций, изготовленных из профили-рованной медной трубки (рис. 1, а), индуцирован-ный кольцевой ток протекает равномерно по тол-щине стенки. Если толщина стенки секции неоди-накова, что имеет место в случае сверленных кана-лов для протока охлаждающей воды (рис. 1, б), токольцевые токи протекают по кратчайшему пути.В результате, они огибают края у стыков радиаль-ных и внутренней стенки, что способствует образо-ванию краевых «мертвых» зон с обеих сторон внут-ренней стенки. Это приводит к уменьшению длиныиндуцирующей части внутренней стенки секции,особенно при работе на токах средней и низкой час-тоты (2,5…8,0 кГц и меньше), поскольку с умень-

шением частоты электрического тока поверхност-ный эффект значительно снижается и тепловыде-ление в загрузке заметно падает, а следовательно,уменьшается электрический КПД системы индук-тор—кристаллизатор—загрузка.

Экспериментально установлено, что в макетезагрузки, размещенной в секционном кристаллиза-торе, секции которого изготовлены из профилирован-ной медной трубки, на частоте рабочего тока 2,4 кГцвыделяется в среднем 36…40 % тепловой энергии.В том же макете загрузки, установленной в кристал-лизатор, секции которого имеют сверленные каналыдля протока охлаждающей воды, выделяется всего27…32 % тепловой энергии, т. е. на 8…12 % меньше.

По принципу формирования слитка секционныекристаллизаторы можно разделить на две группы:кристаллизаторы-изложницы, в которых слиток по-лучают без его перемещения в ходе плавки относи-тельно стенки кристаллизатора; кристаллизаторы,из которых при плавке слиток вытягивают с по-мощью специального механизма (кристаллизаторыскольжения).

Каждая из этих схем широко применяется напрактике и имеет как преимущества, так недостат-ки. Основным достоинством выплавки слитков вкристаллизаторе-изложнице является отсутствиеперемещения слитка относительно стенки кристал-лизатора во время плавки. В этом случае кристал-лизатор и слиток не испытывают механических наг-рузок, вызванных трением слитка о формирующуюстенку кристаллизатора, что существенно повышаетресурс работы кристаллизатора. Кроме того, иск-лючается образование трещин в слитке из металлови сплавов, имеющих низкую пластичность даже привысоких температурах.

Рис. 1. Схема протекания токов в элементах системы индуктор—кристаллизатор—загрузка в зависимости от толщины стенкисекции кристаллизатора: а – одинаковая по периметру; б –различная по периметру; 1 – индуктор; 2 – секции кристал-лизатора; 3 – диэлектрическая прокладка; 4 – загрузка; Iз –ток, индуцированный в поверхностном слое загрузки; Iс – ток,индуцированный в секции; Iи – ток индуктора; Ф1 – магнитныйпоток секции

15

Недостаток этой схемы заключается в большойметаллоемкости секционного кристаллизатора,сложной технологии его изготовления и, соответс-твенно, высокой стоимости.

К преимуществам схемы с вытягиванием слиткаследует отнести небольшие металлоемкость и стои-мость секционных кристаллизаторов, поскольку об-щая высота формирующей гильзы, как правило, непревышает два диаметра слитка. Основным недос-татком этой схемы является невозможность выплав-ки слитков из металлов и сплавов, имеющих малуюпластичность, и поэтому в процессе вытягивания неисключено образование поперечных трещин, аиногда происходит и разрыв слитков.

Кристаллизаторы для индукционной выплавкислитков путем их вытягивания представляют собойконструкцию, состоящую из медной секциониро-ванной гильзы и водяного коллектора (рис. 2, 3).Основные технические характеристики кристалли-заторов приведены в табл. 1.

Формирующая секционная гильза изготовляет-ся из толстостенной медной трубы (толщина стенкиот 25 мм и более) путем фрезерования в ней ради-

Т а б л и ц а 1 . Технические характеристики кристаллизаторов скольжения для ИПСК

Dвн.кр Dн.кр Высота рабочейчасти гильзы, мм

Количествосекций, шт.

Расход охлажда-ющей воды, м

3/ч

Особенности конструкции

мм

55 85 70 12 0,8… 1,2 Каналы для воды сверленные диаметром 10 мм

68 98 80 12 0,8… 1,2 Каналы для воды фрезерованные размером 8 8 мм


100 135 120 16 1,5… 2,0 Каналы для воды фрезерованные размером 10 8 мм


Рис. 2. Конструкция секционного (скользящего) кристаллиза-тора для индукционной выплавки слитков с вытягиванием ихво время плавки: 1 – формирующая гильза; 2 – дефлектор;3 – уплотнительные кольца; 4 – водяной коллектор; 5 – пат-рубок для подвода охлаждающей воды; 6 – патрубок для отводаводы; 7 – секции; 8 – диэлектрические прокладки; 9 – каналыдля протока воды

Рис. 3. Секционный скользящий кристаллизатор диаметром 80 ммдля ИПСК: а – общий вид; б – формирующая секционнаягильза

16

альных прорезей, образующих продольные секции.Для обеспечения электрической изоляции секций взоне индуктора устанавливают тонкие диэлектри-ческие полоски из термостойкого материала. Чащевсего для этого используют стеклоткань. Далее про-изводят обжатие гильзы при помощи специальныххомутов, и стеклолента механически зажимаетсямежду секциями, обеспечивая их электроизоляцию.

Каналы для протока охлаждающей воды в секци-ях выполняют путем сверления или фрезерования.Первый способ технологически проще, однако в этомслучае секции имеют переменную толщину стенок,что приводит к снижению передаваемой в загрузкуэнергии.

Фрезерование каналов для протока воды обес-печивает одинаковую толщину стенок секций по се-чению. Поэтому несмотря на более сложную техно-логию изготовления гильзы это экономически оп-равдано, поскольку КПД такого кристаллизаторавыше. Формирующую поверхность гильзы послеопрессовки можно обработать на токарном станкеили прошлифовать, что позволяет уменьшить уси-лие трения слитка при вытягивании.

Формирующую гильзу кристаллизатора следуетизготовлять из деформированного металла. Приме-нение заготовок из литого металла нежелательно,поскольку в нем возможно наличие микропор и га-зовых раковин, которые могут стать причиной про-жога кристаллизатора во время плавки. Для разде-ления потоков воды в каналах секций в каждой изних устанавливают перегородки. Материал перего-родок должен быть неэлектропроводным во избе-жание перетока индуцированных токов в секциях.

Формирующую гильзу устанавливают в водя-ном коллекторе, а герметичность соединения гиль-зы с коллектором обеспечивают путем использо-вания уплотнительных резиновых колец. Равно-мерность водяного потока от коллектора к гильзесоздают за счет множества отверстий, выполненныхв коллекторе.

Кристаллизаторы аналогичной конструкции впоследние годы нашли применение в литейных пла-вильных установках для электронно-лучевой плав-ки (рис. 4). Они позволяют в процессе плавки осу-

ществлять перемешивание металлической ванныблагодаря электромагнитным катушкам, питаю-щимся от сети переменного тока.

Медная водоохлаждаемая гильза таких кристал-лизаторов в зоне катушек имеет вертикальные ра-диальные прорези, делящие гильзу на секции. Бла-годаря этим прорезям электромагнитное поле, соз-даваемое катушками, проникает во внутреннийобъем кристаллизатора и вызывает перемешиваниеметаллической ванны.

Вследствие электромагнитного перемешиванияпри ЭЛП удельный расход электроэнергии сокра-щается почти вдвое, уменьшается продолжитель-ность плавки и возрастает слив металла [16].

Другой разновидностью секционных кристалли-заторов для ИПСК являются кристаллизаторы-из-ложницы, представляющие собой более металлоем-кую конструкцию, чем кристаллизаторы скольже-ния, поскольку они длиннее, чем выплавляемыеслитки. Формирующая гильза таких кристаллиза-торов собирается из профилированной медной труб-ки, имеющей в сечении трапециевидную форму(рис. 5). Применение профилированных трубок су-щественно упрощает технологию производства сек-ций. Однако при толщине стенки более 2,0…2,5 мм,необходимой для кристаллизаторов, рассчитанныхна выплавку крупных слитков, возникают труднос-ти с профилированием трубок.

Секции крупных кристаллизаторов необходимоизготовлять с применением фрезерования длинно-мерных медных прутков для придания им трапеци-

Рис. 4. Принципиальная схема кристаллизатора для ЭЛП с сис-темой электромагнитного перемешивания [16]: 1 – водоохлаж-даемая медная гильза; 2 – разрезы в зоне размещения катушек;3 – магнитопровод; 4 – электромагнитная катушка; 5 – во-дяной коллектор

Рис. 5. Конструкция секционного кристаллизатора-изложницыдиаметром 200 мм для выплавки слитков способом ИПСК (пла-вильная установка ОП-151): 1 – верхний фланец; 2 – секциииз профилированной медной трубки; 3 – герметичная оболочкаиз стеклопластика; 4 – нижний фланец; 5 – напорный водянойколлектор; 6 – сливной водяной коллектор

17

евидной формы снаружи и получения внутреннихканалов для протока воды.

Электрическая изоляция секций обеспечиваетсяпутем нанесения на боковые сопрягаемые стенкиоксида алюминия при помощи газотермического на-пыления либо наклеивания ленты из стеклоткани.К торцам гильзы с обеих сторон приваривают пофланцу, что позволяет крепить кристаллизаторверхним фланцем к плавильной камере или бункеруустановки, а к нижнему – присоединять поддон.Технические характеристики кристаллизаторовэтого типа приведены в табл. 2.

Водяные коллекторы первых кристаллизаторовбыли изготовлены из труб, согнутых в кольца, которыеохватывали гильзу по периметру (рис. 5). Подвод иотвод воды к секциям осуществлялся при помощи мед-ных штуцеров, присоединенных радиально между сек-циями и коллекторами.

В дальнейшем конструкция водяных коллекторовпретерпела изменения, и водоснабжение секций про-исходит без применения радиальных штуцеров, а са-ми коллекторы выполняют разборными (рис. 6, а).Это существенно упростило обслуживание кристаллиза-торов, внешний вид стал более эстетичным (рис. 6, б).

Для герметизации рабочего объема кристалли-затора его гильзу по всей высоте покрывают обо-лочкой из стеклоткани толщиной 3,0…3,5 мм, ко-торую получают путем послойной намотки стекло-ленты с пропиткой каждого слоя эпоксидным кле-ем. Оболочка из стеклоткани придает кристаллиза-тору дополнительную конструктивную жесткость ипрочность.

Кристаллизаторы аналогичной конструкции на-ходят применение в процессах магнитоуправляемойЭШП при выплавке высокореакционных металлови сплавов [17 ]. Как и в случае ЭЛП, электромаг-нитное поле, создаваемое переменным током в ка-тушке, охватывающей секционированную гильзукристаллизатора по периметру, проникает во внут-ренний объем кристаллизатора и вызывает переме-шивание металлической ванны. Это способствуетусреднению химического состава металла в объемеметаллической ванны и измельчению зерен прикристаллизации слитка.

В последние годы индукционная плав-ка в секционном кристаллизаторе широкоприменяется при производстве слитковкремния для солнечной энергетики [18—22].Во Франции (фирма «Emix») и Японии(фирма «Sumko Solar Corporation») рабо-тают индукционные плавильные установ-ки, которые позволяют выплавлять круп-ные слитки мультикристаллического крем-ния сечением 400 400 мм и длиной в нес-колько метров.

Выплавка этих слитков производитсяв составных панельных кристаллизато-рах. На рис. 7 приведена одна из конс-трукций секционной охлаждаемой пане-ли, используемой для сборки такого крис-таллизатора. Панель в зоне индуктора раз-делена прорезями на вертикальныесекции, в каждой из которых имеется ка-нал для протока охлаждающей воды. Всепанели имеют по водяному коллектору и

Т а б л и ц а 2 . Техническая характеристика кристаллиза-торов-изложниц для ИПСК

Dкр,мм

Общаявысота,мм

Количест-во секций,

шт.

Расход охлаж-дающей воды,

м3/ч

Особенностиконструкции

60 400 16 1,0… 1,5 Водяной коллекторразборной

80 400 20 1,0… 1,8 То же

160 370 24 2,2… 2,8 »

225 800 24 2,5… 3,2 Водяной коллекториз кольцевых трубок

300 610 28 3,0… 4,0 Водяной коллек-тор разборной

Рис. 6. Секционный кристаллизатор с разборным водяным коллектором:а – в разрезе; б – общий вид; 1 – секционная гильза; 2 – поддон; 3 –водяной коллектор

Рис. 7. Конструкция секционной панели сборного кристаллиза-тора: а – в разрезе; б – схема сборки кристаллизатора; 1, 2,6 – заглушки; 3 – медная панель; 4 – каналы для протокаохлаждающей воды; 5 – межсекционные прорези; 7 – водянойколлектор; 8 – штуцер

18

поэтому из них достаточно просто собирать крис-таллизатор заданной конфигурации, в данном слу-чае квадратной формы. Кристаллизатор работает вгерметичной плавильной камере установки.

Таким образом, секционные кристаллизаторыпредставляют собой весьма сложные в конструктив-ном отношении агрегаты, функциональные возмож-ности которых значительно шире, чем у кристал-лизаторов традиционной конструкции. Они участ-вуют не только в формообразовании слитка, но и впередаче энергии электромагнитного поля от индук-тора или другой электромагнитной системы к рас-плаву, что в ряде случаев повышает технико-эко-номические показатели переплавных процессов(например ЭЛП и ЭШП), а также качественныехарактеристики выплавленного металла. Поэтомуобласть применения этих агрегатов с каждым годомрасширяется.

1. Электрические промышленные печи: Дуговые печи и ус-тановки специального нагрева: Учебник для вузов. – 2-еизд. / А. Д. Свенчанский, И. Т. Жердев, А. М. Кручи-нин и др. – М.: Энергоиздат, 1981. – 296 с.

2. Сапко А.И. Механическое оборудование цехов спецэлект-рометаллургии. – М.: Металлургия, 1983. – 200 с.

3. Электрошлаковые печи / Б. И. Медовар, Л. М. Ступак,Г. А. Бойко и др. – Киев: Наук. думка, 1976. – 414 с.

4. Патон Б. Е., Мовчан Б. А., Тихоновский А. Л. Анализсовременных способов плавки и рафинирования металла вэлектронно-лучевых печах // Рафинирующие перепла-вы: Сб. ст. – Киев: Наук. думка, 1974. – С. 179—195.

5. Мовчан Б. А. Электронно-лучевая плавка и испарение всовременных металлургии и машиностроении // Сваркаи специальная электрометаллургия. – Киев: Наук. дум-ка, 1984. – С. 259—264.

6. Плазменно-дуговой переплав металлов и сплавов / Б. Е. Па-тон, В. И. Лакомский, Д. А. Дудко и др. // Автомат.сварка. – 1966. – № 8. – С. 1—5.

7. Бортничук Н. И., Крутянский М. М. Плазменно-дуго-вые плавильные печи. – М.: Энергоиздат, 1981. – 120 с.

8. Shippereit G. H., Leatherman A. F., Everts D. S. Cold-crucible induction melting of reactive metals // J. of Me-tals. – 1961. – № 2. – P. 140—143.

9. Clites P. G., Beall R. A. Induction-slag melting of titani-um. Kept. Investing. Bur. Mines // U.S. Dept. Interior.– 1969. – № 7268. – P. 1—20.

10. Качур Л. И. Индукционная печь с секционированным ти-глем для плавки металлов и сплавов // Научно-

технические достижения. ВНИИМИ: Сб. тр. – М.,1987. – С. 65—68.

11. Фомин Н. И. Определение параметров системы индук-тор—тигель—садка в индукционных печах с холодным тиг-лем // Исследование в области промышленного электро-нагрева: Труды ВНИИЭТО. – М.: Энергия, 1981. –Вып. 7. – С. 65—71.

12. Тир Л. Л., Чайкин П. М., Никольский Л. Е. Индукцион-ные плавильные печи с холодным тиглем // Электротер-мия. – 1968. – Вып. 73—74. – С. 68—71.

13. Индукционный переплав в секционном кристаллизаторе,возможности и перспективы применения его для перепла-ва титановых отходов / Ю. В. Латаш, И. В. Шейко,В. Н. Бернадский и др. // Пробл. спец. электрометал-лургии. – 1986. – № 2. – С. 64—70.

14. Дистилляционное рафинирование чернового иттрия прииндукционном переплаве в секционном кристаллизаторе(ИПСК) / И. В. Шейко, Ю. В. Латаш, Г. А. Высоцкийи др. // Там же. – 1991. – № 3. – С. 76—80.

15. Sheiko I. V., Latash Yu. V. Induction Melting with anIngot Formatioin in a Sectional Mould / Ed. by InstituteE. O. Paton. – London, 1999. – 11, № 4. – 99 p.

16. Электронно-лучевая плавка в литейном производстве /С. В. Ладохин, Н. И. Левицкий, В. Б. Чернявский идр. – Киев: Сталь, 2007. – 627 с.

17. Протоковілов І. В. Магнітокерована електрошлаковаплавка багатокомпонентних титанових сплавів: Дис. …канд. техн. наук / НАН України, Ін-т электрозварюван-ня ім. Є. О. Патона. – Київ, 2006. – 178 с.

18. Басин А. С., Шишкин А. В. Получение кремниевых плас-тин для солнечной энергетики. Методы и технологии. –Новосибирск: ИТ СЩ РАН, 2000. – 196 с.

19. Абдюханов И. М. Разработка основ технологии производ-ства металлургического кремния повышенной чистоты дляназемной фотоэнергетики // Рос. хим. ж-л. – 2001. –45, № 5-6. – С. 107—111.

20. Солнечная энергетика и возможности индукционной гар-ниссажной плавки в холодном тигле для получения солнеч-ного кремния / А. В. Шкульков, Ю. В. Черпак, С. А. По-зируй и др. // Индукционный нагрев. – 2009. – № 3. –С. 16—19.

21. Kaneko K., Misava T., Tabata K. Cold crucible inductioncasting of semiconductor silicon for solar cells // Photo-voltaic Specialists conf. (21—25 May 1990, Kissimmee, EL,USA). – Kissimmee, 1990. – Vol. 1. – P. 674—677.

22. Continuous pulling of photovoltaic silicon using an inducti-ve cold crucible / P. Ribeyron, A. Gagnoud, M. Anderhu-ber et al. // Proc. Intern. conf. Electromagnetic Proces-sing of Materials UIE/EPM (June 6, Paris, 1997). –Paris, 1997. – Vol. 2. – P. 303—308.



Международная конференция «Ti-2012 в СНГ»

22—25 апреля 2012, г. Казань, Россия

18 ноября 2011 г. состоялось заседание Совета директоров ЗАО «Межгосударственная ассоциация «Титан».Собрание проходило в ФГУП ВИАМ, г. Москва. Были рассмотрены вопросы текущей деятель-

ности ассоциации, а также принято решение о проведении очередной ежегодной международнойконференции «Ti-2012 в СНГ» с 22 по 25 апреля 2012 г. в г. Казань.

http:\\www.titan-association.com

19

УДК 669.187.2

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА СВАРКИНА СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯВ СПЛАВАХ СИСТЕМЫ Ti—Si—X

С. В. Ахонин, М. П. Кругленко, И. К. Петриченко,Э. Л. Вржижевский, Р. Н. Мищенко, Р. В. Селин

Рассматривается формирование структуры при электронно-лучевой сварке (ЭЛС) опытных жаропрочных α-, псевдоα-, α+β-сплавов с массовыми долями кремния от 0,35 до 3,0 %. Несмотря на то, что в сплавах, отличающихсясодержанием кремния, образуется неодинаковое количество частиц силицидов различных форм и размеров, обна-ружены сходные тенденции в формировании структуры сварных соединений при ЭЛС. В участках зоны термическоговлияния (ЗТВ), где металл нагревался ниже температуры полиморфного превращения Tп.п для всех сплавов за-фиксированы строчечные скопления частиц силицидов, ориентированные вдоль проката. В участках ЗТВ, где металлнагревался выше Tп.п, можно отметить измельчение зерна не только в α-сплавах с высоким, но и в α+β-сплаве снизким содержанием кремния. В шве также можно обнаружить измельчение зерна как для α-сплавов с высокимсодержанием кремния, так и для псевдо α-, α+β-сплавов с низким содержанием кремния. Таким образом, силицидыкремния, содержащиеся в этих сплавах, способствуют измельчению зерна в металле шва и ЗТВ, блокируя границырастущих зерен силицидами и проявляя модифицирующий эффект.

Considered is the formation of structure in electron beam welding (EBW) of experimental heat-resistant α-, pseudo α-,α+β-alloys with mass fractions of silicon from 0.35 to 3.0 % . In spite of the fact that in alloys, different in siliconcontent, unequal amount of particles of silicides of different shapes and sizes are formed, the similar tendencies information of structure of welded joints in EBW were revealed. In areas of heat-affected zone (HAZ), where metal washeated below the temperature of a polymorphous transformation Tp.t the line clusters of particles of silicides, orientedalong the rolling, were observed for all the alloys. In HAZ areas, where metal was heated above Tp.t the grain refinementcan be observed not only in α-alloys with a high content of silicon, but also in α+β-alloy with a low content of silicon.In weld the grain refinement can be observed both for α-alloys with a high content of silicon, but also for pseudo α-,α+β-alloys with a low content of silicon. Thus, the silicon silicides, contained in these alloys, promote the grain refiningin weld metal and HAZ, blocking the boundaries of growing grains by silicides and manifesting the modifying effect.

Ключ е вы е с л о в а : структурные превращения; сили-циды; термический цикл

Большинство жаропрочных титановых сплавов со-держат кремний, являющийся наиболее эффектив-ной добавкой для повышения длительной прочнос-ти и сопротивления ползучести. Даже небольшиеотличия в содержании кремния и других элементов в про-мышленных жаропрочных сплавах Ti—1100, IMI—834,ВТ—18У приводят к получению разных свойств ма-териалов и свариваемости.

В данной работе рассматривается формированиеструктуры при электронно-лучевой сварке (ЭЛС)опытных жаропрочных α-, псевдо α-, α+β-сплавовс массовой долей кремния от 0,35 до 3,0 %. Хими-ческий состав опытных сплавов приведен в таблице.

© С. В. АХОНИН, М. П. КРУГЛЕНКО, И. К. ПЕТРИЧЕНКО, Э. Л. ВРЖИЖЕВСКИЙ, Р. Н. МИЩЕНКО, Р. В. СЕЛИН, 2011

Химический состав опытных сплавов

№спла-ва

Массовая доля элементов, %

Al Sn Zr Mo V Nb Si [O+C+N] [O] [N]

1 – – – – – – 3,38 0,17 – –

2 – – 3,41 – – – 2,23 0,22 – –

3 1,40 2,87 5,95 – – – 3,37 0,16 – –

4 5,64 2,20 3,53 0,43 0,95 – 0,56 – 0,09 0,02

5 5,22 3,33 4,24 0,13 0,61 0,77 0,57 – 0,10 0,02

6 4,29 4,39 5,95 1,57 0,68 4,26 0,35 – 0,24 0,02

20

Перед сваркой весь металл прокатали до толщин6… 10 мм по стандартной методике и отожгли при800 °С. Сварку проводили по режиму (Uсв = 60 кВ,Iсв = 80 мА, vсв = 7 мм/с), который является опти-мальным с точки зрения предотвращения холодныхтрещин при сварке. При этом шов имел цилиндри-ческую форму.

Титановые α-сплавы Ti—3,4Si (№ 1), Ti—3,4Zr—2,2Si (№ 2), Ti—1,4Al—2,9Sn—6Zr—3,4Si (№ 3) с мас-совой долей кремния, превышающей термодинами-чески стабильное содержание, разработаны в Инс-титуте проблем материаловедения им. И. Н. Фран-цевича НАН Украины для рабочих температур20… 700 °С [1]. Эти α-сплавы имеют идентичныеструктуры не только основного металла (ОМ), нои сварных соединений в металле шва и зоны тер-мического влияния (ЗТВ). В ОМ в α-матрице со-держатся как равномерно распределенные точечныечастицы силицидов, так и частицы силицидов более

крупного размера, расположенные в виде строчек,ориентированных вдоль направления проката (рис. 1).Все три сплава содержат примерно одинаковое ко-личество точечных частиц размером менее 1,5 мкм.Наименьшее количество скоплений крупных час-тиц, достигающих 20 мкм, обнаружено в сплаве № 2(рис. 1, в, г). Наибольшее количество скопленийзафиксировано в сплаве № 3 (рис. 1, д, е). Частицы,их составляющие, наиболее мелкие (3… 5 мкм) иправильной круглой формы.

Следует также отметить, что если в сплаве Ti—3,4Si силицидные частицы состоят только из Ti5Si3,то остальные пять сплавов содержат цирконий и вних образуются сложные силициды с составом(Ti, Zr)xSi, где x колеблется в пределах 1,67… 2,00[2, 3].

Металл сварных швов α-сплавов Ti—3,4Si, Ti—3,4Zr—2,2Si, Ti—1,4Al—2,9Sn—6Zr—3,4Si имеет денд-ритную структуру (рис. 2). В междендритных про-

Рис. 1. Микроструктура ОМ сплавов Ti—3,4Si (а, б); Ti—3,4Zr—2,2Si (в, г); Ti—1,4Al—2,9Sn—6Zr—3,4Si (д, е)

21

межутках располагаются силициды (темная фаза).После охлаждения металла шва ниже температурыполиморфного превращения Tп.п происходит β→α′-превращение с образованием игольчатой структурына фоне дендритов. В некоторых участках шва спла-

ва Ti—3,4Si отмечены единичные мелкие равноос-ные зерна размером 0,02… 0,03 мм, окруженные си-лицидами (рис. 2, а). В сплаве Ti—1,4Al—2,9Sn—6Zr—3,4Si таких зерен имеется большое количество(рис. 2, в). В сплаве Ti—3,4Zr—2,2Si в центральной

Рис. 2. Микроструктура металла шва α-сплавов Ti—3,4Si (а); Ti—1,4Al—2,9Sn—6Zr—3,4Si (в, г); Ti—3,4Zr—2,2Si (б)

Рис. 3. Микроструктура металла ЗТВ в околошовном участке α-сплавов Ti—3,4Si (а); Ti—3,4Zr—2,2Si (б); Ti—1,4Al—2,9Sn—6Zr—3,4Si (в, г)

22

части шва обнаружены вытянутые небольшие зер-на, которые росли от зоны сплавления перпенди-кулярно оси шва (рис. 2, б). Отжиг сварных сое-динений при 800 °С в течение 1 ч приводит к обра-

зованию более четко выраженной пластинчатойструктуры металла шва для трех сплавов (рис. 2, г).

В металле ЗТВ происходят перераспределениеи коагуляция силицидов, зависящие от температу-ры, до которой нагревался участок ЗТВ в ходе свар-

Рис. 4. Микроструктура ОМ сплавов Ti—5, 6Al—2,2Sn—3,5Zr—0,4Mo—1V—0,6Si (а, в, г); Ti—5,2Al—3,3Sn—4,2Zr—0,1Mo—0,6V—0,8Nb—0,6Si (б)

Рис. 5. Микроструктура металла шва сплава Ti—5,6Al—2,2Sn—3,5Zr—0,4Mo—1V—0,6Si (а, б); Ti—5,2Al—3,3Sn—4,2Zr—0,1Mo—0,6V—0,8Nb—0,6Si (в, г)

23

ки. При нагреве до температур ниже Tп.п по мереудаления от ОМ плотность дисперсных точечныхвыделений силицидов уменьшается, в то время какразмер образующих строчки частиц увеличивается,по сравнению с таковыми в ОМ.

В случае нагрева металла до температур, пре-вышающих Tп.п, дисперсные точечные выделениясилицидов в объеме зерен минимальны и распола-гаются в основном в виде строчек, вытянутых внаправлении, совпадающем с направлением прокат-ки основного металла. В металле околошовногоучастка ЗТВ отмечено образование групп мелкихравноосных зерен размером 0,02… 0,03 мм (рис. 3).

По мере приближения к шву происходит увели-чение степени измельчения зерна, в отличие от свар-ных соединений большинства титановых сплавов,где максимальный размер зерна в металле ЗТВ за-фиксирован вблизи зоны сплавления [4].

Из трех сплавов наименьшая степень измельче-ния зерна обнаружена в сплаве Ti—3,4Zr—2,2Si (рис.3, в), наибольшая – в сплаве Ti—1,4Al—2,9Sn—6Zr—3,4Si (рис. 3, б). При остывании металла ЗТВ, наг-ретого до температур β-области, при температурениже Tп.п происходит β→α′-превращение с образо-ванием игольчатой α′-фазы, как и в шве. После от-жига сварных соединений в металле ЗТВ, анало-гично металлу шва, более четко выражается плас-тинчатая структура (рис. 3, г).

Таким образом, силициды кремния, содержащи-еся в этих сплавах, способствуют измельчению зер-на в металле шва, особенно в ЗТВ, блокируя гра-

ницы растущих зерен силицидами и проявляя мо-дифицирующий эффект.

Сплавы Ti—5,6Al—2,2Sn—3,5Zr—0,4Mo—1V,0,6Si(№ 4), Ti—5,2Al—3,3Sn—4,2Zr—0,1Mo—0,6V—0,8Nb—0,6Si (5) относятся к группе псевдо α-сплавов титана.

Коэффициент стабилизации β-фазы kβ для спла-ва № 4 составляет 0,1, для сплава № 5 – 0,07.Сплав Ti—5,6Al—2,2Sn—3,5Zr—0,4Mo—1V,0—6Si от-личается от сплава Ti—1100 наличием небольшойдобавки ванадия (0,95 мас. %), сплав Ti—5,2Al—3,3Sn——4,2Zr—0,1Mo—0,6V—0,8Nb—0,6Si от сплава IMI-834 –массовыми долями алюминия на 0,28 и молибденана 0,12 % ниже минимальных значений, а такженаличием ванадия (0,61 %).

В состоянии после проката сплавы № 4 и 5 имеютпластинчатую структуру, в которой частицы сили-цидов размещены довольно равномерно в границахпервичных β-зерен (рис. 4, а—в). После отжига дис-персные частицы силицидов расположены в основ-ном вдоль границ α-пластин (рис. 4, г).

Микроструктура металла шва сплава Ti—5,6Al——2,2Sn—3,5Zr—0,4Mo—1V—0,6Si состоит из вытяну-тых в направлении теплоотвода первичных β-зеренс пластинчатой α′-фазой в объеме зерен. После сваркичастицы силицидов хаотически локализуются как пограницам β-зерен, так и в объеме зерен (рис. 5, а, б).

Сплав Ti—5,2Al—3,3Sn—4,2Zr—0,1Mo—0,6V—0,8Nb——0,6S также состоит из вытянутых в направлениитеплоотвода первичных β-зерен с пластинчатой α′-фазой в объеме зерен. Однако в нем вдоль оси шваобразуются равноосные зерна (рис. 5, в). Послеотжига этих псевдо α-сплавов титана частицы си-

Рис. 6. Микроструктура ЗТВ сплавов Ti—5,6Al—2,2Sn—3,5Zr—0,4Mo—1V—0,6Si (а, б); Ti—5,2Al—3,3Sn—4,2Zr—0,1Mo—0,6V—0,8Nb—0,6Si (в, г)

24

лицидов локализуются в основном на границах α-плас-тин либо первичных β-зерен (рис. 5, г).

Микроструктуры металла ЗТВ сварных соедине-ний опытных сплавов Ti—5,6Al—2,2Sn—3,5Zr—0,4Mo— —1V—0,6Si и Ti—5,2Al—3,3Sn—4,2Zr—0,1Mo—0,6V—0,8Nb—

—0,6Si не отличаются. В металле околошовной зоныЗТВ после нагрева до температур выше Tп.п образуютсябольшие равноосные β-зерна (рис. 6, а).

При охлаждении до температур ниже Tп.п вобъеме первичных β-зерен, как и в металле шва,

Рис. 7. Микроструктура опытного сплава Ti—4,3Al—4,4Sn—6Zr—1,6Mo—0,7V—4,3Nb—0,4Si (здесь и на рис. 8, 9 обозн. а—г см. в тексте)

Рис. 8. Микроструктура металла шва сварного соединения сплава Ti—4,3Al—4,4Sn—6Zr—1,6Mo—0,7V—4,3Nb—0,4Si

25

происходит β→α′-превращение с образованиемпластинчатой α′-фазы, которая по своим свойствамподобна α-фазе. В участке металла ЗТВ, которыйнагревался до температур ниже Tп.п, тоже обнару-жена пластинчатая α′-фаза. В ЗТВ видны полосыточечных выделений силицидов, вытянутые в нап-равлении проката металла перпендикулярно шву(рис. 6, б, г). После отжига силициды, как правило,декорируют границы α-пластин.

В этих псевдо α-сплавах титана размер и коли-чество образовавшихся силицидов способствуютпроявлению модифицирующего эффекта и сдержи-ванию роста β-зерен в металле шва и околошовнойзоны, как зафиксировано в α-сплавах с большимколичеством кремния. Однако в сплаве Ti—5,2Al— —3,3Sn—4,2Zr—0,1Mo—0,6V—0,8Nb—0,6Si вдоль осишва все же образуются небольшие равноосные β-зерна (рис. 6, в).

Сплав Ti—4,3Al—4,4Sn—6Zr—1,6Mo—0,7V—4,3Nb— —0,4Si (№ 6) относится к титановым α+β-сплаваммартенситного типа, его kβ равен 0,31. Микрострук-тура сплава изображена на рис. 7. После прокатапроисходит дробление и глобуляризация пластин-чатой структуры (рис. 7, а—в), а после отжига сноваформируется тонкая пластинчатая структура (рис. 7, г).В направлении вдоль проката отмечены строчечныевыделения очень мелкодисперсных частиц силици-дов [5] несмотря на то, что содержание кремния вэтом сплаве находится в пределах его растворимостив α-фазе. Алюминий понижает и без того невысокуюрастворимость кремния в α-титане [6].

Металл сварного шва опытного сплава Ti—4,3Al—4,4Sn—6Zr—1,6Mo—0,7V—4,3Nb—0,4Si состоитиз первичных β-зерен разной формы. В верхнейчасти шва формируются наиболее крупные зерна,вытянутые в направлении теплоотвода под углом45… 60° к оси шва (рис. 8, а). В средней частипрактически на всю ширину шва формируютсяравноосные полиэдрические зерна, значительномельче, чем в верхней части шва (рис. 8, б). Ближек корню шва вытянутые зерна срастаются под угломпримерно 180° (рис. 8, в). На форму и размер пер-вичных β-зерен значительно влияет режим сварки.В объеме первичных зерен фиксируется метаста-бильная мартенситная β′-фаза. На фоне игольчатойструктуры заметны очень мелкодисперсные части-цы силицидов, которые размещаются как на грани-цах, так и в объеме зерна (рис. 8, г).

В металле ЗТВ сварного соединения сплава Ti—4,3Al—4,4Sn—6Zr,1—6Mo—0,7V—4,3Nb—0,4Si можновыделить три структурно отличных участка. Око-лошовная зона состоит из равноосных полиэдричес-ких первичных β-зерен с игольчатой морфологиейвнутризеренной α′-фазы (рис. 9, а). Дальше от шваразмещен участок ЗТВ, где произошла частичнаярекристаллизация с образованием мелких равноос-ных зерен (рис. 9, б). Рядом с ОМ находится учас-ток ЗТВ, который нагревался до температур, нижечем Tп.п и температуры рекристаллизации, и насле-довал структуру ОМ. Во втором и третьем участкахЗТВ обнаружены полосы точечных образований си-лицидов (рис. 9, в).

Рис. 9. Микроструктура ЗТВ сварного соединения сплава Ti—4,3Al—4,4Sn—6Zr—1,6Mo—0,7V—4,3Nb—0,4Si

26

Следует отметить, что именно такие полосы яв-ляются местом образования мелких равноосных зе-рен. Подобные структуры отмечены в сплавах с вы-соким содержанием кремния. В некоторых локаль-ных местах ЗТВ образованные мелкие равноосныезерна окружены эвтектикой (рис. 9, г).

Таким образом, несмотря на то, что в сплавахразных типов с отличающимся содержанием крем-ния образуется разное количество частиц силицидовразличной формы и размеров, все же отмечаютсясходные тенденции в формировании структурысварных соединений при ЭЛС. В участках ЗТВ, гдеметалл нагревался ниже температуры полиморфно-го превращения Tп.п, для всех сплавов обнаруженыстрочечные скопления частиц силицидов, ориенти-рованные вдоль проката. В участках ЗТВ, где ме-талл нагревался выше Tп.п, можно зафиксироватьизмельчение зерна не только в α-сплавах с высоким,но и в α+β-сплаве с низким содержанием кремния.В металле шва также можно обнаружить измельче-ние зерна как для α-сплавов с высоким содержани-ем кремния, так и для псевдо α-, α+β-сплавов снизким содержанием кремния. Таким образом, си-

лициды кремния, содержащиеся в этих сплавах,способствуют измельчению зерна в металле шва иЗТВ, блокируя границы растущих зерен и проявляямодифицирующий эффект.

1. Structure and mechanical properties of Ti—Si—X in-situ com-posites / S. Firstov, M. Kuzmenko, O. Koval, O. Vasylyev //Intern. conf. «Science for Materials in the Frontier of Cen-turies: Advantages and Challenges» (Kyiv, Ukraine, 2002). –Kyiv, 2002. – P. 623—624.

2. Аношкин Н. Ф., Сигалов Ю. М. Титановые сплавы с по-вышенной жаропрочностью // Технология легких спла-вов. – 2002. – № 1. – С. 38—50.

3. Singh A. K., Ramachandra C. Characterization of silicidesin high-temperature titanium alloys // J. of materials sci-ence. – 1997. – № 32. – P. 229—234.

4. Грабин В. Ф. Основы металловедения и термической об-работки сварных соединений из титановых сплавов. –Киев: Наук. думка, 1975. – 264 с.

5. Исследование структуры и механических свойств сплаваTi—7,2Al—2,9Mo—2,7W—3Nb—2,3Zr—0,4Si / С. А. Фирстов,В. Н. Замков, Н. П. Бродниковский и др. // Общиевопросы металлургии. – 2006. – № 2. – С. 33—38.

6. Корнилов И. И., Будберг П. Б. Диаграммы состояниядвойных и тройных систем. – М.: ВИНИТИ, 1961. –С. 78—81.



Welding and Allied Processes.A series of books and monographs on welding, cutting, surfacing, brazing, coating deposition and

other processes of metal treatment.Edited by Prof. B.E. Paton, E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of

Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine.

Electron Beam Melting of Titanium, Zirconium and Their Alloys

B.E. Paton, M.P. Trygub and S.V. Akhonin

The book considers peculiarities of metallurgical production of titaniumand zirconium ingots by the electron beam melting method. Mechanismsand patterns of behaviour of impurities, non-metallic inclusions and alloy-ing elements during the process of electron beam melting of titanium andzirconium are detailed. Optimal technological parameters for melting ofhigh-reactivity metals are suggested, providing high quality, technical andeconomic indices of this metallurgical process. Quality characteristics ofthe resulting ingots, including their chemical composition, micro- and mac-rostructure, as well as some mechanical properties of metal in the cast andwrought states, are given. Flow diagrams of melting and glazing of surfacesof the ingot are presented, and specific features of designs of electron beamunits are described.

The book is meant for scientists, engineers and technicians, as well asfor students of metallurgical departments of institutes of higher education.

Заказы на книгу (216 стр., формат 165 240 мм, твердый переплет)просьба направлять в редакцию журнала

НОВАЯ КНИГА

27

УДК 669.187.2

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫИНТЕРМЕТАЛЛИДНОГО СПЛАВА

ПОСЛЕ ЗОННОЙ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Н. В. Пискун, И. Л. Богайчук, Е. А. Аснис,Г. М. Григоренко, И. И. Статкевич, В. В. Лакомский,

В. А. Костин, Р. В. Козин, В. А. Березос

Исследовано влияние зонной перекристаллизации интерметаллидного сплава системы Ti—Al—Nb—Zr—Cr на его струк-туру и некоторые механические характеристики. Установлено, что зонный переплав способствует обеспечениюнаправленной кристаллизации, уменьшению размера зерна интерметаллида, снижению его твердости и более рав-номерному ее распределению по сечению и объему слитка, в сравнении с интерметаллидом, полученным способомэлектронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. Эти структурные изменения приводят к повышению проч-ности и пластичности интерметаллида.

The effect of zonal recrystallization of intermetallic alloy of Ti—Al—Nb—Zr—Cr system on structure and some mechanicalcharacteristics of the alloy was investigated. It was found that the zonal remelting promotes the formation of directedcrystallization, decrease in size of intermetallic grain, reduction in its hardness and more uniform its distribution insection and volume of ingot as compared with intermetallic, produced by the method of electron beam cold hearthmelting (EBCHM). These structural changes lead to the increase in strength and ductility of intermetallic.

Ключ е вы е с л о в а : интерметаллид; алюминид тита-на; зонная перекристаллизация; направленная кристаллиза-ция; структура; механические характеристики

Интерметаллидные сплавы системы Ti—Al отлича-ются уникальными конструкционными свойствамии считаются весьма перспективными для изделийаэрокосмической техники. Кроме высоких зна-чений жаропрочности, жаростойкости и коррозион-ной стойкости, эти сплавы имеют низкую плотность(3,8…4,0 г/см3), что позволяет удовлетворить одно

из наиболее важных требований к изделиям аэро-космической техники – значительно уменьшитьмассу конструкций.

Основным недостатком указанных сплавов счи-тают низкую пластичность при комнатной темпера-туре, что усложняет их технологическую обработкуи промышленное использование. Поэтому созданиесплавов системы Ti—Al и способов их получения снаилучшим сочетанием высокотемпературных инизкотемпературных свойств является весьма важ-ной задачей.

Механические свойства алюминидов титана взначительной степени определяются их составом иструктурой.

В данной работе исследовали структуру и неко-торые механические свойства интерметаллидногосплава системы Ti—Al следующего состава, мас. %:Ti – 46,5; Al – 35; Nb – 12,5; Zr – 3; Cr – 3,разработанного в ИЭС им. Е. О. Патона и полу-ченного способом электронно-лучевой плавки с про-межуточной емкостью (ЭЛПЕ) [1].

На рис. 1 приведена микроструктура исходногоматериала, выплавленного способом ЭЛПЕ, кото-рая состоит из крупных, слегка вытянутых зерен,не имеющих четкого очертания границ. Размер зер-на равен 40…45 мкм. В теле зерна зафиксирована

© Н. В. ПИСКУН, И. Л. БОГАЙЧУК, Е. А. АСНИС, Г. М. ГРИГОРЕНКО, И. И. СТАТКЕВИЧ, В. В. ЛАКОМСКИЙ, В. А. КОСТИН, Р. В. КОЗИН, В. А. БЕРЕЗОС, 2011

Рис. 1. Микроструктура ( 320) интерметаллида после ЭЛПЕ

28

ламельная структура γ-фазы и мелкая игольчатаяα2-фазы. Твердость интерметаллида измеряли наприборе «Leco» при нагрузке 25 г. Твердость мат-рицы зерна изменялась от 2370 до 3110 МПа. Участ-ки с выделениями игольчатой фазы, которая по ди-аграмме состояния идентифицируется как γ+α2,имеют более высокое значение твердости (от 5140до 6270 МПа).

На последующем этапе работы сплав подвергализонной перекристаллизации. Применение зоннойплавки дает возможность обеспечить направленнуюкристаллизацию [2]. В случае правильно подобран-ной технологии плавки фронт кристаллизацииприближается к плоскому. При этом обеспечиваетсяболее равномерное распределение примесей по се-

чению и объему слитка, а также снижается уровеньнапряженного состояния и, соответственно, повы-шается пластичность материала.

Микроструктура образца после зонного пере-плава (рис. 2) состоит из вытянутых в одном нап-равлении зерен со средним размером 31,5 мкм, ко-торые также имеют внутреннюю ламельную струк-туру, состоящую из (γ+α2) пластинчатых колоний.В центре образца (рис. 2, а) границы между зер-нами тонкие и имеют толщину 2 мкм. Чем ближезона продвигается к верхней части образца, тем об-наруживается большее утолщение границ зерен (рис.2, б), вдоль которых появляются выделения свет-лых слоев β-фазы с располагающимися на них круп-ными грубыми игольчатыми выделениями γ-фазы,

Рис. 2. Микроструктура интерметаллида после зонной перекристаллизации: а – начало, 80; б – середина, 80; в – конецпроцесса плавки, 80; г – фрагмент зерна с мартенситоподобными иглами, 320; д – трехфазная структура внутри зерна, 500;е – участок зерна с выделениями β- и γ-фазы, 320

29

прорастающими от границы в глубь образца. К мо-менту завершения процесса плавки толщина границзерен с крупными мартенситоподобными иглами насветлой матрице (рис. 2, в) составляет 5…12 мкм.Фрагмент указанной структуры представлен нарис. 2, г. Внутри зерна в конце плавки появляетсятрехфазная структура (рис. 2, д) [3], представля-ющая собой β-фазу с грубыми иглами, γ-фазу и мел-кодисперсные частицы α2-фазы.

Кроме того, внутри некоторых зерен встречают-ся участки светлых выделений β-фазы с грубымиγ-иглами (рис. 2, е).

Исследовали распределение твердости на образ-цах интерметаллида после зонной перекристалли-зации. Результаты исследования показали, чтотвердость, которую замеряли с шагом 1 мм вдоль шли-фа, стабильна и в среднем составляет 4640 МПа, при-чем и внутри зерна, и на границе она одинакова.Это почти на 20 % меньше, чем у сплава, выплав-ленного способом ЭЛПЕ.

Проведено исследование на электронном раст-ровом микроскопе JSM-840 и выполнен микрорен-тгеноспектральный анализ образцов в исходномсостоянии после ЭППЕ и последующей зонной пе-рекристаллизации.

На рис. 3, а представлена микроструктура дан-ного сплава. В некоторых, наиболее характерных,точках проведен количественный микрорентгенос-пектральный анализ (табл. 1). Из результатов ана-лиза видно, что светлые области обогащены ниоби-ем, который является β-стабилизатором [4]. Такимобразом, можно предположить, что светлая фазаявляется β-фазой. Также определена средняя длиналамелей – 39,0 мкм (рис. 3, б) и расстояние междуними – 5,7 мкм (рис. 3, в).

На рис. 4, а представлена микроструктура об-разцов интерметаллида, подвергнутых зонной пе-рекристаллизации. Из рисунка видно, что после

Т а б л и ц а 1 . Химический состав сплава алюминида ти-тана после ЭЛПЕ, определенный методом количественногомикрорентгеноспектрального анализа в различных точкахисследуемого образца

№спектра


Al Ti Cr Zr Nb

2 18,40 59,71 8,89 1,56 11,45

3 22,18 59,92 4,59 3,21 10,09

4 30,17 52,57 1,74 3,98 11,55

5 29,96 51,88 2,06 5,05 11,05

6 19,89 59,44 8,90 1,13 10,65

7 27,07 56,10 2,72 3,71 10,39

8 29,63 55,86 2,61 2,89 9,02

Рис. 3. Микроструктура интерметаллида cистемыTi—Al, полученная с помощью растрового электронногомикроскопа: а – после ЭЛПЕ, 480; б – ЭЛПЕ,

2400 (расстояние между ламелями 5,71 мкм); в –ЭЛПЕ, 2400 (длина ламелей 39,0 мкм)

30

зонного переплава получается структура, вытяну-тая в сторону движения зоны, что должно способ-ствовать повышению пластичности материала [5].Распределение элементов по полю образца доволь-но равномерное и соответствует стехиометрическо-му составу сплава (табл. 2).

При увеличении 2400, как и для образцов ис-ходного материала, было определено расстояниемежду ламелями (рис. 4, б). Поскольку материалпосле зонного переплава имеет ламельную структуру,состоящую из вытянутых вдоль направления движе-ния зоны длинных непрерывных ламелей, то опреде-лить их размер не представлялось возможным. Рас-стояние между ламелями составляло 4,67 мкм, чтона 18 % меньше, чем у основного материала.

В работе [6] показано, что значения пластичнос-ти наиболее сильно зависят от типа структуры, амеханические характеристики интерметаллидныхсплавов, имеющих ламельную структуру, – в боль-

шей степени от соотношения между длиной ламелейи расстоянием между ними. При оптимальных со-четаниях параметров пластинчатой структуры плас-тичность таких сплавов может быть не хуже, чем углобулярной.

Механические испытания на одноосное растя-жение при комнатной температуре позволили уста-новить, что прочность интерметаллида после зоннойплавки равняется 580 МПа, а относительное удли-нение – 2,2 %, в то время как прочность основногоматериала достигает 524 МПа, а относительное уд-линение – 0,8 %.

Таким образом, проведенные исследования по-казали, что зонная перекристаллизация интерме-таллида системы Ti—Al—Nb—Zr—Cr, полученногоспособом ЭЛПЕ, обеспечивает направленную крис-таллизацию, уменьшение размера зерна интерме-таллида, снижение твердости и более равномерноеее распределение по сечению и объему слитка, чтоспособствует повышению прочности и пластичностиинтерметаллида и подтверждается результатами ме-ханических испытаний.

1. Жук Г. В., Тригуб Н. П., Замков В. Н. Получение слит-ков γ-алюминида титана методом ЭЛПЕ // Современ.электрометаллургия. – 2003. – № 4. – С. 20—22.

2. Пфанн В. Зонная плавка. – М.: Мир, 1970. – 368 с.3. Имаев В. М., Имаев Р. М., Хисматуллин Т. Г. Механи-

ческие свойства литого интерметаллидного сплаваTi—43Al—7(Nb,Mo)—0,2B (ат. %) после термической обра-ботки // Физика металлов и металловедение. – 2008. –105, № 5. – С. 516—522.

4. Структура и некоторые свойства литых сплавов на осно-ве TiAl, легированных V, Nb, Ta, Hf, Zr / К. Б. Поваро-ва, О. А. Банных, И. В. Буров и др. // Металлы. –1998. – № 3. – С. 31—41.

5. Кузнецов А. В., Имаев В. М., Имаев Р. М. Микрострук-турный контроль и механические свойства интерметаллид-ных сплавов на основе γ-TiAl + α2-Ti3Al // Там же. –2002. – № 6. – С. 102—110.

6. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Спра-вочник. – М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. – С. 466—468.



Рис. 4. Микроструктура интерметаллида Ti—Al после зонной перекристаллизации: а – 480 (растровый электронный микроскоп);б – 2400 (растровый электронный микроскоп; расстояние между ламелями 4,67 мкм)

Т а б л и ц а 2 . Химический состав сплава алюминида ти-тана после зонной перекристаллизации, определенный ме-тодом количественного микрорентгеноспектрального анали-за в различных точках исследуемого образца

№спектра


Al Ti Cr Zr Nb

1 29,81 52,81 1,66 3,62 12,10

2 28,36 54,68 2,64 3,01 11,31

3 26,46 54,77 4,22 2,76 11,79

4 28,07 55,60 2,11 2,50 11,71

5 27,88 53,27 2,68 3,09 13,09

6 27,84 55,76 2,56 3,40 10,43

7 23,51 55,97 6,23 4,36 9,94

8 25,70 55,46 4,00 3,59 11,25

31

УДК 669.187.56.001.3

МГД ТЕХНОЛОГИИ В МЕТАЛЛУРГИИ(Обзор)

И. В. Протоковилов

Рассмотрены примеры использования магнитогидродинамических (МГД) эффектов в металлургических процессах.Показаны задачи применения электромагнитных воздействий, приведены классификация и принцип работы основ-ных МГД устройств.

Examples of application of magnetohydrodynamic (MHD) effects in metallurgical processes are considered. The tasks ofapplication of electromagnetic effects are shown, classification and principle of operation of main MHD-devices are given.

Ключ е вы е с л о в а : металлургия; магнитная гидроди-намика; магнитное поле; электромагнитное воздействие;МГД технологии, кристализация метала

Введение. Металлургия традиционно является од-ной из основных отраслей использования магнито-гидродинамических (МГД) эффектов. Это связанос наличием в металлургических печах большихобъемов токопроводящих жидкостей – расплавовметаллов и шлаков. При этом с учетом спецификиметаллургического производства (высокие темпера-туры и агрессивные среды) зачастую требуется ис-пользование бесконтактных способов силового воз-действия на расплавы для решения различных тех-нологических задач, а также управление свойства-ми выплавляемого металла. Такие воздействия

можно реализовать на основе применения электро-магнитных сил.

Работы по созданию металлургических МГДтехнологий начали активно проводиться с начала1960-х гг. Сейчас они получили широкое развитиеи нашли практическое применение на различныхстадиях металлургического передела: при транс-портировке и дозировке металлургических распла-вов, для интенсификации тепло- и массопереноса вплавильных агрегатах, рафинирования металлов исплавов, управления процессом кристаллизациислитков и др. (рис. 1) [1—5].

Принцип действия большинства металлургичес-ких МГД устройств основан на взаимодействии соз-даваемого ими внешнего магнитного поля с элект-рическим током, протекающим в токонесущей жид-

© И. В. ПРОТОКОВИЛОВ, 2011

Рис. 1. Назначение и типы металлургических МГД устройств

32

кости (металлургическом расплаве). В результатетакого взаимодействия в жидкой среде возникаютобъемные электромагнитные силы, приводящие ксиловому воздействию на жидкость. Значение инаправление этих сил определяются векторнымпроизведением индукции магнитного поля и плот-ности тока в расплаве. Соответственно, наибольшеезначение электромагнитные силы имеют в случае,когда векторы магнитного поля и тока взаимно пер-пендикулярны (так называемые скрещенные поля).

Следует подчеркнуть, что все металлы в рас-плавленном состоянии практически немагнитны идля использования электромагниных сил важно,чтобы среда была проводящей.

По способу создания электрического тока в рас-плаве МГД устройства делятся на два основныхкласса: кондукционные (рис. 2, а) и индукционные(рис. 2, б). В устройствах первого типа электри-

ческий ток вводится в расплав непосредственно спомощью специальных токоподводов. Необходи-мость контактного подвода тока из внешней цепи квысокотемпературным, химически агрессивнымрасплавам ограничивает применение таких устройствв металлургии. Исключение составляют случаи,когда ток в расплаве обусловлен самим технологи-ческим процессом (например, ток плавки при ЭШПили ВДП). Указанных недостатков лишены уст-ройства второго типа, в которых ток в расплавевозбуждается индукционным способом с помощьюпеременных электромагнитных полей (пульсирую-щего, бегущего, вращающегося).

МГД насосы. Одними из первых МГД эффектыстали применяться в устройствах для транспорти-ровки и дозирования жидких металлов (рис. 2—4).Уже в первых описаниях электромагнитных насосов

Рис. 2. Принципиальная схема кондукционного (а) и индукционного, трансформаторного типа (б) МГД насосов: 1 – электро-магнит; 2 – канал; 3 – токоподвод; 4 – индуктор; I – ток; v – скорость движения расплавов

Рис. 3. Индукционные насосы с бегущим магнитным полем (а, в), с вращающимся магнитным полем и винтовым каналом (б),электромагнитный желоб (г): 1 – магнитопровод; 2 – обмотка; 3 – канал; 4 – жидкий металл

33

указывается на важнейшие достоинства таких уст-ройств – отсутствие механически движущихся час-тей, возможность их работы в полностью закрытых,герметичных объемах, плавное регулирование про-изводительности.

Сейчас разработаны и серийно выпускаютсябольшое количество МГД насосов, отличающихсяпо назначению и конструктивному исполнению(рис. 3) [3, 6, 7]. Принцип их действия основан насоздании в активной зоне канала насоса разницыдавлений посредством использования объемныхэлектромагнитных сил. Поэтому в большинстве слу-чаев поток в канале насоса является напорным. Вэлектромагнитном желобе, в отличие от насоса, рас-плав перемещается в виде безнапорного потока,имеющего свободную поверхность (рис. 3, г).

Электромагнитные насосы используют для пе-рекачивания магния, цинка, олова, свинца, галлия,

сплавов на основе алюминия, черных металлов. Ихприменяют в системах транспортировки и дозиро-ванной подачи расплавов в изложницы или литей-ные формы, для технологического или аварийноговыпуска (слива) расплава из ванн емкостей и т. д.Насосы изготовляют как в виде отдельных агрега-тов, так и в составе специализированных установокдля подогрева, внепечной обработки и разливкисплавов цветных и черных металлов (рис. 4, табл. 1).Разработанные насосы развивают давление до 6 МПаи производительность – до 70 т металла в час припотребляемой мощности до 700 кВт [4, 7].

МГД перемешиватели. Другим, широко использу-емым в металлургии, классом МГД устройств яв-ляются МГД перемешиватели. Принцип их дейс-твия основан на бесконтактном воздействии созда-ваемого ими переменного магнитного поля на то-

Рис. 4. Схемы компоновки электромагнитных насосов с печами: I – не связан с печью; II – жестко связан с печью

Т а б л и ц а 1 . Характеристики некоторых серийно выпускаемых МГД установок [5, 6]

Тип установки Металл Выполняемые операцииПолезная массазагрузки ванны, кг

Подача сплава при заливке, кг/с

Наименьшая Наибольшая

МДН—6А—0,16 Алюминий иего сплавы

Подогрев, внепечная обработка и за-ливка в литейные формы

160 0,3 2,5

МДН—6А—0,25 250 0,4 3,0

МДН—6А—0,4 400 0,5 3,0

МДН—6А—0,6 600 0,6 3,5

99801 (МДН-6С) Свинец, оловои их сплавы

Плавка, подогрев, доводка и залив-ка в литейные формы и изложницы

600 0,3 3,0

99411 (99412) Чугун Подогрев, внепечная обработка и за-ливка на центробежных каруселях иавтоматических формовочных линиях

2500 0,8 12,0

99413 (МДН-6Ч) 6300 3,0 20,0

МДУ-26С-6,3 Сталь Индукционный подогрев, хранениеи периодическая подача в кристал-лизатор установки электрошлаковойнаплавки прокатных валков

6300 1,0 10,0

34

копроводящий расплав. Конструктивно системыдля электромагнитного перемешивания представля-ют собой один или несколько индукторов с меднымиили алюминиевыми обмотками (рис. 5). Чаще всегоиспользуется двух- или трехфазный переменныйток частотой 1…50 Гц при потребляемой мощности10…3000 кВт. Существует два основных типа пе-ремешивателей: генерирующих вращающееся и бе-гущее магнитные поля.

В первом случае электромагнитный перемеши-ватель является по сути статором асинхронного дви-гателя (рис. 5), а ротором – жидкий металл. Такойиндуктор создает в расплаве азимутальное (вокругоси ванны) вращение (рис. 6, а). Бегущее магнит-ное поле генерируется плоско-линейным индукто-ром, создающим в расплаве течения вдоль полюсовиндуктора (рис. 6, б). В некоторых современныхперемешивателях используют оба типа индукторов,что дает возможность раздельного управления ин-тенсивностью азимутальных и меридиональных те-чений [9, 10].

Кроме указанных типов перемешивателей, су-ществуют погружные электромагнитные перемеши-ватели, опускаемые непосредственно в расплав ме-таллургической печи [1]. Их использование позво-

ляет уменьшить расстояние между индуктором ижидким металлом, поскольку защитная футеровкаперемешивателя значительно тоньше футеровки пе-чи, и тем самым увеличить эффективность элект-ромагнитного воздействия.

Машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).Широкое применение электромагнитное перемеши-вание (ЭМП) металла получило при непрерывномлитье стальных заготовок [3, 10—13]. В данном слу-чае его используют для решения следующих задач:

улучшения внутреннего строения заготовки (из-мельчения структуры, снижения степени ликвации,уменьшения центральной пористости);

улучшения качества поверхности заготовки(снижения количества поверхностных дефектов,увеличения толщины наружной корочки);

повышения скорости разливки металла.В современных МНЛЗ применяются способы

многоступенчатого перемешивания в двух или трехуровнях: кристаллизаторе, зоне вторичного охлаж-дения, зоне окончания затвердевания [11] (рис.7).В кристаллизаторе и зоне окончания затвердеваниянепрерывно-литой заготовки устанавливают обору-дование, создающее вращающееся магнитное поле,а в средней части МНЛЗ – бегущее.

ЭМП в зоне кристаллизатора позволяет умень-шить центральную ликвацию и пористость заготов-ки, повысить химическую однородность металла,способствует увеличению теплоотвода и уменьшаетвероятность прорыва корочки затвердевшего метал-ла, что, в свою очередь, позволяет повысить про-изводительность процесса разливки.

Перемешивание на финальных участках затвер-девания заготовки служит для улучшения качестваее центральной зоны, измельчения структуры ме-талла посредством подавления роста столбчатойкристаллизации и увеличения зоны равноосныхкристаллов.

Рис. 5. Внешний вид МГД перемешивателя с вращающимся маг-нитным полем [8]

Рис. 6. Схема перемешивания жидкого металла вращающимся(а) и бегущим (б) магнитными полями

Рис. 7. Электромагнитное перемешивание при непрерывной раз-ливке стали: 1 – разливочный ковш; 2 – промежуточный ковш;3 – кристаллизатор; 4—6 – ЭМП соответственно в кристалли-заторе, зоне вторичного охлаждения, зоне окончания затверде-вания; 7 – резак; 8 – мерная заготовка

35

В целом электромагнитное перемешивание впроцессе непрерывной разливки стали позволяетследующее [14]:

уменьшить количество поверхностных дефектовв 2-3 раза;

увеличить зону равноосных кристаллов на50…100 %;

уменьшить центральную пористость и ликвациюдо 0 баллов;

повысить скорость разливки на 20…30 %;расширить возможности литья с более высокой

температурой перегрева на 10…15 °С;увеличить сортамент разливаемых марок сталей,

в том числе высокоуглеродистых и специальных (под-шипниковых, нержавеющих и инструментальных).

Помимо МГД перемешивателей, в МНЛЗ ис-пользуют системы с постоянным магнитным полем,снижающие глубину проникновения струи металлав ванне (так называемый способ электромагнитноготорможения) [15]. Оборудование включает распо-ложенные вдоль стенок кристаллизатора намагни-чивающие катушки, создающие сильное магнитноеполе, которое замедляет скорость поступающей вкристаллизатор струи металла, благодаря чему не-металлические включения могут быстро всплыватьна поверхность мениска. При этом предотвращаетсяразмывание корочки узких граней слябовой заго-товки, уменьшается содержание включений и мик-родефектов в ее металле. Применение электромаг-нитного торможения обеспечивает повышение ско-рости разливки на 30 % без увеличения загрязнен-ности металла включениями.

Дуговые сталеплавильные печи (ДСП). Примене-ние ЭМП в ДСП дает возможность ускорять про-цесс плавки и улучшать качество металла [16, 17].Так, температурный перепад по глубине ванны ДСПможет достигать 100 °С, поскольку дугой непосред-ственно прогреваются только верхние слои металла.Перемешивание выравнивает температуру металла,интенсифицирует процессы химического взаимо-действия, позволяет равномерно распределить ле-гирующие присадки.

Электромагнитное воздействие в ДСП нацеленона выполнение двух основных задач: перемешива-ние расплава с целью интенсификации тепло- имассообмена, а также облегчение процесса скачива-ния шлака путем создания направленного движенияего к рабочему окну печи.

МГД перемешиватель, представляющий собойразвернутый статор, устанавливают преимущест-венно под днищем печи (рис. 8). Обмотки переме-шивателя питаются токами частотой от 0,3 до 1,5 Гц, приэтом мощность на одну фазу достигает 860 кВ⋅А [17].

В режиме перемешивания обмотки статора ком-мутируются таким образом, чтобы направлениядвижения магнитных полей у сливного носка и ра-бочего окна были противоположны (рис. 8, а). Приэтом обеспечивается интенсивное вертикальное пе-ремешивание ванны. В режиме скачивания шлакабегущее магнитное поле вызывает движение метал-ла от сливного носка к рабочему окну (рис. 8, б).Шлак также сдвигается к рабочему окну, что об-легчает его скачивание путем небольшого наклонапечи в сторону рабочего окна.

Технико-экономические преимущества от ис-пользования ЭМП заключаются в увеличении всреднем на 20 % производительности печи, эко-номии легирующих элементов, повышении качествавыплавляемого металла при сокращении в 2-3 разабрака по неметаллическим включениям [17].

Приготовление и литье алюминиевых сплавов.Электромагнитное перемешивание широко приме-няется в алюминиевой промышленности для гомо-генизации и рафинирования расплавов в плавиль-ных или раздаточных печах, транспортных ковшах,миксерах, при полунепрерывном литье слитков[18—21].

В миксерах и печах устанавливают преимущес-твенно МГД перемешиватели бегущего магнитногополя, которые размещают в нижней части (днище)миксера или печи, или возле боковой стенки (рис. 9)[18]. Такие перемешиватели в настоящее время эк-сплуатируются на Саяногорском, Красноярском,Братском, Новокузнецком, Иркутском алюминие-вых заводах, предприятиях США, Канады,Франции [19].

Применение ЭМП позволяет эффективнее и сменьшим затратами электроэнергии доводить алю-миниевые сплавы до однородности по химическомусоставу. При этом на 25 % повышается производи-

Рис. 8. Движение металла и шлака в дуговой печи при разныхрежимах работы перемешивателя: а – перемешивание; б –скачивание шлака; 1 – шлак; 2 – МГД перемешиватель

Рис. 9. Камерная электропечь-миксер типа САМП: 1 – зали-вочная крышка; 2 – кожух; 3 – футеровка; 4 – нагреватель-ные элементы; 5 – МГД перемешиватель

36

тельность процесса, на 15 % уменьшаются количес-тво потребляемой электроэнергии и температурныйперепад между зеркалом металла и подиной от 140до 5…12 °С, снижается насыщение алюминиевогорасплава водородом и его окисление, сокращаетсяколичество шлаков на 15…25 %, а также про-должительность приготовления сплавов [19].

При полунепрерывном литье алюминиевыхслитков ЭМП используют с целью равномерногораспределения компонентов сплава по сечениюслитка и управления формой и размером зерен. Дляинтенсивного перемешивания жидкой фазы в об-ласти кристаллизации расплава применяют МГДперемешиватели, генерирующие течения в горизон-тальном и вертикальном направлениях одновремен-но с возможным раздельным управлением интен-сивностью этих движений (рис. 10) [20].

Измельчение зерна деформируемых сплавовпри литье с перемешиванием позволяет избегать не-обходимости их модифицирования путем введенияв сплавы ответственного назначения искусственных

центров кристаллизации, что приводит к снижениюзначений ресурсных характеристик сплава [20].

Бестигельная плавка металлов. Перспективнымнаправлением применения МГД эффектов в метал-лургии является использование электромагнитныхсил для формообразования слитка. Примером такойтехнологии является литье в электромагнитныйкристаллизатор (рис. 11) [3, 22]. Особенность дан-ного процесса состоит в том, что с целью бескон-тактного формообразования отливки разливаемыйметалл подают в электромагнитное поле, удержи-вающее его в заданных контурах, одновременноосуществляют принудительное охлаждение, обес-печивающее затвердевание отливки. Указанная тех-нология реализована при литье алюминиевых спла-вов. Технико-экономический эффект технологиивыражается в повышении качества поверхностислитков, улучшении кристаллической структурыметалла, увеличении производительности процессаразливки [3, 22].

Другим примером использования электромагнит-ных сил для формообразования металла является бес-тигельная (или левитационная) плавка [23, 24].Бестигельная плавка без соприкосновения расплавасо стенками тигля эффективна при получении сверх-чистых металлов и сплавов (титан, цирконий, ва-надий, тантал и другие), когда загрязнение металламатериалом тигля недопустимо.

Принцип бестигельной плавки основан на ин-дукционном нагреве и электромагнитной левитации(рис. 12). Сформированное индуктором специаль-ной конструкции высокочастотное электромагнит-ное поле индуцирует в металле вихревые токи, обес-печивающие его нагрев и плавление.

В свою очередь, взаимодействие этих токов свозбуждающим их магнитным полем способствуетотжатию от стенок и удержанию расплава во взве-шенном состоянии.

Главным недостатком данного способа плавкиявляется ограниченность массы расплава и его ус-тойчивость при нагреве. Количество левитирующе-

Рис. 10. Схема литья алюминиевых слитков с МГД перемеши-ванием расплава: 1 – плавильная печь; 2 – фильтр; 3 – те-пловая насадка; 4 – МГД перемешиватель; 5 – слиток

Рис. 11. Схема литья в электромагнитный кристаллизатор [3]:1 – индуктор; 2 – лоток; 3 – распределительная коробка;4 – плавающая чаша; 5 – коллектор с охлаждающей жид-костью; 6 – слиток; 7 – поддон

Рис. 12. Схема левитационной плавки в холодном тигле [23]:1 – холодный тигель (секционный кристаллизатор); 2 – рас-плавленный металл; 3 – индуктор

37

го металла может составлять от нескольких десят-ков до сотни граммов.

Исследования в этом направлении активно раз-виваются. Так, в работе [23] путем математическогомоделирования показана возможность левитациидвухкилограммового объема жидкого металла безконтакта со стенками холодного тигля. В публи-кации [24] приведен пример «частичной леви-тации» до 500 кг жидкого металла в холодном тигледиаметром 600 мм. Данный процесс использовали приполучении двухтонного слитка сплава Ti—6Al—4V(рис. 13).

МГД сепарация. В металлургических процессахМГД сепарация применяется для рафинированияметалла от пор и включений, а также извлеченияметалла из шлака [1—3, 25, 26]. Сущест-вуют различные механизмы МГД сепа-рации, основанные на разнице плотности иэлектропроводности материалов.

Один из механизмов удаления вклю-чений основан на изменении удельного ве-са расплава под действием скрещенныхэлектрического и магнитных полей [3].Так, искусственное утяжеление жидкогометалла приводит к увеличению выталки-вающей силы, повышению скорости и эф-фективности всплытия неметаллическихвключений или газовых пор. Для удале-

ния включений, плотность которых выше таковойметалла, применяется искусственное облегчениерасплава, способствующее увеличению скорости ихосаждения на дне емкости или канала.

Другой механизм удаления включений основанна создании под действием электромагнитных силазимутального вращения ванны. Включения с плот-ностью выше таковой металла под действием цент-робежных сил вытесняются к стенкам формирую-щего устройства и при затвердевании металла кон-центрируются на поверхности заготовки.

При различных значениях электропроводимос-ти расплава и взвешенных в нем частиц используютМГД сепарацию, основанную на силе, действующейна частицу при пропускании через расплав элект-рического тока или наложении магнитного поля[27]. Такой принцип сепарации применяют для уда-ления, например частиц Cr3C2 из сплавов на основемеди [25] и SiC из алюминия [26] и др.Электронно-лучевая плавка (ЭЛП). Для элек-

тронно-лучевых технологий применение электро-магнитных воздействий принципиально важно, пос-кольку до настоящего времени единственным спо-собом воздействия на процесс кристаллизации ос-тается регулирование нагрева поверхности распла-ва в кристаллизаторе электронным лучом [28].

Использование электромагнитного перемешива-ния при ЭЛП впервые было реализовано в 1970-е гг.в Институте проблем литья НАН Украины [28—30].Многочисленные исследования, проведенные приплавке сплавов на основе никеля, титана, нержаве-ющих сталей, циркония, ниобия, меди, показали,что применение ЭМП позволяет уменьшить удель-ный расход электроэнергии, повысить производи-тельность процесса, сократить потери металлавследствие испарения, уменьшить размер зерен [30].Важным достоинством ЭМП при ЭЛП является воз-можность выплавки многокомпонентных сплавов, втом числе содержащих легколетучие элементы.

К настоящему времени разработаны различныекристаллизаторы с системами ЭМП, один из кото-рых показан на рис. 14. Кристаллизатор представ-ляет собой медную водоохлаждаемую цилиндричес-кую емкость с продольными разрезами в зоне раз-мещения системы ЭМП. Его устанавливают в ли-тейную камеру на одной оси со сливным отверстиемплавильного тигля.

Рис. 13. Схема левитационной плавки в холодном тигле с доннымвыпуском металла [24]: 1 – холодный тигель (секционный крис-таллизатор); 2 – плавильный индуктор; 3 – выпускной пат-рубок; 4 – выпускной индуктор; 5 – слиток; 6 – изложница

Рис. 14. Схема кристаллизатора с системой ЭМП (а) и возможные контурыциркуляции расплава (б, в) [28]: 1 – медная водоохлаждаемая емкость; 2 –сквозные разрезы; 3 – водоохлаждаемый фланец; 4 – катушки индуктора;5 – магнитопровод

38

Система ЭМП состоит из катушек индукторов,расположенных вокруг емкости и охваченных маг-нитопроводом. Питание катушек осуществляетсятоками промышленной частоты при напряжении 18 Ви токе 600 А. В зависимости от схемы подключенияпитания системы ЭМП возможно создание цирку-ляции расплава в кристаллизаторе от стенки к цен-тру (рис. 14, б) и от центра к стенке (рис. 14, в)или поочередное знакопеременное перемешивание.

При ЭЛП с ЭМП важно свести к минимуму не-гативное влияние электромагнитных полей на элек-тронный луч. Последнего достигают с помощью эк-ранирования магнитного поля над верхним срезомкристаллизатора водоохлаждаемым фланцем, вы-полненным в виде короткозамкнутого витка.

Результаты оценки эффективности использова-ния электромагнитного воздействия при выплавкеслитков титана ВТ1-0 представлены в табл. 2.

Вакуумно-дуговой переплав (ВДП). При ВДПэлектромагнитное воздействие используют как дляуправления движением металла, так и для стаби-лизации горения дуги или принудительного ее пе-ремещения по торцу расходуемого электрода [16,17, 31, 32]. В большинстве случаев электромагнит-ное устройство представляет собой соленоид пос-тоянного тока, охватывающий кристаллизатор.

Применение соленоидов с осевым магнитным по-лем стабилизирует дуговой разряд и предотвращаетего переброс на стенку кристаллизатора, тем самымснижая взрывоопасность печи.

Результаты применения электромагнитного пе-ремешивания при ВДП для разных сплавов неоди-наковы. Перемешивание положительно сказывает-ся на усреднении температуры металла и равномер-ном распределении легирующих компонентов пообъему ванны, а также на структуре титановыхсплавов [32].

В то же время азимутальное перемешивание ме-талла может приводить к негативным последстви-ям, в частности появлению пятнистой ликвации. Впервую очередь это относится к сталям и высоко-легированным сплавам, склонным к ликвации(ШХ15, ЭИ437БУ и др.) В данном случае прини-мают специальные меры для торможения цирку-ляции расплава. Например, рекомендуется перио-

дическое изменение полярности тока в соленоиде счастотой 0,07…0,017 Гц [17].

В целом эффективность применения электро-магнитного перемешивания при ВДП определяетсяв каждом отдельном случае для конкретного сплаваи типоразмера выплавляемого слитка.

Электрошлаковый переплав (ЭШП). ЭШП явля-ется благоприятным металлургическим процессомс точки зрения электромагнитного управления [33, 34].Прежде всего это связано с тем, что при ЭШП черезрасплавы шлаковой и металлической ванн протека-ет рабочий ток значительного уровня (десятки ки-лоампер), что позволяет использовать его для элек-тромагнитного управления. Важно и то, что элект-рошлаковый процесс характеризуется широким диа-пазоном режимов его устойчивого протекания.

Основными задачами электромагнитного воз-действия при ЭШП является повышение химичес-кой однородности выплавляемого металла и улуч-шение кристаллической структуры слитка. Крометого, магнитные поля позволяют воздействовать наособенности плавления расходуемого электрода,характер образования и отрыва капель электродно-го металла, траектории их движения в шлаковойванне и тем самым добиваться требуемых техноло-гических и металлургических эффектов [34].

Принцип электромагнитного воздействия приЭШП состоит во взаимодействии созданного спе-циальным устройством внешнего магнитного поляс электрическим током плавки, в результате чего врасплавах формируются объемные электромагнит-

Рис. 15. Схема магнитоуправляемой электрошлаковой плавки:1 – вакуумная камера; 2 – электрод; 3 – шлаковая ванна;4 – металлическая ванна; 5 – электромагнитная система; 6 –слиток; 7 – кристаллизатор

Т а б л и ц а 2 . Сравнительная характеристика структурыслитков титана, полученных разными способами ЭЛП [30]

Способ плавкиРазмер и характер-ная форма конечного

β-зерна, мм

Размер внут-ризеренных α-колоний, мкм

Толщина α-пластин в ко-лониях, мкм

С ЭМП рас-плава

6… 7(6 баллов),равноосное

70… 100(2 балла)

5… 7(2 балла)

Без переме-шивания

7… 12(9 баллов),

эллипсоподобное

80… 120(3 балла)

6… 10(3 балла)

39

ные силы, приводящие к силовому воздействию нарасплав. В зависимости от характеристик внешнегомагнитного поля в расплавах шлаковой и металли-ческой ванн можно создавать электровихревые те-чения или вибрацию расплава.

Уже в первых работах по ЭШП с наложениеммагнитных полей отмечали измельчение кристалли-ческой структуры слитка, сокращение расхода элек-троэнергии и длительности плавки [35, 36]. Затембыло обнаружено, что стационарное вращение рас-плава вокруг оси ванны, вызванное наложениемпродольного и радиального магнитных полей, мо-жет вызывать негативные эффекты – увеличениеглубины металлической ванны и нежелательное из-менение ее формы [37].

В работах [34, 38, 39] исследовано влияниевнешних магнитных полей на технологические иметаллургические особенности ЭШП титановыхсплавов. На основе проведенных исследований раз-работана технология магнитоуправляемой элект-рошлаковой плавки (МЭП) титановых сплавов(рис. 15).

Показано, что эффективной схемой электромаг-нитного воздействия при МЭП является импуль-сное воздействие на металлургическую ванну про-дольным магнитным полем. В этом случае магнит-ное поле взаимодействует с радиальной составляю-щей тока плавки. Такая схема позволяет реализо-вать в ванне как электровихревые течения, так ивибрацию расплава. При этом обеспечивается ин-тенсивное перемешивание жидкого металла и измель-чение кристаллической структуры слитка (рис. 16).Формирование однородной мелкозернистой струк-туры обеспечивает высокую технологичность метал-ла на стадии деформации и последующих переде-

лов, высокие значения его механических характе-ристик и работоспособность.

Заключение

МГД технологии находят все более широкое прак-тическое применение в различных металлургичес-ких процессах. Помимо решения технологическихзадач по транспортировке и дозированию распла-вов металла и шлака, воздействие внешними маг-нитными полями широко используют для интенси-фикации тепло- и массопереноса в плавильных агре-гатах и управления процессом кристаллизации ме-талла. Применение МГД эффектов в металлургиинацелено на улучшение свойств получаемых металлови сплавов, снижение их стоимости, получение новыхсвойств и материалов.

1. Верте Л. А. Магнитная гидродинамика в металлургии. –М.: Металлургия, 1975. – 288 с.

2. Повх И. Л., Капуста А. Б., Чекин Б. В. Магнитная гид-родинамика в металлургии. – М.: Металлургия, 1974. –240 с.

3. Верте Л. А. МГД-технологии в производстве черных ме-таллов. – М.: Металлургия, 1990. – 120 с.

4. Повх И., Баринберг А., Баринберг В. Профессии магнитнойгидродинамики // Наука и жизнь. – 1977. – № 6. –С. 40—46.

5. Дубоделов В. И. Состояние и перспективы развития ис-следований и разработок в области металлургической маг-нитной гидродинамики // Процессы литья. – 1998. –№ 3. – С. 36—43.

6. Магнитодинамические насосы для жидких металлов /В. П. Полищук, М. Р. Цин, Р. К. Горн и др. – Киев:Наук. думка, 1989. – 256 с.

7. http://www.niikhemz.com.ua/24.htm.8. Barglik J., Smagor A. Some aspects of electromagnetic stir-

ring during process of continual steel casting // Proc. ofthe 6th Intern. conf. on Electromagnetic processing of mate-rials EMP 2009 (Oct. 19—23, 2009, Dresden, Germany). –Dresden, 2009. – P. 684—687.

9. MULTIMAG – A MULTIpurpose MAGnetic field systemfor EMP / A. Cramer, J. Pal, Th. Gundrum, G. Ger-deth // Ibid. – Dresden, 2009. – P. 826—829.

10. http://www.icmm.ru/~lab4/download/mhdadvert.htm.11. Применение электромагнитного перемешивания в техно-

логии непрерывной разливки стали / И. Н. Шифрин,В. Г. Грачев, В. И. Плантус и др. // Сталь. – 2005. –№ 1. – С. 17—20.

12. Кудрин В. А. Внепечная обработка чугуна и стали. – М.:Металлургия, 1992. – 336 с.

13. Thomas B., Chaudhary R. State of Art in ElectromagneticFlow Control in Continuous Casting of Steel Slabs //Proc. of the 6th Intern. conf. Electromagnetic processing ofmaterials EMP 2009 (Oct. 19—23, 2009, Dresden, Germa-ny). – Dresden, 2009. – P. 9—14.

14. http://www.vniimetmash.ru/products/mnlz/mnlz.shtml.15. Kollberg S. Continius Cast Proc. 4 th Intern. Iron and steel

Congr. (London, 12—14 May, 1982). – London, 1982. –B5/1—B5/4.

16. Электрические промышленные печи: Дуговые печи и ус-тановки специального нагрева / Под. ред. А. Д. Свенчан-ского. – М.: Энергоиздат, 1981. – 296 с.

17. Тир Л. Л., Столов М. Я. Электромагнитные устройствадля управления циркуляцией расплава в электропечах. –М.: Металлургия, 1975. – 224 с.

18. Бабышкин Г. А., Деревянных А. А., Лазарев В. А. Ка-мерные электропечи-миксеры для алюминиевой промыш-ленности // www.therm.ru/60/60.files/60-11.htm.

19. http://www.npcmgd.ru/ (ООО «Научно-производствен-ный центр магнитной гидродинамики»).

20. Борисов В. Г. Управление структурой алюминиевых заго-товок при непрерывном литье с МГД перемешиваниемрасплава // Металлургия машиностроения. – 2009. – № 3. –С. 39—44.

21. Kim M., Kim J., Park J. Designing of Continuous CastingMachine for Near Net Shape Aluminium // Proc. of the6th Intern. conf. Electromagnetic processing of materials

Рис. 16. Макроструктуры титановых слитков ЭШП, выплавлен-ных без электромагнитного воздействия (а) и с ним (б)

40

EMP 2009 (Oct. 19—23, 2009, Dresden, Germany). –Dresden, 2009. – P. 323—325.

22. Мочалов П. П., Гецелев З. Н. Непрерывное литье с фор-мированием слитка электромагнитным полем // Цв. ме-таллы. – 1970. – № 8. – С. 62—63.

23. Bojarevics V., Roy A., Pericleous K. A. Magnetic Levitati-on of Large Liquid Volume // Proc. of the 6th Intern. Sci-entific Colloquium «Modelling for Material Processing»(Riga, Sept. 16—17, 2010). – Rigam, 2010. – P. 15—20.

24. Okumura T., Yamamoto K., Shibata M. Large Scale ColdCrucible Levitation Melting Furnace with Bottom TapingNozzle // Proc. of the 6th Intern. conf. Electromagneticproc. of materials EMP 2009 (Oct. 19—23, 2009, Dresden,Germany). – Dresden, 2009. – P. 521—524.

25. Electromagnetic separation of inclusions from molten copperby alternating electromagnetic field / M. Higuchi, H. Ambai,S. Shimasaki at al. // Proc. of the 6th Intern. conf. onElectromagnetic proc. of materials EMP 2009 (Oct. 19—23,2009, Dresden, Germany). – Dresden, 2010. – P. 86—89.

26. Taniguchi S., Yoshikawa N., Takahashi K. Application ofEMP to the separation of inclusion particles from liquidmetal // Proc. of the Joint 15th Riga and 6th PAMIR In-tern. conf. «Fundamental and Applied MHD» (Riga, June27—July 1, 2005). – Rige, 2005. – P. 55—63.

27. Электровихревые течения / В. В. Бояревич, Я. Ж. Фрей-берг. – Рига: Зинатне, 1985. – 315 с.

28. Ладохин С. В., Чернявский В. Б., Гладков А. С. Экспе-риментальное исследование распределения электромагнит-ных полей в кристаллизаторе для получения слитков вэлектронно-лучевых установках // Процессы литья. –2006. – № 1. – С. 17—22.

29. Панасюк Л. С., Ульянов В. Л., Явич В. Е. Электромаг-нитное перемешивание жидкого металла при электронно-лучевой плавке // Литье тугоплавких металлов. – Киев:ИПЛ АН УССР, 1970. – Вып 1. – С. 76—87.

30. Чернявский В. Б., Ладохин С. В., Гладков А. С. Пла-вильные тигли и кристаллизаторы с системами электро-магнитного перемешивания для электронно-лучевой плав-ки металлов и сплавов // Процессы литья. – 2005. –№ 1. – С. 48—55.

31. Effect of electromagnetic stirring on melt pool free surfacedynamics during vacuum arc remelting / P. Chapelle,

A. Jardy, J. Bellot, M. Minvielle. // J. of Materials Sci-ence. – 2008. – V. 43. – P. 5734—5746.

32. Effects of VAR Processing Parameters on Solidification Be-havior of Ti—10V—2Fe—3Al Alloy Ingot / Yang Zhijun, KouHongchao, Chang Hui at al. // Special Casting & Nonfer-rous Alloys. – 2010. – № 4. – P. 295—297.

33. Компан Я. Ю., Щербинин Э. В. Электрошлаковая сваркаи плавка с управляемыми МГД-процессами. – М.: Ма-шиностроение, 1989. – 272 с.

34. Протоковілов І. В. Магнітокерована електрошлаковаплавка багатокомпонентних титанових сплавів: Дис…канд. техн. наук / НАН України; Ін-т електрозварюванняім. Є. О. Патона. – Київ, 2006. – 178 с.

35. Дудко Д. А., Рублевский И. Н. Электромагнитное пере-мешивание шлаковой и металлической ванн при элект-рошлаковом процессе // Автомат. сварка. – 1960. –№ 9. – С. 12—16.

36. Трочун И. П., Черныш В. П. Магнитное управлениекристаллизацией при ЭШП // Свароч. пр-во. – 1965. –№ 11. – С. 3—5.

37. Разработка и исследование методов управления структу-рой кристаллизующегося слитка ЭШП путем наложениямагнитного поля / Б. Е. Патон, Б. И. Медовар, В. И. Ус,С. В. Томиленко // Пробл. спец. электрометаллургии. –1989. – № 4. – С. 3—7.

38. Компан Я. Ю., Назарчук А. Т., Протоковилов И. В.К вопросу интенсификации электромагнитного воздейс-твия при магнитоуправляемой электрошлаковой плавкетитановых сплавов // Современ. электрометаллургия. –2007. – № 4. – С. 3—7.

39. Компан Я. Ю., Протоковилов И. В., Назарчук А. Т.Магнитоуправляемая электрошлаковая плавка (МЭП) ти-тановых сплавов с дискретными воздействиями магнитныхполей // Материалы межд. конф. «Ti-2008 в СНГ» (18—21мая 2008, С.-Петербург). – СПб, 2008. – С. 96—99.



Новости металлургии Украины

Одним из крупнейших предприятий Украины по производ-ству стали, чугуна и проката является ОАО «Днепропет-ровский металлургический завод им. Петровского». Ежегод-но завод производит 1,23 млн т стали и 1,8 млн т чугуна. Порезультатам 2007 года ОАО «Днепропетровский метал-лургический завод им. Петровского» понёс убытки с размере14 млн грн.

В связи с убыточностью производства кислородно-конвер-терный цех перевели на дуплекс-процесс, который преду-сматривает значительно большее количество операций, посравнению с прежними технологиями. Но с другой стороны,дуплекс-процесс позволяет существенно снизить расход чу-гуна в процессе получения стали, а также в два раза сократитьрасход извести. Срок эксплуатации футеровки увеличивается при использовании методики дуп-лекс-процесса до 300 плавок.

Применение новой технологии требует увеличения расхода металлолома от 199 до 270 кг натонну стали, но при этом в переработку идет металлолом более низкого качества.

Основным стимулом для перехода предприятия на технологию дуплекс-процесса являетсяснижение затрат на производство стали. Использование методики дуплекс-процесса позволяетпроизводить сталь последовательно в двух сталеплавильных агрегатах.

http://www.kanwest-met.ru/

41

УДК 669.187.526.001.57

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЕ КОМПАКТИРОВАНИЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

В. А. Шаповалов, Ф. К. Биктагиров, В. Р. Бурнашев,В. И. Колесниченко, В. В. Степаненко, Н. В. Рейда,

О. В. Карускевич, Д. В. Ботвинко

Дан краткий анализ технологических схем изготовления прессованной заготовки из некомпактной шихты дляпоследующего переплава. Показаны перспективность и экономическая целесообразность прессования некомпактнойшихты путем сочетания процессов электронагрева и незначительных усилий прессования без использования мощногои дорогостоящего прессового оборудования. Описано устройство опытной установки, приведены пооперационнаятехнологическая схема прессования некомпактной шихты и основные технологические параметры процесса.

Brief analysis of process flow charts of producing a pressed billet of non-compact charge for next remelting is given.Shown are the challenges and economic rationality of pressing the non-compact charge by combination of processes ofelectric heating and negligible forces of pressing without application of powerful and expensive press equipment. Thedesign of a pilot installation is described, successive operational flow chart of pressing the non-compact charge and maintechnological parameters of the process are given.

Ключ е вы е с л о в а : компактирование; расходуемыйэлектрод; пуансон; матрица; регенерация; металлооборот

Разработка новых энергосберегающих и дешевыхтехнологий, а также соответствующего оборудова-ния для создания замкнутого производства метал-лических материалов является весьма актуальнойзадачей.

Несмотря на довольно высокий уровень совре-менного производства металлопродукции в процес-се ее реализации образуется и накапливается огром-ное количество отходов, что обусловлено как осо-бенностями технологии, так и техническими требо-ваниями к готовой продукции. Учитывая, что запоследние 40 лет образовался металлический фондв размере около 40 млрд т, легко представить мас-штабы накопления вторичных ресурсов, которыенеобходимо направить в металлооборот. Особенно этокасается дорогостоящих высокореакционных и туго-плавких металлов (титан, цирконий, ниобий и др.).

Так, например, при обработке титана резаниемв стружку уходит до 40 % металла, а при производ-стве титанового литья выход годного для изделийответственного назначения составляет всего лишь20…25 % [1]. За последнее время после мировогоэкономического кризиса возобновляется повышен-

ный интерес к титану, отличающемуся комплексомуникальных свойств, делающих его почти незаме-нимым в таких стратегически важных отраслях, какнефтегазовая, авиакосмическая, химическая и др.Страна, производящая (а таковой является Украи-на), но не потребляющая титан, превращается всырьевой придаток и титановый век для нее долгоне наступит [2].

В основной же массе отходы (и не только тита-новые) представляют собой кондиционный металл,который целесообразно возвращать в производстводля его оптимизации и соответствующего удешев-ления себестоимости готовой продукции, пол-ностью замкнув тем самым металлооборот.

Следует отметить, что определенная часть отхо-дов, особенно крупногабаритных, используется не-посредственно в плавильных агрегатах без предва-рительной подготовки. Однако существует целаягамма металлических материалов (стружка, обрезь,проволока, гранулированные порошки, губка и др.),дальнейшее использование которых без предвари-тельного компактирования или вообще невозмож-но, или крайне затруднено и требует недешевыхдополнительных технологических операций.

© В. А. ШАПОВАЛОВ, Ф. К. БИКТАГИРОВ, В. Р. БУРНАШЕВ, В. И. КОЛЕСНИЧЕНКО, В. В. СТЕПАНЕНКО, Н. В. РЕЙДА, О. В. КАРУСКЕВИЧ, Д. В. БОТВИНКО, 2011

42

Поэтому проблема компактирования указанныхматериалов с целью их максимального вовлеченияв металлоборот приобретает первостепенное значе-ние, а необходимость ее решения является эконо-мически обоснованной и целесообразной. Более то-го, попутно будет решена и немаловажная задачакомпактного транспортирования этих материалов кместу их дальнейшей переработки и рациональнойзагрузки в плавильные агрегаты.

Однако несмотря на обилие существующих но-вых способов компактирования металлических ма-териалов (холодное прессование, спекание, штам-повка, электроимпульсное брикетирование и пр.),они в силу ряда причин как технического, так иэкономического характера не могут обеспечить по-лучение качественных, крупногабаритных и деше-вых компактных заготовок, пригодных для даль-нейшего использования в металлобороте [3—6].

Среди основных недостатков нужно отметитьследующие: ограниченная длина получаемой заго-товки при прессовании в глуходонную матрицу, не-высокая плотность брикета при электроимпульсномкомпактировании, недостаточная прочность, нали-чие трещин и кривизны заготовок при холодномпрессовании. Более того, для получения массивныхзаготовок способом холодного прессования необхо-

димо создавать колоссальные механические усилияс удельным давлением прессования свыше 500 МПа,т. е. использовать крупногабаритное и дорогосто-ящее оборудование (10 млн дол. США).

В связи со сложившейся ситуацией в ИЭС им.Е. О. Патона НАН Украины предприняли попыткурешить эту проблему, в результате чего разработанауникальная, на наш взгляд, высокоэффективнаятехнология компактирования металлических мате-риалов, суть которой заключается в совмещениипроцессов прессования и электротермического наг-рева. Такое сочетание позволяет повысить пластич-ность компактируемого в специальной матрице ма-териала и существенно (на 2 порядка) уменьшитьусилия прессования. При этом исключается ряд тех-нологических операций, характерных для тради-ционных схем прессования (вакуумный отжиг,сварка и т. п.), повышается качество получаемыхзаготовок.

К преимуществам предлагаемой технологии, посравнению с зарубежными аналогами, следует от-нести возможность получения длинномерных икрупногабаритных заготовок, поскольку процессреализуется в проходной матрице с подводом токанепосредственно на формируемую заготовку, что всвою очередь сокращает электрические потери, по-вышает КПД и, соответственно, производитель-ность процесса компактирования.

Процесс осуществляется порционно в полунепре-рывном режиме, а нагрев каждой порции выполняютв два этапа: на первом – до температуры десорбциигазовых и редкофазных загрязнений, на втором –до температуры горячей деформации обрабатываемо-го материала, что способствует повышению качестваизделий и эффективности компактирования.

Особенно эффективна технология для компак-тирования дорогостоящих металлов и сплавов с вы-сокими значениями прочности и модуля упругости.При этом получают заготовки как сплошные, так иполые, которые в дальнейшем можно использоватьв компактном виде в качестве переплавных элект-родов, лигатур, раскислителей и т. д. в любых пла-вильных агрегатах.

Предложенную технологию отрабатывали наспециально созданной для этого опытной установ-ке, общий вид которой приведен на рис. 1. Были

Рис. 1. Общий вид опытной установки компактирования метал-лических материалов

Рис. 2. Заготовка, полученная из титановой стружки различныхвидов

43

определены оптимальные технологические пара-метры компактирования разнообразных металли-ческих материалов (сталь, чугун, алюминий, жа-ропрочные сплавы, титан и др.), отличающихся пофизическим свойствам (удельному весу, тепло- иэлектропроводности) [6—8 ]. При этом использова-ли разные размерность и гранулометрический сос-тав материалов.

На рис. 2 показан общий вид комбинированнойзаготовки, скомпактированной из титановой струж-ки различных видов и размеров, а на рис. 3 –четыре отдельные заготовки, полученные из трехфракций губчатого титана: 2…5; 5…12 и 10…30 мм.Рис. 4 демонстрирует заготовки из мелкой(ШХ16СГ) и крупной стружки жаропрочного спла-ва ЭП609-Ш.

В процессе исследований установлено, что по-лученные заготовки являются весьма прочными,что подтверждается воздействием на образцы удар-ной нагрузки 6,5…7,0 МПа, а их плотность состав-ляет 70…75 % теоретической (плотность монолит-ного металла), что достаточно для использованияв качестве расходуемых заготовок при дальнейшемпереплаве.

Установлено, что с уменьшением гранулометри-ческого состава любого металлического материалаувеличивается плотность скомпактированных заго-товок, что объясняется наличием большего коли-чества точек соприкосновения между мелкими час-тицами и, как следствие, более эффективным прог-ревом и локальным подплавлением в ходе компак-тирования. С увеличением размеров фракции необ-ходимо несколько повышать уровень подводимоготока и время нагрева каждой порции для достиже-ния гарантированной плотной структуры.

В процессе освоения технологии возникали оп-ределенные сложности, которые требовали как кон-структорских, так и технологических доработок. Кпримеру, нужно было устранить затруднения с по-дачей в зону компактирования крупной (без пред-варительного измельчения) и витой стружки, усо-вершенствовать электрическую схему (наличие од-

ного источника нагрева приводило к некоторой ас-симетричности компактирования), минимизиро-вать вероятность возникновения электродуговогоразряда в условиях подвижного токоподвода к фор-мируемой (компактируемой) заготовке и пр.

Накопленный опыт и выявленные закономер-ности при проведении экспериментов на опытнойустановке позволяют приступить к разработке болеесовершенного высокопроизводительного опытно-промышленного оборудования для компактирова-ния качественных и экономичных длинномерныхзаготовок со стабильными физико-механическимисвойствами по всему сечению из разнообразных ме-таллических материалов, таких как стружка, губка,порошки, гранулы, кусковая обрезь и пр.).

Технические характеристики установки электротермичес-кого компактирования

Компактируемый материал ....................титан, цирконий, сталь, жаропроч- ные сплавыВид шихты ..........................................стружка, губка, порошок, обрезьРазмер скомпактированных заготовок(электродов), мм:

диаметр..........................................200, 500высота ...........................................3000

Плотность полученных заготовок, %от теоретической (плотности монолита) ..70… 75Удельные усилия прессования, МПа ......5Плотность тока, А/мм2......................... 1,5Удельный расход электроэнергии,кВт⋅ч/кг .............................................0,8… 1,2Дозирование и подача компактируемогоматериала в матрицу.............................кассетная подача из ячейкового бункераАтмосфера при компактировании ...........нейтральная (аргон) вакуум, воздушная средаРасход охлаждающей воды, м3/ч ..........20Давление охлаждающей воды, МПа .......0,4Производительность установки,т/год..................................................3000

Рис. 3. Заготовки, скомпактированные из титановой губки раз-ных фракций

Рис. 4. Заготовки, скомпактированные из 100 % мелкой стальнойстружки стали ШХ15СГ (а) и крупной стружки жаропрочногосплава ЭП609-Ш (б)

44

В заключение следует подчеркнуть, что про-мышленное внедрение предложенной технологии исоответствующего оборудования позволит создатьзамкнутый (полный) цикл возврата в производстводорогостоящих вторичных ресурсов, что особенноактуально для крупных металлургических и маши-ностроительных предприятий. Срок окупаемостиоборудования составит 8…12 мес в зависимости отстоимости компактируемых материалов.

1. Регенерация отходов титанового литья в авиационном мото-ростроении / Б. Е. Патон, В. И. Лакомский, В. Н. Костя-ков и др. // Спец. электрометаллургия. – 1974. –№ 24. – С. 96—102.

2. Полькин И. С. Перспективные направления исследованийв области производства и применения титановых сплавовTi-2005 в СНГ. – Киев, 2005. – С. 20—30.

3. Плавка и литье титановых сплавов / Н. Ф. Аношкин,С. Г. Глазунов, Е. И. Морозов, В. В. Тетюхин. – М.:Металлургия, 1978. – 383 с.

4. Горячая штамповка и прессование титановых сплавов /Л. А. Никольский, С. З. Фиглин, В. В. Бойцов и др. –М.: Машиностроение, 1975. – 285 с.

5. Абрамова К. Б., Самуйлов С. Д., Фиглин Ю. А. Брике-тирование титановой стружки под воздействием короткихимпульсов электрического тока // Цв. металлы. – 1998. –№ 12. – С. 70—74.

6. Получение расходуемых электродов компактированиемтитановой губки под током / М. Л. Жадкевич, В. А. Ша-повалов, В. С. Константинов и др. // Современ. элект-рометаллургия. – 2005. – № 3. – С. 64—67.

7. Переработка стружки жаропрочной стали ЭП609-Ш спо-собом компактирования под током с последующим элект-рошлаковым переплавом / В. А. Шаповалов, В. Р. Бур-нашев, Ф. К. Биктагиров и др. // Там же. – 2009. –№ 3. – С. 43—45.

8. Пат. 7997 Україна, МПК С 22 В 1/248. Спосіб компак-тування металевої шихти / Б. Є. Патон, М. Л. Жадке-вич, В. О. Шаповалов та інш. – Опубл. 10.08.2007;Бюл. № 12.



ВСМПО-Ависма и Boeing развивают сотрудничество

Ural Boeing Manufacturing (UBM), cовместноепредприятие Boeing и ВСМПО-Ависмы, поставилопервую партию балок основной опоры шасси само-лета Next-Generation 737.

Балка основной опоры шасси самолета Next-Generation 737 является составной частью конст-рукции крыла, поддерживающей крепление опорышасси. Она состоит из двух частей – по однойдля каждого крыла. UBM надлежит производитьпервичную обработку штамповок, полученных отВСМПО-Ависмы, которые затем будут отправ-ляться на завод Boeing в Портленде для оконча-тельной механической обработки. Обеспечиваяоколо половины всего объема первичной обработкибалки основной опоры шасси, необходимой для737, производство на UBM дает возможность заводув Портленде поддерживать производственныемощности в соответствии с увеличивающимсяобъемом выпуска Next-Generation 737.

С 1997 г., когда Boeing заключила свой первыйконтракт с российским производителем титановойпродукции, ВСМПО-Ависма является партнеромBoeing и поставщиком штамповок и титановых де-талей посредством ряда долгосрочных договоров.

Компании уже имеют опыт успешного сот-рудничества. Ряд титановых деталей для новей-шего самолета 787 Dreamliner произведены сиспользованием сплава, совместно разработан-ного и интегрированного специалистами Boeing иВСМПО-Ависмы.

В июле 2009 г. компании Boeing и ВСМПО-Ависма открыли совместное предприятие UralBoeing Manufacturing, расположенное в ВерхнейСалде Свердловской области. UBM – это новоесовременное предприятие, осуществляющее меха-ническую обработку титановых штамповок дляBoeing 787 Dreamliner, самого технологичного са-молета в мире.

В ближайшие 30 лет компания Boeing намеренареализовать в России проекты общей стоимостьюв $27 млрд.

http://www.boeing.ru/

Источник фото: itar-tass.com

45

УДК 669.187.526.001.57

ЭШП ЭЛЕКТРОДОВ,СПРЕССОВАННЫХ ИЗ СТРУЖКИ АУСТЕНИТНЫХ

НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

В. А. Шаповалов, В. Р. Бурнашев, Ф. К. Биктагиров,А. П. Игнатов, Г. Ф. Мяльница, В. В. Степаненко,М. А. Брагин, В. Н. Пудиков, Д. В. Подъячев,Д. В. Ботвинко, Д. М. Жиров, А. В. Гнатушенко

Определены оптимальные технологические параметры компактирования аустенитной нержавеющей стружки в элек-троды для ЭШП. показана зависимость плотности электрода от гранулометрического состава стружки. Установленыоптимальные режимы ЭШП спрессованных электродов. Изучено качество полученного металла.

Optimum technological parameters of compacting the austenite stainless chips into electrodes for ESR are defined. Thedependence of electrode density on granulometric composition of chips was established. The optimum conditions ofESR of pressed electrodes were found. The quality of obtained method was studied.

Ключ е вы е с л о в а : стружка аустенитных нержавею-щих сталей; прессование под током; электроды ЭШП; ка-чество слитков

Среди нержавеющих сталей широкое распростра-нение в промышленности получили аустенитныестали типа 18-10. Оценивая энергозатраты произ-водства аустенитной нержавеющей стали за весь еежизненный цикл, авторы работы [1] установили,что в случае использования исходных материаловпри производстве 17 млн т/год без добавления вто-ричного сырья потребуется 9⋅1017Дж первичнойэнергии, а это приводит к выбросу 61 млн т СО.Частичное использование лома при выплавке сталипозволяет снизить расход энергии на 33 % (до4,4⋅1017Дж) и выброс СО на 32 % (до 29 млн т). Еслиже при производстве стали использовать только ееотходы (скрап), то потребление энергии снижается на67, а выброс СО – на 70 %.

Из этого следует, что переработка отходов нер-жавеющих сталей не только экономически выгодна,но и целесообразна экологически. Наиболее слож-ной в данном процессе является переработка струж-ки. Для ее переплава требуется предварительноекомпактирование как для уменьшения угара и без-возвратных потерь, так и для удобства транспорти-ровки и загрузки в плавильный агрегат.

Существуют различные способы компактирова-ния металлов (гидростатическое холодное электро-импульсное прессование, уплотнение взрывом, спе-канием, штамповкой и прокаткой), которые, однако,не позволяют с высокой степенью эффективности го-товить к переработке стружку высоколегированныхсталей и сплавов, в том числе нержавеющих [2, 3].

В ИЭС им. Е. О. Патона разработан способ исоздана опытно-промышленная установка для ком-пактирования стружки способом полунепрерывно-

го горячего прессования [4—6]. Эксперименты попрессованию различных материалов (титановаягубка, стружка стали ЭП-609, чугуна, алюминия идр.) показали перспективность утилизации метал-лических отходов предложенным способом.

Достоинством разработанного способа компак-тирования шихты под током, помимо возможностиполучения длинномерных заготовок, является угариз стружки остатков смазочно-охлаждающей жид-кости (СОЖ) при нагреве прессуемого металла довысоких температур. Это позволяет использоватьстружку без предварительной очистки от органи-ческих остатков механической обработки.

Стружка из смеси аустенитных сталей типаХ18Н9 и Х18Н10Т поставлялась предприятием«Зоря»—«Машпроект» (г. Николаев). После дроб-ления ее не промывали для удаления остатковСОЖ, а подвергали прессованию на заготовки ди-аметром 100 мм и длиной до 1000 мм. Режимы прес-сования следующие: электрический ток, пропуска-емый через шихту, составлял 10…12 кА, прилага-емое напряжение – 12…17 В. Масса одной порциистружки, загружаемой в матрицу установки прес-сования, равнялась 650 г, длительность ее прессова-ния – 3 с, удельный расход электроэнергии –0,5…1,0 кВт⋅ч/кг.

Отдельные порции стружки в процессе компакти-рования нагревались до температуры размягчения, аместами – до жидко-твердого состояния и приусилии прессования до 2,5 МПа надежно соединялисьмежду собой. В итоге получалась длинномерная свар-но-спрессованная заготовка, которая служила в ка-честве расходуемого электрода при ЭШП. В случаенеобходимости заготовки сваривали между собой спо-собом ручной сварки для получения расходуемыхэлектродов для ЭШП длиной до 1800 мм (рис. 1).

© В. А. ШАПОВАЛОВ, В. Р. БУРНАШЕВ, Ф. К. БИКТАГИРОВ, А. П. ИГНАТОВ, Г. Ф. МЯЛЬНИЦА, В. В. СТЕПАНЕНКО, М. А. БРАГИН, В. Н. ПУДИКОВ, Д. В. ПОДЬЯЧЕВ, Д. В. БОТВИНКО, Д. М. ЖИРОВ, А. В. ГНАТУШЕНКО, 2011

46

Плотность спрессованных из стружки нержавею-щих сталей электродов колебалась от 3,9 до 4,75 кг/см3,что составило 54…64 % плотности литого металла.Причем плотность скомпактированного металла вомногом зависит от степени измельчения стружки.При прессовании более мелкой стружки она выше(рис. 2). Из этого рисунка видно, что для стружкиразмером 10…25 мм оптимальным является расходэлектроэнергии на прессование, составляющий око-

ло 0,5…0,7 кВт⋅ч/кг. Дальнейшее увеличение токаи времени прессования с экономической точки зре-ния нецелесообразно.

Скомпактированную в электроды стружку нер-жавеющей стали переплавляли способом ЭШП вкристаллизаторе диаметром 175 мм. Плавки осу-ществляли по двум схемам: в глуходонный кристал-лизатор и с вытягиванием слитка из кристаллизатора.

В процессе ЭШП применяли шлаки АНФ-6 илисмесь шлаков АНФ6 и АН-295 в соотношении 1:2и поддерживали следующие режимы: I = 2,0…3,5 кА,U = 37…47 В (рис. 3 ). Производительность переплавасоставила 1,3…1,9 кг/мин.

В результате переплава получена опытно-про-мышленная партия слитков общей массой 350 кг(рис. 4). Масса слитков колебалась от 35 (выплавка

Рис. 1. Получение электродов: а – спрессованного ( L = 1000 мм);б – собранного из двух прессовок (L = 1880 мм)

Рис. 2. Зависимость плотности ρ спрессованной заготовки отудельного расхода электроэнергии Р: I – мелкая стружка 10…25 мм;II – крупная стружка 25…70 мм

Рис. 3. Электрошлаковый переплав спрессованных электродов

Рис. 4. Внешний вид опытно-промышленной партии слитков из нержавеющей стали, выплавленных из спрессованных электродов

47

в глуходонный кристаллизатор) до 62 кг (с вытя-гиванием слитка).

Из выплавленных слитков для изучения качестваполученного металла, определения химического соста-ва и металлографического анализа отобраны образцы.

Из табл. 1 видно, что содержание элементов ввыплавленном металле имеет отклонения от хими-ческого состава стали марки 12Х18Н9Т по углеро-ду, титану. Связано это с тем, что при переработкеиспользовали смесь стружки титансодержащей ста-ли Х18Н10Т и безтитановой стали 12Х18Н9. Ме-таллографические исследования темплетов, выре-занных из донной (рис. 5, а) и средней (рис. 5, б)частей слитка, установили, что металл плотный, безвидимых дефектов.

Механические испытания образцов выплавлен-ной стали показали, что ее свойства находятся впределах требований ГОСТ 977—88 (табл. 2).

На основании полученных результатов можносделать вывод, что переработка стружки путем еепрессования в расходуемый электрод с последую-щим ЭШП такого электрода позволяет из 100 %стружки получать качественный металл, а предло-женная схема является эффективной ресурсосбере-гающей технологией.

Выводы

1. Проведенные исследования компактированиястружки из нержавеющей стали показали, что эф-фективным способом получения длинномерныхэлектродов является комплексный способ электро-нагрева шихты с одновременным прессованием.

2. Определены оптимальные технологическиепараметры компактирования стружки.

3. Получены электроды диаметром 100 мм, дли-ной до 1800 мм из нержавеющей стали для их пос-ледующего переплава способом ЭШП.

4. Установлено, что плотность электродов зави-сит от гранулометрического состава стружки (чеммельче стружка, тем выше плотность электрода).

5. Определены оптимальные параметры ЭШПполученных электродов. Изучено качество выплав-ленного металла.

1. The energy benefit of stainless steel recycling / J. Jeremiah,B. K. Reck, T. Wang et al. // Реф. ж-л. Металлургия.Энергетические выводы переработки нержавеющей стали. –2009. – № 1. – 15Б10.

2. Абрамова К. Б., Самуилов С. Д. Метод брикетированияметаллической стружки // Рынок вторичных металлов. –2005. – № 2. – С. 50— 54.

3. Степанов С. И. Исследование процесса горячего прессо-вания и свойств деталей из стальной стружки: Автореф.дис… канд. техн. наук. – Киев, 1967. – 22 с.

4. Получение расходуемых электродов компактированиемтитановой губки под током / М. Л. Жадкевич, В. А. Ша-повалов, В. С. Константинов и др. // Современ. элект-рометаллургия. – 2005. – № 3. – С. 64—67.

5. Пат. 7997 Україна, МПК С22 В 1/248. Спосіб компакту-вання металевої шихти / Б. Є. Патон, М. Л. Жадкевич,В. О. Шаповалов та інш. – Опубл.10.08.2007; Бюл. № 12.

6. Переработка стружки жаропрочной стали ЭП609Ш спо-собом компактирования под электрическим током с после-дующим электрошлаковым переплавом / В. А. Шапова-лов, В. Р. Бурнашев, Ф. К. Биктагиров и др. // Совре-мен. электрометаллургия. – 2009. – № 3. – С. 43—45.



Т а б л и ц а 1 . Химический состав выплавленной нержавеющей стали

№ слиткаМассовая доля элементов, % Содержание газов, %

Ni Cr Ti Si Mn C [O] [N] [H]

1 9,8 17,0 0,3 0,67 1,3 0,11 0,016 0,049 0,0003

2 10,0 18,5 0,99 0,63 1,4 0,12 0,013 0,42 0,0003

3 10,4 18,4 0,24 0,61 0,57 0,15 0,016 0,039 0,0004

ГОСТ 977—98 8…11 17… 20 5С—0,7 — ≤2,0 ≤0,12 — — —

Таблица 2 . Механические свойства металла слитков нер-жавеющей стали 12Х18Н9Т

Металлσт σв δ Ψ KCU,

кДж/м2

МПа %

Выплавленный изстружки

229,1 468,7 50,9 64,3 800

Требования ГОСТ977—88

≥196 ≥441 ≥25 У32 У590

Рис. 5. Макроструктуры поперечного (а) и продольного (б)сечения слитков ЭШП нержавеющей стали

48

НА ШЛЯХУ ДО ІННОВАЦІЙНИХЛІКАРСЬКИХ ПРЕПАРАТІВ

Товариство з обмеженою відповідальністю «НаноТехнології в Медицині» (ТОВ «НаноМедТех»)створено у грудні 2009 р. з приватної ініціативи запідтримки президента Національної академії наукУкраїни академіка Б. Є. Патона для виконання пе-редових досліджень і розробок в області нано- та на-нобіотехнологій, спрямованих на створення інно-ваційних лікарських препаратів і систем діагностики.

Унікальним в ТОВ «НаноМедТех» є тіснавзаємодія різних наукових груп та інтегрованістьїх досліджень для вирішення складних медико-біологічних проблем. Компанія робить ставку наміждисциплінарні дослідження, які дозволять кра-ще розуміти властивості нанорозмірних матеріалівта різні аспекти їх взаємодії зі складними за своєюприродою біологічними системами. Внаслідокнаших досліджень будуть створені нові технологіїта методи діагностики і лікування хвороб. Для про-ведення наукових досліджень та розробок викорис-товується унікальне аналітичне та технологічне об-ладнання.

Лабораторія фізико-хімічного аналізу нанома-теріалів компанії забезпечує аналітичну підтримкуроботи технологічних підрозділів «НаноМедТех»,проводячи характеризацію нанооб’єктів, нанома-теріалів та наноструктур з використанням сучасногонаукового обладнання та передових методів і мето-дик. Використовуються методики, стандартизованіза ДСТУ, ISO та їх модифіковані аналоги.

Для організацій та приватних осіб на ко-мерційній основі лабораторія надає послуги з про-ведення дослідних та контрольних випробувань.

В лабораторії зосереджено найсучаснішеаналітичне обладнання, що перекриває весь спектрнаукових та інженерних досліджень (від нанотех-нологій до технологій виробництва) та потужнийлюдський капітал.

До матеріально-технічної бази лабораторії вхо-дять електронний скануючий мікроскоп Tescan Mira3 LMU, атомно-емісійний спектрометр для хімічно-го аналізу Shimadzu ICPE-9000, прилад для вимірю-вання розміру частинок Malvern Zetasizer Nano-ZS,спектрофотометр Shimadzu UV-3600 та системиприготування проб зразків.

Лабораторія колоїдної хімії створює агрегативностійкі колоїдні системи, що мають застосування вбіології, медицині, сільському господарстві. Дляцього використовується метод диспергування тастабілізації у водному середовищі продуктів елек-тронно-променевого осадження, а також класичніметоди хімічної конденсації. Розроблено методики,що дозволяють отримувати, залежно від умов син-тезу та застосованих стабілізаторів, колоїдні систе-ми з наночастинками різного розміру – від 5 до

50 нм. Наявне в лабораторії обладнання дозволяєвсебічно охарактеризувати отримані системи. Одинз напрямків роботи лабораторії полягає в отриманніколоїдних розчинів срібла та золота, що пов’язаноз їх застосуванням в біології та медицині.

Успішно проводяться дослідження бактерицид-них властивостей і противірусної активності отри-маних препаратів.

Основні задачі лабораторії такі:розробка нових методів отримання агрегаційно-

стійких колоїдних систем для застосування в меди-цині, фармацевтиці, сільському господарстві тощо,а також колоїдних наночастинок металів, колоїднихсистем наночастинки металів—біомолекули, нано-частинки металів—лікарський препарат, люмінес-центних квантових точок та їх кон’югатів з біомо-лекулами;

дослідження довготривалої стабільності отрима-них колоїдних систем та впливу на них фізичнихфакторів;

масштабування розроблених технологій до рівнянапівпромислового (1…10 л) та промислового (по-над 100 л) синтезу, розробка технологічних регла-ментів для синтезу колоїдних препаратів.

Електронний скануючий мікроскоп Tescan Mira 3 LMU

Атомно-емісійний спектрометр для хімічного аналізу ShimadzuICPE-9000

49

Використовуються методи як диспергування істабілізації у водному середовищі продуктів елек-тронно-променевого осадження, так і класичніхімічного синтезу.

Розроблені оригінальні методики синтезу ко-лоїдних наночастинок срібла та золота розміром5…50 нм в біологічно сумісних середовищах.

Успішно провадяться дослідження бактерицид-них властивостей і противірусної активності отри-маних препаратів.

Електронно-променева технологія одержаннянаночастинок металів у водорозчинній матриці ба-зується на одночасному випаровуванні електрон-ним променем у вакуумі металу та матеріалу мат-риці з подальшою їх конденсацією на підкладці.

Технологія дозволяє отримувати наночастинкирозміром від 15 до 100 нм. Переваги технології по-лягають в можливості синтезу наночастинок в не-органічних матрицях, комбінованих наночастинок,що складаються з атомів кількох металів, наност-руктурованих композиційних матеріалів. Техно-логія захищена патентами України. Для реалізаціїданої технології міжнародний Центр електронно-променевих технологій Інституту електрозварюван-ня ім. Є. О. Патона НАН України розробив та ви-готовив для ТОВ «НаноМедТех» сучасну двока-мерну установку.

Розроблено такі оригінальні запатентовані тех-нології хімічного синтезу:

колоїдних розчинів золота і срібла з наперед за-даним розміром наночастинок в діапазоні 2…100 нмв різних середовищах (в тому числі біологічносумісних);

колоїдних розчинів діоксиду церію;нанорозмірних гібридних матеріалів CeO2—алю-

мосилікатні нанотрубки.Серед розробок компанії – продукти у вигляді

мікропорошку з наночастинками срібла, міді,заліза; колоїдні розчини золота і срібла; крис-талічні порошки CeO2, отримані способом елект-ронно-променевого випаровування в вакуумі.

Розмір наночастинок металу становить 20…100 нм.Можуть бути використані в промисловості, сільсько-му господарстві, фармації.

Провадяться розробки нових органічних мікро-добрив класу халатів на базі природних фрагментівдікарбонових і оксикислот, біологічно активних ме-талів (залізо, мідь, магній, цинк, марганець, ко-бальт). Їх області застосування такі:

насінництво – стимуляція утворення насіннямедоносних, кормових і технічних культур (неко-реневе підживлення підвищує врожайність насінняна 20…60 %, нектаропродуктивність – на 20…100 %);

виноградарство, садівництво;антихлорозний засіб і засіб проти опадання

плодів цитрусових (збільшення вмісту цукру в пло-дах на 25…40 %);

квітникарство – підвищення виходу декоратив-ної квіткової продукції, вирощуваної гідропоннимспособом (кореневе і некореневе підживленняпідвищує сортність до 70…80 % еліти, вихід зрізузростає на 30…40 %);

Нанотехнології для сільського господарства. Мирозробляємо екологічно безпечні нанопрепаратидля позакореневого підживлення, регуляції росту ізахисту рослин; передпосівної обробки та захистунасіння; регуляції росту тварин і птиці; поліпшенняякості кормів.

Нанопрепарати відіграють роль мікродобрив,що підвищують накопичення біологічно-активнихречовин у рослинах, забезпечуючи підсилення їхстійкості проти несприятливих погодних умов.

Препарати на основі наночастинок срібла вико-ристовуються як засіб захисту рослин від різнихпатогенних мікробів, вірусів та грибків. Окрім того,срібло є ультрамікроелементом, що відповідає заполіпшення комплексного живлення рослин, підви-щення стійкості культур проти несприятливихкліматичних умов и стресів, сприяє боротьбі з хво-робами та шкідниками.

Залізо у вигляді наночастинок проникає черезповерхню листка в клітину рослини, де трансфор-мується в активні ферментні форми і яка відповідаєза фотосинтез та інші окислювально-відновлю-вальні процеси.

Розроблені компанією біоцидні препарати, вяких присутні наночастинки металів, протидіютьпатогенній мікрофлорі без порушення генома спад-ковості, цілеспрямовано регулюються процеси ме-таболізму поживних речовин и підвищують продук-тивність тварин за рахунок підвищення засвоюва-ності кормів. Метали у вигляді наночастинок, порядз високим бактерицидними властивості, мають істотноменшу токсичність, у порівнянні з солями металів, іне накопичуються в організмі людини и тварин.

Застосування фільтрів з наночастинками металів єдуже привабливим для інгібування процесів бродінняпри очищенні соків, молока та іншої рідкої продукції.

Наномедицина і нанофармакологія. Компанія ство-рює функціоналізовані наночастинки, здатні вико-нувати певні функції в біологічних системах. Нап-риклад, їх можна легко відстежити в організмі зафлуоресценцією, вони можуть мати суперпара-магнітні властивості, розсіювати світло. Це дозво-ляє використовувати їх для діагностики захворю-вань, адресної доставки та контрольованоговивільнення лікарських препаратів, терапії. Мидосліджуємо можливість використання «чистих» іфункціоналізованих неорганічних наночастинокдля терапії та діагностики; можливості підвищенняефективності традиційних ліків за рахунок нано-частинок (синергізм).

Наприклад, наночастинки срібла проявляютьантивірусні, антибактеріальні та ранозагоювальніефекти, наночастинки золота – протизапальні, ананочастинки CeO2 мають яскраво виражені анти-оксидантні, коригуючі та регенеративні властивостіі можуть стати основою нового покоління антиок-сидантних препаратів.

В. С. Єфанов

50

3-я МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ«HIGH MAT TECH»

3—7 октября в Киеве состоялась 3-я Международнаяматериаловедческая конференция, посвященная100-летию со дня рождения выдающегося ученогоВ. Н. Еременко. Организаторами конференции вы-ступили Национальная академия наук Украины,Фонд фундаментальных исследований Украины,Украинское материаловедческое общество, НТУУ«Киевский политехнический институт», Институтпроблем материаловедения им. И. Н. ФранцевичаНАН Украины, Национальный информационныйцентр по РП7 в Украине, ООО «ИНТЕМ» (Украина).Информационными партнерами конференции былижурналы «Вестник украинского материаловедческо-го общества» (Украина), «Порошковая металлургия»(Украина), «Наноструктурное материаловедение»(Украина), «Деформация и разрушения» (Россия).

Конференция проходила под патронатом Феде-рации европейских материаловедческих обществ,Европейского материаловедческого общества (EUREKA),Европейской ассоциации порошковой металлургии,Alloу Phase Diagam International Commission, MaterialsScience International Team (Германия). Конференциюспонсировали: Фонд фундаментальных исследованийУкраины, НТУУ «Киевский политехнический институт»,Институт проблем материаловедения им. И.Н. Фран-цевича НАН Украины, U.S. Army International Tec-hnology Center Е Atlantic (USAITC-A).

В работе конференции принимали участие около200 ученых, инженеров, преподавателей, научныхработников, аспирантов и студентов из ведущихмировых научно-исследовательских центров, уни-верситетов, НИИ, академий, научно-промышлен-ных объединений из 20 стран.

Конференцию открыли академики НАН Украи-ны В. В. Скороход и С. И. Сидоренко. Они поже-лали всем участникам успешной и плодотворнойработы, делового сотрудничества, поставили задачиконференции и изложили организационные вопросы.

Конференция состояла из двух секций.Тематика первой секции: фундаментальные основысовременного материаловедения; диаграммы состо-яния; поверхностные явления и высокотемператур-ная капиллярность; моделирование технологичес-ких процессов получения материалов и свойств сов-ременных материалов; порошковая металлургия;новейшие материалы на основе дисперсных частиц(порошков, волокон и др.), свойства, технологии;металлические материалы и технологии их полу-чения и обработки; наноматериаловедение, техно-логии и материалы.

Тематика второй секции: новейшие разработкив области создания полимерных материалов с улуч-шенными характеристиками и G-композиционныематериалы; керамика функционального и конст-рукционного назначения; оборудование и методикидля оценки свойств материалов; материалы меди-цинского назначения.

Ряд докладов, в частности оригинальное решениематериаловедческих задач путем использования на-нотехнологий и наноматериалов, вызвал оживлен-ные дискуссии.

Некоторые доклады, заинтересовавшие участ-ников конференции, были посвящены получениюновых конструкционных и функциональных материа-лов путем применения сварочных и родственных тех-нологий, например «Электронно-лучевая техно-логия твердо- и жидкофазных медицинских суб-станций с наноразмерной структурой» Б. А. Мов-чана (ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины); «Кдеградации металла паропроводов ТЭС» В. В. Дмит-рика, С. Н. Барташ (НТУ «ХПИ», УИПА, Харьков);«Актуальные проблемы пайки жаропрочных нике-левых сплавов» В. Ф. Хорунова, С. В. Максимовой(ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины); В. С. Жу-равлева «О применении ниобия в металлическихрасплавах для управления смачиванием ими неме-таллов и пайкой неметаллических материалов наоснове оксидов, нитридов и углерода» (Институтпроблем материаловедения им. И. Н. ФранцевичаНАН Украины, Киев); «Термодинамика жидко-фазного спекания композиционных материалов»А. Ф. Лисовского (Институт сверхтвердых мате-риалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, Киев);«Современное лабораторное и промышленное элек-тронно-лучевое оборудование для плавки металлови сплавов, получение композиционных материалови нанесение покрытий» В. В. Скорохода, Н. И. Гре-чанюка, Р. В. Минакова и др. (Институт проблемматериаловедения им. И. Н. Францевича НАНУкраины Киев, НПП «Электротяжмаш», Винница);«Диффузионная сварка разнородных материалов:технология и оборудование» А. В. Люшинского(ОАО «Раменское приборостроительное КБ», Ра-менское, Россия); «Гибридное лазерно-плазменноенапыление покрытий на основе титана в среде азота»Ю. С. Борисова, С. Г. Войнаровича, А. Н. Кислицыи др. (ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины); «Тех-нология получения ионно-плазменных покрытийстихиометрического состава на изделиях из инстру-ментальных материалов» В. В. Бендункевича (ФГОУВПО «Чувашский государственный университетим. И. Н. Ульянова», Чебоксары, Россия) и др.

Следует отметить существенно возросшее коли-чество докладов, посвященных различным спосо-бам нанесения покрытий, в том числе сделанныхучеными ИЭС им. Е. О. Патона. Наряду с устнымидокладами были представлены и стендовые – всего230 докладов и устных сообщений.

Уровень организации конференции был высоким,о чем свидетельствует возросшее, по сравнению спрошлой конференцией, количество ее участников.

В течение работы конференции ее участникиобменялись информацией, обсудили пути эффек-тивного решения материаловедческих проблем, ус-тановили деловые контакты, определили задачидля совместного решения.

При подведении итогов конференции участникиотметили ее актуальность и полезность, наметили пер-спективы дальнейшего научного сотрудничества.

В. В. Дмитрик

51

К 85-летию со дня рожденияВ. И. Лакомского

В октябре исполнилось85 лет Виктору Иосифо-вичу Лакомскому – из-вестному ученому в об-ласти специальной элект-рометаллургии и сварки,члену-корреспондентуНациональной академиинаук Украины, докторутехнических наук, про-фессору, лауреату Госу-дарственной премии Ук-раины, заслуженному де-ятелю науки и техники.

В. И. Лакомский ро-дился 11 октября 1926 г. в городе Краматорске До-нецкой области. В 1945 г. он окончил металлурги-ческий техникум в г. Новокузнецке Кемеровскойобласти, а в 1950 г. – Запорожский машиностро-ительный институт.

После окончания аспирантуры при Киевском по-литехническом институте в 1954 г. он защитил кан-дидатскую диссертацию и пришел в Институт ма-шиноведения и сельхозмеханики, где работал в дол-жности ученого секретаря.

С 1957 г. по настоящее время В. И. Лакомскийтрудится в Институте электросварки им. Е. О. Па-тона. В 1969 г. Виктор Иосифович защитил док-торскую диссертацию, в 1971 г. утвержден в ученомзвании профессора. В период с 1975 по 1979 гг. былзаместителем директора по научной работе инсти-тута «УкрНИИспецсталь». В 1998 г. ему присвоенозвание Заслуженного деятеля науки и техники.

Глубокие и обстоятельные научные исследова-ния В. И. Лакомского в различных областях тех-ники (металлургии, сварки, материаловедения и т. д.)снискали ему заслуженное признание и высокийнаучный авторитет. Он является автором ориги-нальных тонких методик исследования равновесиясистемы газ—жидкий металл при различных спосо-бах нагрева в широком диапазоне температур: отточки плавления до точки кипения металлов.

В. И. Лакомский впервые экспериментально об-наружил и теоретически обосновал существованиеявления плазменно-химического поглощения газовметаллами, а также доказал возможность легирова-ния металла азотом в широком диапазоне концент-раций непосредственно из газовой фазы.

Благодаря этим работам создано и с успехомразвивается целое научное направление – иссле-

дование закономерностей высокотемпературноговзаимодействия газов, находящихся в обычном ко-лебательном и возбужденном дугой и плазмой сос-тоянии, с жидкими металлами. Именно такой на-учный подход к решению реальных техническихзадач позволил в короткий срок разработать теоре-тические основы, технологию и оборудование, атакже внедрить в промышленность один из спосо-бов специальной электрометаллургии – плазмен-но-дуговой переплав металлов и сплавов. Эта рабо-та, проводившаяся под руководством академикаБ. Е. Патона, была отмечена в 1980 г. Государствен-ной премией Украины.

Разработка принципиально новых самоспекаю-щихся термохимических катодов и на их основеэлектродуговых источников тепла (дуготронов)способствовала созданию уникальной технологиидуговой сварки открытой дугой черных и цветныхметаллов с углеродными материалами. Эта техно-логия успешно используется при изготовлении мно-гоамперных контактных узлов электрометаллурги-ческих и электротермических агрегатов как в Ук-раине, так и за рубежом.

Нынешний этап научной деятельности В. И. Ла-комского связан с изучением физических свойств итехнологических аспектов производства термоант-рацита, что позволяет изменить конструкцию элек-трокальцинаторов и технологию производства тер-моантрацита.

Профессор В. И. Лакомский является органи-затором ряда научных подразделений института.В 1958 г. он создал лабораторию газов в металлах,в 1968 г. – отдел плазменной металлургии, в1979 г. – Запорожский отдел Института электрос-варки, а в 1995 г. – научно-инженерный центрплазменной технологии.

Виктор Иосифович проводит большую работупо воспитанию научных кадров. Под его руковод-ством подготовлено 11 кандидатов наук. Он прини-мает активное участие в научной жизни, выступает сдокладами и лекциями, является членом редколлегиижурнала «Современная электрометаллургия».

В. И. Лакомский опубликовал свыше 500 науч-ных трудов, среди которых более 300 статей, 8 мо-нографий и примерно 200 авторских свидетельстви патентов, полученных в различных странах мира.

Профессор В. И. Лакомский полон творческихсил и энергии, направленных на поиск новых ори-гинальных решений задач, стоящих перед специ-альной металлургией и сваркой.

НАШИ ПОЗДРАВЛЕНИЯ

52

В. И. Махненко – 80

В октябре академику НАН Украины ВладимируИвановичу Махненко исполнлось 80 лет. Послеокончания Одесского института инженеров морско-го флота в 1955 г. он начал трудовую деятельностьна судоремонтном заводе в г. Архангельске. Посту-пив в аспирантуру и успешно защитив кандидат-скую диссертацию, В. И. Махненко в 1964 г. при-шел в Институт электросварки им. Е. О. Патона.Здесь в 1973 г. он защитил докторскую диссертацию, в1978 г. был избран членом-корреспондентом, в 1990 г. –академиком НАН Украины. Жизненный путь В. И. Мах-ненко связан со сварочной наукой. Это годы пло-дотворных фундаментальных исследований, когдав полной мере проявились его неиссякаемое трудо-любие, целеустремленность, чувство нового, науч-ная интуиция. С 1975 г. Владимир Иванович воз-главляет в институте отдел математических методовисследования физико-химических процессов свар-ки и спецэлектрометаллургии. В. И. Махненковместе с учениками создана хорошо известная встране и за рубежом школа по математическому мо-делированию тепловых, диффузионных, деформа-ционных, электромагнитных и других физических яв-лений в сварке и родственных технологиях. Широкуюизвестность получили исследования В. И. Махненкопо кинетике многоосных сварочных напряжений идеформаций при сварке пластин, оболочек, стерж-невых систем, по расчету взаимодействия свароч-ных напряжений и деформаций с внешними экс-плуатационными нагрузками элементов сварныхконструкций. Под руководством В. И. Махненкоразработан пакет программ, позволяющих прогно-зировать комплекс физических параметров присварке новых конструкционных материалов, кото-рые определяют качество сварного соединения: раз-меры и форму зоны проплавления, химический сос-тав и структуру зоны проплавления, термическиециклы, микроструктуру и свойства ЗТВ, кинетикунапряжений, пластических деформаций и переме-щений в процессе сварочного нагрева, риск возник-новения горячих и холодных трещин, распределе-ние остаточных напряжений и их влияние на пре-дельную нагрузку при статических или переменныхнагружениях. На основе этих теоретических работсовместно с различными отраслевыми НИИ и про-мышленными предприятиями разработаны опти-мальные варианты конструктивных и технологичес-ких решений для ряда новых сварных конструкций.

В последние годы В. И. Махненко активно ра-ботает над актуальной проблемой оценки ресурса и

продления работоспособ-ности сварных конструк-ций и сооружений, в томчисле объектов энергети-ки Украины и магист-ральных трубопроводов.

Итогом плодотворныхразработок в этом направ-лении является моногра-фия «Ресурс безопаснойэксплуатации сварных со-единений и узлов совре-

менных конструкций»,опубликованная в 2006 г., а также государственнаяпремия Украины по науке и технике за 2008 г.

В. И. Махненко является автором более 360 пе-чатных работ, в том числе 12 монографий. Многиеего работы опубликованы в США, Англии и ФРГ.

Владимир Иванович щедро делится своими зна-ниями с молодежью и постоянно уделяет вниманиеподготовке научных кадров. С момента образова-ния в 1988 г. кафедры физической металлургии иматериаловедения Московского физико-техничес-кого института профессор В. И. Махненко читаетстудентам курс лекций «Прочность сварных конструк-ций и соединений». Под его руководством подготовле-ны два доктора и 20 кандидатов технических наук.

Плодотворную научную работу В. И. Махненкоуспешно совмещает с научно-организационной и об-щественной деятельностью, являясь руководителемсекции Научно-координационного совета по вопро-сам ресурса и безопасной эксплуатации конструк-ций, сооружений и машин НАН Украины, членомдвух специализированных советов, членом редкол-легии журнала «Автоматическая сварка». Под егоруководством в последние годы организован и про-веден ряд международных конференций по моде-лированию сварочных процессов.

В. И. Махненко награжден орденом Дружбынародов и медалями. Международное признаниезаслуг В. И. Махненко в сварочной науке нашлоотражение в избрании его членом Американскогообщества сварщиков (ASM) и членом Международ-ной федерации количественных неразрушающихметодов определения (QNDE). За значительныйвклад в развитие отечественной науки и техники внаправлении создания современных сварных конст-рукций и обеспечения ресурса их эксплуатацииВ. И. Махненко в 2004 г. присвоено почетное звание«Заслуженный деятель науки и техники Украины».

53

В. Н. Липодаеву – 70

Исполнилось 70 лет видно-му специалисту в областисварки высоколегирован-ных сталей и сплавов, док-тору технических наук, ве-дущему научному сотруд-нику ИЭС им. Е. О. Пато-на Владимиру Николаеви-чу Липодаеву.

После окончания Киев-ского политехнического ин-ститута в 1966 г. В. Н. Ли-

подаев был направлен в Институт электросваркиим. Е. О. Патона, где прошел путь от инженера дозаведующего научным отделом, а затем ведущегонаучного сотрудника.

Свою трудовую деятельность в институте Вла-димир Николаевич начал в лаборатории (позже от-деле) металлургии и технологии сварки высоколе-гированных сталей и сплавов, руководимым извес-тным ученым Н. И. Каховским. Им были изученыметаллургические особенности сварки особонизко-углеродистых коррозионностойких сталей, разра-ботаны ряд марок покрытых электродов для их свар-ки, освоено производство и внедрение электродов накрупных заводах химического машиностроения.

В 1973 г. В. Н. Липодаев защитил кандидатскуюдиссертацию. В 1977 г. ему присвоено ученое звание«старший научный сотрудник».

В последующие годы работы в ИЭС В. Н. Ли-подаевым был выполнен ряд оригинальных разра-боток: предложена технология сварки стабильноа-устенитных сплавов с использованием композитно-го металла шва и разработаны соответствующие сва-рочные материалы (покрытые электроды и порош-ковая проволока); разработаны экономнолегиро-ванные материалы для сварки без подогрева зака-ливающихся высокоуглеродистых металлов и раз-

нородных сталей для производства горно-шахтногооборудования; отработаны принципы модифициро-вания нитридами хромистых ферритных коррози-онностойких сталей с целью улучшения их свари-ваемости; разработана гамма материалов, ряд спо-собов и технологических процессов сварки высоко-легированных сталей и сплавов различных типовлегирования, позволяющих повысить коррозион-ную стойкость химической аппаратуры; выявленалибо уточнена природа локальных видов коррозии,в средах высокой агрессивности; обоснованы общиепринципы легирования и регулирования примесно-го состава высоколегированных конструкционныхсталей и металла швов, принципы построения элект-родных покрытий, керамических флюсов и порошко-вых проволок. Ряд разработок отмечен медалямиВДНХ СССР.

В 1987 г. В. Н. Липодаев защитил докторскуюдиссертацию. В течение 1988—1992 гг. он руководилнаучным отделом «Физико-металлургические про-цессы сварки среднелегированных высокопрочныхсталей». С 1982 г. В. Н. Липодаев руководит под-готовкой к выпуску журнала «Автоматическаясварка» – ведущего ежемесячного издания ИЭСим. Е. О. Патона. С его непосредственным участиемреализован ряд новаций, направленных на сохране-ние высокого имиджа журнала, его популяризациюи актуализацию с учетом современных требований.

Труд В. Н. Липодаева отмечен Почетной грамо-той НАН Украины.

В. Н. Липодаев – автор свыше 160 научныхработ, в том числе двух монографий и около 80авторских свидетельств на изобретения.

Искреннее признание коллег и друзей юбилярзаслужил благодаря своему высокому профессио-нализму, неиссякаемой деловой и творческойэнергии, порядочности и доброжелательности.

Б. Б. Федоровскому – 70

28 сентября 2011 г. испол-нилось 70 лет кандидатутехнических наук, дваждылауреату Государственнойпремии УССР в областинауки и техники Борису Бо-рисовичу Федоровскому.

Б. Б. Федоровский былодним из любимых учени-ков академика Б. И. Медо-вара. Он является яркимпредставителем команды«ЭШПистов» Институтаэлектросварки им. Е. О. Па-

тона. Вся жизнь Б. Б. Федоровского связана с нашиминститутом, где он проработал почти половину века.ББФ, как любя называл его Учитель и продолжаютназывать коллеги, – уважаем и в лабораторияхНИИ, и в заводских цехах Украины и России, Бол-гарии и Румынии, США, Индии и Китая. Это ува-жение основано и на высоком профессионализме на-шего коллеги, и на его замечательных человеческихкачествах – надежности, сме-лости, готовности прий-ти на помощь.

Научно-инженерная деятельность Б. Б. Федоров-ского связана с электрошлаковыми технологиями. Онвнес заметный вклад в создание технологий и оборудо-вания для ЭШП полых слитков, переплава тяжелых куз-

54

нечных слитков, различных видов литья. Его пре-восходные организаторские качества блестяще про-явились при организации проектирования и изго-товления электрошлаковых печей различных ти-пов, внедрении электрошлакового литья на различ-ных заводах страны.

С годами ББФ не утратил интереса к новому.И сегодня с пылом, чаще свойственным людям вдвое,а то и втрое моложе, он продолжает трудиться надразработкой новых электрошлаковых технологий,технических решений, вкладывать свои знания и опытв развитие электрошлаковых технологий традицион-

ного переплава расходуемых электродов и новых,с прямым использованием жидкого металла.

Гордость последних лет Института электросваркиим. Е. О. Патона – технология электрошлаковойнаплавки прокатных валков жидким металлом, –создана при активном творческом участии Б. Б. Фе-доровского и реализована на любимом заводе юби-ляра – знаменитом НКМЗ.

Традиционные пожелания добра, благополучияи здоровья коллеги ББФ дополняют пожеланиямиуспешного решения новых сложнейших задач ме-таллургии и машиностроения ХХI века.

Дирекция, коллектив сотрудников ИЭС им. Е. О. Патона, редколлегия журнала«Современная электрометаллургия» сердечно поздравляют наших юбиляров, желаютим здоровья, счастья и больших творческих успехов!

Коллектив Института электросварки им. Е. О. ПатонаНАН Украины, редколлегия и редакция журнала

«Современная электрометаллургия»горячо и сердечно поздравляют

заместителя директора по научной работе,доктора технических наук, академика НАН Украины

Сергея Ивановича Кучука-Яценкос высокой государственной наградой

УКАЗ

ПРЕЗИДЕНТА УКРАЇНИ № 845/2011

Про відзначення державними нагородами України з нагоди 20-річчя незалежності України

За значний особистий внесок у становлення незалежності України, утвердження їїсуверенітету та міжнародного авторитету, заслуги у державотворчій, соціально-економічній,

науково-технічній, культурно-освітній діяльності, сумлінне та бездоганне служінняУкраїнському народовіп о с т а н о в л я ю :

нагородити орденом князя Ярослава Мудрого IV ступеняКучука-Яценка Сергія Івановича – заступника директора Інституту електрозварювання

імені Є. О. Патона, академіка НАН України, м. Київ.

Президент України Віктор ЯНУКОВИЧ

55

ПамятиЛеонида Густавовича Пузрина

5 августа 2011 г. на 76-мгоду ушел из жизни прек-расный человек, скром-ный и интеллигентный,талантливый инженер,кандидат техническихнаук, старший научныйсотрудник Леонид Густа-вович Пузрин.

Родился Л. Г. Пузрин6 декабря 1935 г. в Киеве.После окончания в 1953 г.средней школы, а затем в1958 г. Киевского поли-

технического института по специальности «Техно-логия и оборудование сварочного производства» онс 1958 г. и до последних дней жизни трудился вИнституте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР.

Тяга и любовь к точным наукам у Леонида Пуз-рина проявились еще в школьные годы: не былоравных ему в решении сложных задач по матема-тике и физике ни в школе, ни в политехническоминституте.

С первых дней работы в Институте электросвар-ки Л. Г. Пузрин зарекомендовал себя вдумчивыми изобретательным экспериментатором. Поражалоего неравнодушие ко всему, что он делал, стремле-ние глубоко вникать в суть проблем, которые емуприходилось решать ежедневно. Им предложеныдесятки оригинальных изобретений в области свар-ки, пайки и специальной электрометаллургии.

В 1967 г. Л. Г. Пузрин блестяще защитил кан-дидатскую диссертацию. Проведенные им матери-аловедческие исследования в области соединенияжаропрочных хромоникелевых сталей и сплавовспособами дуговой, электронно-лучевой и диффу-зионной сварки позволили создать уникальные тех-нологии и оборудование для решения задач, свя-занных с повышением ресурса двигателей авиа-ционных и космических летательных аппаратов.

Леонид Густавович был творческой личностью,его научные интересы отличались большим разно-образием. Он является одним из разработчиков иисследователей технологий сварки без расплавле-ния основного металла: автовакуумной сварки дав-лением (АСД), прессовой сварки-пайки, получив-

ших применение в производстве биметалла, преци-зионных тонкостенных биметаллических труб дляэнергетического машиностроения.

Обнаруженное и изученное с его участием явле-ние самопроизвольной очистки поверхности метал-ла при нагреве в условиях ограниченного доступавоздуха послужило основой для АСД. Он предло-жил и довел до промышленного применения способавтовакуумной высокотемпературной некапилляр-ной пайки изделий, в том числе и биметаллических,практически неограниченных размеров (толстос-тенные биметаллические контейнеры массой до 100 тдля перевозки отработанного ядерного топлива, со-суды высокого давления, толстолистовой биметал-лический лист и др.). Им создан ряд новых про-цессов электрошлакового переплава и наплавки(неподвижный расходуемый электрод), нашедшихприменение в промышленности при изготовлениитермобиметалла, индукционное шлаковое и пор-ционное электрошлаковое литье для получениякрупнотоннажных слитков.

В 1972—1996 гг. Л. Г. Пузрин руководил лабо-раторией высокотемпературной пайки, разработкикоторой в виде технологий и специального обору-дования внедрены на ряде предприятий бывшегоСССР.

Как высокоавторитетный специалист в областипайки Леонид Густавович многие годы возглавлялсекцию «Пайка материалов» научного совета ГКНТСССР по проблеме «Новые процессы сварки и свар-ные конструкции». Л. Г. Пузрин автор более 150научных работ, авторских свидетельств и зарубеж-ных патентов на изобретения.

Свой богатый научный и жизненный опыт с при-сущим ему уважением к людям Л. Г. Пузрин неус-танно и щедро передавал своим молодым сотрудни-кам, помогал им советом и делом в подготовке изащите кандидатских диссертаций.

У Леонида Густавовича было много друзей, ко-торых он любил и которые любили и уважали егоза ум и порядочность, доброжелательность и на-дежность, за умение в трудную минуту ненавязчивои бескорыстно предложить свою помощь.

Cветлая память о Леониде Густавовиче навсегдасохранится в сердцах тех, кто его знал, имел счастьетрудиться рядом с ним, общаться.

56

ПамятиЕвгения Христофоровича Шахпазова

6 августа 2011 г. на 62-м году жизни скончался гене-ральный директор ФГУП «ЦНИИчермет им. И. П.Бардина», доктор технических наук, профессор Ев-гений Христофорович Шахпазов.

Евгений Христофорович Шахпазов родился 19 мар-та 1950 г. После окончания в 1972 г. Московскогоинститута стали и сплавов Е. Х. Шахпазов былнаправлен в ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, гдедо 1987 г. работал в лаборатории конвертерногопроизводства стали.

Под руководством Е. Х. Шахпазова проводи-лись работы на Новолипецком и Карагандинскомметаллургических комбинатах по развитию кисло-родно-конвертерного производства стали, предназ-наченной для получения важнейших видов метал-лопродукции – холоднокатаного автомобильноголиста и жести. Решались проблемы оптимизациитехнологии по всему циклу: выплавка—непрерыв-ная разливка—получение готовой металлопро-дукции. Разработаны научные основы технологи-ческих режимов производства конвертерной сталилистового сортамента, ориентированные на ресур-сосбережение, низкое содержание примесей и вы-сокое качество продукции, теоретические основыиспользования в сталеплавильном производстве но-вых шихтовых композиционных материалов.

С 1987 по 2003 гг. Е. Х. Шахпазов работал наответственных должностях в органах исполнитель-ной власти (ГКНТ СССР, Миннауки России, ГКНТРоссии, Минпромнауки России). Возглавляя са-мостоятельные управления, отделы, являясь замес-тителем руководителя департамента, курировал рядотраслей промышленности: металлургию, маши-ностроение, строительство, перспективные матери-алы. Е. Х Шахпазов организовал активную поддер-жку науки. Под его руководством и при непосред-ственном участии были разработаны соответствую-щие разделы Федеральных целевых научно-техни-ческих программ развития науки и техники, прис-воен статус государственных научных центровЦНИИчермет им. И.П.Бардина, ВНИИМЕТМАШ,ЦНИИТМАШ, Гинцветмет. Организованная под-держка дала возможность сохранить в кризисноевремя стратегический научный потенциал, создатьряд новых прогрессивных технологий.

С 2003 по 2005 г. Е. Х. Шахпазов работал за-местителем директора по научным вопросам и за-ведующим лабораторией физико-химии металлур-гических расплавов имени академика А. М. Сама-рина Института металлургии и материаловедения им.А. А. Байкова РАН. Под руководством Е. Х. Шах-пазова были выполнены работы по восстановлениюэкспериментально-производственной базы институ-та, поисковые исследовательские работы по созда-нию нового типа конструкционного материала, раз-работан процесс по внедоменному восстановлениюжелезосодержащих материалов.

С 2005 г. Е. Х. Шахпазов – генеральный ди-ректор ЦНИИчермет им. И. П. Бардина. Разрабо-танная им стратегия развития этого крупнейшего

научного центра ох-ватывает такие ма-гистральные науч-ные направления,как обеспечение ме-таллом нефтяной игазовой промыш-ленности, автомо-бильной промыш-ленности, железно-дорожного транспор-та, оборонных отраслей и высокотехнологичныхпроизводств, в том числе аморфных и нанокристал-лических материалов.

Е. Х. Шахпазов возглавляет комплексные бри-гады ЦНИИчермет им. И. П. Бардина по проблемеразработки и внедрения важнейших видов метал-лопродукции, в том числе трубного сортамента. Подего руководством разработана и выполняется«Межведомственная программа работ по освоениюновых видов и улучшению качества металлопро-дукции для ОАО «АВТОВАЗ» на период 2005—2010 гг.»,а также разработаны передовые технологии произ-водства нового поколения автолистовых материа-лов с уникальным сочетанием показателей прочнос-ти и пластичности.

Под руководством Е. Х. Шахпазова выполненряд фундаментальных исследований, позволившихна уровне молекулярных представлений создать но-вую концепцию строения шлаковых и металличес-ких расплавов. Это впервые дало возможность соз-дать методы точного прогнозирования типа и коли-чества неметаллических включений в слитках; всложных процессах современной ковшевой метал-лургии и непрерывного литья заготовок.

Разработаны теоретические принципы созданияпринципиально новых материалов, устойчивыхпротив разрушения в активных углеродсодержа-щих газовых средах.

Под руководством Е. Х. Шахпазова значительнорасширилась и обновилась экспериментальная базаЦНИИчермет. В январе 2010 г. был пущен экспе-риментальный уникальный плавильно-прокатныйкомплекс со станом горячей прокатки с ускореннымохлаждением.

В 2007 г. в ЦНИИчермет основан и регулярноиздается научно-технический журнал «Проблемычерной металлургии и материаловедения», главнымредактором которого являлся Е. Х. Шахпазов.

Е. Х. Шахпазов – известный ученый и органи-затор науки в области черной металлургии, теориии технологии металлургических процессов, конс-трукционных материалов на основе железа, авторболее 230 научных трудов, в том числе трех моног-рафий, свыше 30 патентов.

Е. Х. Шахпазов – лауреат премии Совета Ми-нистров СССР 1987 г. за решение проблемы про-изводства особо тонкой жести, в том числе с пок-рытием; Премии Правительства РФ 1999 г. за раз-работку технологии пассивации металлизованных

57

окатышей на Оскольском электрометаллургическомкомбинате; Премии Правительства РФ 2001 г. за соз-дание уникального композиционного материала наоснове первородной шихты; Премии ПравительстваРФ 2008 г. за создание и освоение комплекса новогоинжекционного оборудования.

Е. Х. Шахпазов – член Правительственной ко-миссии по вопросам развития металлургическогокомплекса, член Координационного совета по про-мышленной политике в металлургическом комплексепри Минпромторг России, председатель ученого и дис-

сертационного советов ЦНИИчермет им. И. П. Бар-дина, член экспертного совета ВАК, член редколлегийжурналов «Сталь», «Металлург», «Электрометал-лургия», «Современная электрометаллургия» и др.

Своей энергией и трудолюбием он заслужилбольшой авторитет и уважение специалистов метал-лургической отрасли.

Светлая память о Евгении ХристофоровичеШахпазове, человеке яркой судьбы и многограннойтворческой личности, надолго сохранится в сердцахтех, кто его знал и с ним работал.

К 100-летию со дня рождения М. К. Янгеля(1911-1971 гг.)

Выдающемуся ученому,Главному конструктру,руководителю и организа-тору работ по соданиюракетно-космической тех-ники, доктору техничес-ких наук, действитель-ному члену АН УССР и АНСССР, дважды ГероюСоциалистического ТрудаМихаилу Кузьмичу Янгелю25 октября исполнилось100 лет со дня рождения.Окончил МАИ им. Орджо-никидзе по специальности

«Самолетостроение» (1937) и Академию авиа-ционной промышленности СССР (1950).

Свой творческий путь Михаил Кузьмич начал вавиационной промышленности, работая конструк-тором, ведущим инженером. Затем выдвигался наруководящие должности, где в полной мере раск-рыл свой самобытный, яркий талант. Работалпомощником Главного конструктора, заместителемдиректора в КБ Н. Н. Поликарпова на заводе им.Менжинского (1935-1944), заместителем главногоинженера в ОКБ-155 А. И. Микояна (1944), ведущиминженером в ОКБ В. М. Мясищева (1945).

С 1950 по 1954 гг. трудился в НИИ-88 (нынеЦНИИмаш) директором и главным инженером.Участвовал в разработке проектов ракет Р-5, Р-7,руководил разработкой проектов прототипов ракетР-11, Р-12, занимался исследованиями в областиаэродинамики, баллистики, материаловедения и дру-гих проблем ракетной отрасли. С 1954 по 1971 гг. –Главный конструктор ОКБ-586 (КБ «Южное») вДнепропетровске. Именно здесь, возглавив моло-дой коллектив вновь созданного предприятия,М. К. Янгель стал основоположником нового на-правления в ракетостроении, заключающегося всоздании боевых ракет на высококипящих компо-нентах топлива с автономной системой управленияи применении высокозащищенных шахтных пуско-вых установок. Его первая ракета Р-12 послужилаосновой создания Ракетных войск стратегическогоназначения СССР и находилась на боевом дежур-стве более 30 лет. Всего было произведено 2300

ракет этого типа. За короткий период времени подего руководством были созданы ракетные комплек-сы Р-14, Р-16, Р-36, МР УР-100, Р-36М, каждыйиз которых отличался постоянно возрастающимтехническим совершенством и наращиванием бое-вой мощи. Параллельно на основе боевых ракет раз-рабатывались ракеты-носители «Космос», «Кос-мос-2», «Циклон-2», «Циклон-3», ракетный блоклунного корабля комплекса Н1-Л3, а такжекосмические аппараты серии «Космос», «Интеркос-мос», «Метеор», «Целина».

По заказам М. К. Янгеля в ИЭС им. Е. О.Патона выполнены десятки поисковых научно-исследовательских работ по сварке и пайкеразличных узлов из новых специальных сталей, вы-сокопрочных алюминиевых и титановых сплавов,циркония и других металлов и сплавов; контролюкачества, ремонту дефектов; разработке специа-лизированного оборудования для изготовлениякрупногабаритных пространственных конструкций,в том числе тонкостенных панелей из легких высо-копрочных алюминиевых сплавов, трубчатых иоболочковых изделий из тугоплавких и химическиактивных металлов.

За выдающиеся заслуги в создании ракетнойтехники М. К. Янгель стал лауреатом Ленинской(1960), Государственной (1967) премий и Премииим. С. П. Королева (1970). Труд М. К. Янгеляотмечен орденами Ленина (1956, 1959, 1961, 1969),Октябрьской Революции (1971) и другими высоки-ми правительственными наградами.

Сердце выдающегося ученого остановилось 25октября 1971 г., в день его шестидесятилетнегоюбилея.

Федерации космонавтики СССР и Украиныучредили медаль его имени. Стипендию М. К. Ян-геля получают лучшие студенты МАИ и ДНУ. Егоимя присвоено Государственному конструкторско-му бюро «Южное» (1991). Именем М. К. Янгеляназваны астероид и кратер на Луне, поселок в Ир-кутской области, пик на Памире, океанский сухо-груз, улицы в Москве, Киеве, Днепропетровске,Байконуре.

Память о Михаиле Кузьмиче Янгеле навсегдаостанется в истории.

58

Автор и название статьи№

журнала

Курапов Ю. А., Мовчан Б. А., Литвин С. Е.,Дидикин Г. Г., Романенко С. М. Влияниеконцентрации железа на адсорбционнуюспособность наночастиц оксидов железа впористой матрице NACl к кислороду воздуха 1

Мушегян В. О. Математическое моделированиеэлектронно-лучевой плавки молибдена 3

Мушегян В. О. Оптимизация технологииэлектронно-лучевой плавки молибдена методомматематического моделирования 4

Мушегян В. О. Электронно-лучевой переплавотходов чеканочного инструмента

2

Тригуб Н. П., Аснис Е. А., Березос В. А.,Северин А. Ю., Пискун Н. В., Статкевич И. И.Получение сплавов интерметаллида системы TiAlс добавками бора и лантана способом ЭЛПЕ 3

Тригуб Н. П., Березос В. А., Корнийчук В. Д.,Мосунов Ю. А. Получение высококачественныхслитков-слябов никеля способом электронно-лучевой плавки 2

Яковчук К. Ю., Рудой Ю. Э., Нероденко Л. М.,Оноприенко Е. В., Ахтырский А. О. Влияниекривизны поверхности подложки на структуру исвойства термобарьерных, конденсационных покрытий 1

ПЛАЗМЕННО-ДУГОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Жиров Д. М. Применение плазменно-дуговогожидкофазного восстановления металлов газамидля переработки комплексного сырья 3

Шаповалов В. А., Биктагиров Ф. К., Бурнашев В. Р.,Никитенко Ю. А. Плазменно-дуговой переплавзаготовки, скомпактированной из стружки сталиЭП609-Ш 3

Шаповалов В. А., Якуша В. В., Гниздыло А. Н.,Смалюх А. Р., Ботвинко Д. В. Влияниеперемещения плазменного источника нагрева наформирование структуры плоских монокристалловвольфрама 2ВАКУУМНО-ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВКА

Коледа В. Н., Илюшенко В. М., Биктагиров Ф. К.,Гнатушенко А. В., Лукьяненко Е. П. Рафиниро-вание металла при плавке меди и ее сплавов изотходов 1

Шейко И. В., Шаповалов В. А., Якуша В. В.,Микитенко Ю. А., Жиров Д. М. Охлаждаемыекристаллизаторы для формирования слитков сэлектромагнитным воздействием на расплав 4

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТАЛЛУРГИИ

Ахонин С. В., Кругленко М. П., Петриченко И. К.,Вржижевский Э. Л., Мищенко Р. Н., Селин Р. В.Влияние термического цикла сварки на структурныепревращения в сплавах системы Ti-Si-X 4

Григоренко Г. М., Лакомский В. В., Статкевич И. И.,Козин Р. В, Аснис Е. А., Пискун Н. В., Березос В. А.Зонная перекристаллизация литогоинтерметаллидного сплава на основе TiAl,легированного ниобием и хромом 2

УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ В 2011 г.


журнала

Уникальная технология ликвидации подводныхаварий нефте-, газопроводов, разработаннаяукраинскими учеными 1

ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Балицкий А. И., Медовар Л. Б. Некоторыепроблемы производства материалов длясовременного энергомашиностроения 1

Биктагиров Ф. К., Шаповалов В. А., Ефимов М. В.,Селютин А. А., Падалка В. Г. Повышение качествакрупных слитков 1

Зайцев В. А., Медовар Л. Б., Тищенко П. И.,Федоровский Б. Б., Журавель В. М. ПрименениеЭШП по двухконтурной схеме для получениясталемедных заготовок анодов дуговых печейпостоянного тока 2

Мужиченко А. Ф., Полещук М. А., Шевцов В. Л.Исследование особенностей тепловыделения вшлаковой ванне при электрошлаковом литьес приплавлением 2

Протоковилов И. В. О возможности измельчениякристаллической структуры полых титановыхслитков при магнитоуправляемой электрошлаковойплавке 4

Скрипник С. В. Получение крупногабаритныхтонкостенных отливок сложной формы сприменением электрошлаковой тигельной плавки илитья по газифицируемым моделям 3

Скрипник С. В., Чернега Д. Ф. Критерии выбораконструкции литейных форм для центробежногоэлектрошлакового литья 2

Федоровский Б. Б., Медовар Л. Б., Стовпченко А. П.,Журавель В. М., Саенко В. Я., Зайцев В. А.,Смолярко В. Б., Лебедь В. А. О новом способеЭШП крупногабаритных полых слитков 3

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ

Ахонин С. В., Кругленко М. П., Костенко В. И.Математическое моделирование процессарастворения кислородсодержащих тугоплавкихвключений в расплаве титана 1

Аснис Е. А., Лесной А. Б., Пискун Н. В.Рафинирование монокристаллов кремния привыращивании их способом электронно-лучевойбестигельной зонной плавки 3

Анис Е. А., Пискун Н. В., Статкевич И. И.Очистка кремния от фоновых и легирующихпримесей при электронно-лучевой бестигельнойзонной плавке 4

Березос В. А., Тригуб Н. П. Получение сплавов сэффектом памяти формы на основе титана способомэлектронно-лучевой плавки с промежуточнойемкостью 4

Курапов Ю. А., Литвин С. Е., Дидикин Г. Г.,Романенко С. М. Структура двухфазныхконденсатов Cu-NаCl, осаждаемых из паровой фазыв вакууме 2

59


журнал

Ковинский И. С., Крушинская Л. А., Мовчан Б. А.Структура и некоторые свойства конденсатовхлорида натрия, полученных электронно-лучевымиспарением с последующим осаждением в вакууме 1

Максюта И. И., Квасницкая Ю. Г., Лашнева В. В.Технологические процессы получения высокорафи-нированных медицинских сплавов на кобальто-хромовой основе 3

Никитенко Ю. А. Получение профилированныхслитков кремния для солнечной энергетики 1

Смирнов И. В. Некоторые особенности ионно-плазменной металлизации керамических порошков 2

РЕЦЕНЗИИ И НАУЧНЫЕ ДИСКУССИИ

Гасик М. И., Поляков О. И. Рецензия на научнуюмонографию В. П. Малышева, А. М.Турдукожаевой, Е. А. Оспанова, Б. Саркенова«Испаряемость и кипение простых веществ» 2

Рецензия на монографию М. И. Гасика, М. М. Га-сика «Электротермия кремния (физикохимия итехнология)» 3

ИНФОРМАЦИЯ

Ахонин С. В. Информация о 12-й Всемирнойконференции «Тi-2011» 3

Ахонин С. В. Международная конференция«Ti-2011 в СНГ» 2

Бакумцев Н. И. III Патоновские чтения—2010 1

Б. Б. Федоровскому – 70 4

В. И. Махненко – 80 4

В. Н. Липодаеву – 70 4

Григоренко С. Г. VI Всеукраинская научно-техническая конференция молодых ученых испециалистов «Сварка и родственные технологии» 3

Диссертация на соискание ученой степени 2

Дмитрик В. В. 3-я Международная конференция«High Mat Tech» 4

Єфанов В. С. На шляху до інноваційнихлікарських препаратів 4

Календарь конференций и выставок на 2011 г.(2-е полугодие) 2

К. А. Ющенко – 75 1

К 85-летию со дня рождения В. И. Лакомского 4

Непорожный Ю. В., Собко-Нестерук О. Е.,Чайка Н. В., Васюра В. Н., Третяк Н. Г.,Горчинский И. Е, Дубовая Т. И. Новыеконструкции вакуумных камер печей дляэлектронно-лучевой плавки 1

Новые книги 1

Памяти Евгения Христофоровича Шахпазова 4

Памяти Леонида Густавовича Пузрина 4

Российская титановая миссия 2

Рябцев А. Д., Троянский А. А. Рафинирование илегирование титана в процессе камерногоэлектрошлакового переплава 1

Рябцев И. А. Сессия научного совета по новымматериалам при комитете по естественным наукаммеждународной ассоциации академий наук 3

Чубов Л. Н., Григоренко Г. М., Лакомский В. В.Сравнительная оценка точности методов РФА иЭСА-ИСП при анализе состава флюсов 2

Указатель статей, опубликованных в 2011 г. 4


журнал

Костин В. А., Статкевич И. И., Аснис Е. А.,Григоренко Г. М., Лакомский В. В., Пискун Н. В.,Козин Р. В., Березос В. А. Фрактографическиеисследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зоннойперекристаллизации

3

Лакомский В. В., Помарин Ю. М., Григоренко Г. М.,Козин Р. В. Механизм азотирования жидкогометалла, покрытого шлаком, азотом из газовой фазы 3

Малашенко И. С., Ровков В. А., Куренкова В. В.,Белявин А. Ф., Федотов Д. А., Сычев В. К.Увеличение циклической долговечности монокри-сталлических лопаток из сплава ЖС36ВИ путемдробеструйной обработки их хвостовиковмикрошариками 3

Пискун Н. В., Богайчук И. Л., Аснис Е. А.,Григоренко Г. М., Статкевич И. И., Лакомский В. В.,Костин В. А., Козин Р. В., Березос В. А.Особенности структуры интерметаллидного сплавапосле зонной перекристаллизации 4

Протоковилов И. В. МГД технологии вметаллургии(Обзор) 4

Чубов Л. Н., Григоренко Г. М., Лакомский В. В.Контроль методом ЭСА-ИСП химического составафлюсов для специальной электрометал-лургии и сварки 1

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИИ ФЕРРОСПЛАВОВ

Григоренко Г. М., Грыцкив Я. П., Чубов Л. Н.,Грыцкив А. Я. Анализ железорудного концентратаметодом ЭСА-ИСП 3

Кирик С. Н., Маковецкая О. К. Ситуация иосновные тенденции на рынке стали и стальнойпродукции (2009-2010 гг.) 2

Синяков Р. В. Разработка технологии выплавки ивнепечной обработки стали с использованиемпрограммного комплекса «DesigningMelt»3 2

ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

Лакомский В. И., Пальти А. М., Юрченко Д. Д.Компьютерное моделирование тепловых и электри-ческих процессов в электрокальцинаторе 2

Шаповалов В. А., Биктагиров Ф. К., Бурнашев В. Р.,Колесниченко В. И., Степаненко В. В., Рейда Н. В.,Карускевич О. В., Ботвинко Д. В. Электротерми-ческое компактирование металлических материалов 4

Шаповалов В. А., Бурнашев В. Р., Биктагиров Ф. К.,Игнатов А. П., Мяльница Г. Ф., Степаненко В. В.,Брагин М. А., Пудиков В. Н., Подьячев Д. В.,Ботвинко Д. В., Жиров Д. М., Гнатушенко А. В.ЭШП электродов, спрессованных из стружкиаустенитных нержавеющих сталей

4

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аршук М. В., Микитчик А. В., Хижняк В. Г.,Карпец М. В. Титаноалюминидные покрытия настали 12Х18Н10Т с барьерным слоем нитридатитана 2

Григоренко Г. М., Пузрин Л. Г., Полещук М. А.,Пузрин А. Л. Биметаллические материалы иизделия, изготовляемые способом высокотемпера-турной некапиллярной пайки 3

60

Аршук М. В., №2

Аснис Е. А. №2,3(3),4(2)

Ахонин С. В., №1,2,3,4

Ахтырский А. О., №1

Балицкий А. И., №1

Бакумцев Н. И., №1

Белявин А. Ф., №3

Березос В. А., №2(2),

3(2),4(2)

Биктагиров Ф. К., №1(2),

3,4(2)

Богайчук И. Л., №4

Ботвинко Д. В., № 2,4(2)

Бурнашев В. Р., №3,4(2)

Васюра В. Н., №1

Вржижевский Э. Л., №4

Гасик М. И., №2

Гнатушенко А. В., №1,4

Гниздыло А. Н., №2

Григоренко Г. М., №1,2(2),

3(4),4

Григоренко С. Г., №3

Грыцкив А. Я. №3

Грыцкив Я. П. №3

Горчинский И. Е., №1

Дидикин Г. Г., №1,2

Дмитрик В. В., №4

Дубовая Т. И., №1

Ефанов В. С., №4

Ефимов М. В., №1

Жиров Д. М., №3,4(2)

Журавель В. М., №2,3

Зайцев В. А., №2,3

Мищенко Р. Н., №4

Мовчан Б. А., №1(2)

Мосунов Ю. А., №2

Мужиченко А. Ф., № 2

Мушегян В. О., №2,3,4

Мяльница Г. Ф., №4

Непорожный Ю. В., №1

Нероденко Л. М., №1

Никитенко Ю. А., №1,3

Оноприенко Е. В., №1

Падалка В. Г., №1

Пальти А. М., №2

Петриченко И. К., № 4

Пискун Н. В., №2,3(3),

4(2)

Подьячев Д. В., №4

Полещук М. А., №2,3

Поляков О. И., №2

Помарин Ю. М., №3

Протоковилов И. В., №4(2)

Пудиков В. Н., №4

Пузрин А. Л., №3

Пузрин Л. Г., №3

Ровков В. А., №3

Романенко С. М., №1,2

Рудой Ю. Э., №1

Рябцев А. Д., №1

Рябцев И. А., №3

Саенко В. Я., №3

Северин А. Ю., №3

Селин Р. В., №4

Селютин А. А., №1

Синяков Р. В., №2

Скрипник С. В., №2,3

Смалюх А. Р., №2

Смирнов И. В., №2

Смолярко В. Б., №3

Собко-Нестерук О. Е., №1

Статкевич И. И., №2,3(2),

4(2)

Степаненко В. В., №4

Стовпченко А. П., №3

Сычев В. К., №3

Тищенко П. И., №2

Третяк Н. Г., №1

Тригуб Н. П., №2,3,4

Троянский А. А., №1

Туренков Н. М., №3

Федоровский Б. Б.,

№2,3

Федотов Д. А., № 3

Хижняк В. Г., №2

Чайка Н. В., №1

Чернега Д. Ф., №2

Чубов Л. Н., №1,2,3

Шаповалов В. А., №1,

2,3,4(3)

Шевцов В. Л., №2

Шейко И. В., №4

Юрченко Д. Д., №2

Яковчук К. Ю., №1

Якуша В. В., №2,4

УКАЗАТЕЛЬ АВТОРОВ

НКМЗ завоевал дипломына одной из крупнейших выставок Европы

Посетители выставки больше всего интересовались уникаль-ными технологическими возможностями НКМЗ

Четыре диплома 17-й международной специализирован-ной выставки «Металл-Экспо-2011», состоявшейся в Москве,завоевал НКМЗ.

По данным пресс-службы завода, участниками выставки,входящей в пятерку крупнейших выставок Европы, стали640 компаний из 32 стран мира. В их число входят ведущиепредприятия черной и цветной металлургии, производителии поставщики металлургического оборудования.

Знакомясь с предложениями новокраматорцев, посетителимосковской выставки проявили наибольший интерес к уникаль-ным технологическим возможностям НКМЗ по изготовлениюкрупных поковок, валов, корпусов, крупногабаритного литья.

В итоге НКМЗ был награжден дипломами «За комплексную реконструкцию транспортного обо-рудования кислородно-конвертерного цеха №2» и «За разработку и изготовление стационарногомиксера МС-1300 для хранения жидкого чугуна» для ОАО «Новолипецкий металлургическийкомбинат».

Также краматорчане завоевали еще два диплома: «За разработку и внедрение на российскомрынке инновационного и высококачественного металлургического, прокатного и кузнечно-прессовогооборудования» и «За профессиональную презентацию продукции и услуг».

http://www.vp.donetsk.ua/ (28.11.2011)

61

ПОДПИСКА — 2012 на журнал «Современная электрометаллургия»

Украина Россия Страны дальнего зарубежья

на полугодие на год на полугодие на год на полугодие на год

160 грн 320 грн 900 руб. 1800 руб. 26 дол. США 52 дол. США

В стоимость подписки включена доставка заказной бандеролью.

Реклама публикуется наобложках и внутренних вклей-ках следующих размеров• Первая страница обложки(190 190 мм)• Вторая, третья и четвертаястраницы обложки(200 290 мм)• Первая, вторая, третья, чет-вертая страницы внутреннейобложки (200 290 мм)• Вклейка А4 (200 290 мм)• Разворот А3 (400 290 мм)• 0,5 А4 (185 130 мм)• 0,25 А4 (90 130 мм)

Технические требования к рекламным материалам• Размер журнала после обрези 200 290 мм• В рекламных макетах длятекста, логотипов и другихэлементов необходимо отступать открая модуля на5 мм с целью избежания потеричасти информации

Все файлы в формате IРС PC• Corell Draw, версия до 10.0• Adobe Photoshop, версия до 7.0• QuarkXPress, версия до 7.0• Изображения в формате TIFF,цветовая модель CMYK,разрешение 300 dpiСтоимость рекламы и оплата• Цена договорная

• По вопросам стоимости разме-щения рекламы, свободной пло-щади и сроков публикации просьбаобращаться в редакцию• Оплата в гривнях или рубляхРФ по официальному курсу• Для организаций-резидентовУкраины цена с НДС и налогомна рекламу• Для постоянных партнеровпредусмотрена система скидок• Стоимость публикации статьина правах рекламы составляетполовину стоимости рекламнойплощади• Публикуется только профильнаяреклама• Ответственность за содер-жание рекламных материаловнесет рекламодатель

Подписано к печати 25.11.2011. Формат 60 84/8. Офсетная печать.Усл. печ. л. 8,8. Усл. кр.-отт. 7,8. Уч.-изд. л. 9,6.Печать ООО «Фирма «Эссе». 03142, г. Киев, пр. Акад. Вернадского, 34/1.

© Современная электрометаллургия, 2011

РЕКЛАМА в журнале «Современная электрометаллургия»

Подписку на журнал «Современная электрометаллургия» можно оформить непосредственночерез редакцию или по каталогам подписных агентств «Пресса», «Идея», «Саммит», «Пресс-центр», KSS, «Блицинформ», «Меркурий» (Украина) и «Роспечать», «Пресса России»(Россия).

Контакты:тел./факс: (38044) 200-82-77;200-54-84; 205-22-07E-mail: [email protected]

62

corel ventura - untitled...Н., Селин Р. В. Влияние термического...

Documents