Вплив комбінованої вібрації з кавітацією та електромагнетним впливом на рафінування зерна литого алюмінійового стопу

О. М. Смирнов$^{1}$, Ю. П. Скоробагатько$^{1}$, М. С. Горюк$^{1}$, М. М. Ворон$^{1}$, А. Ю. Семенко$^{1}$, Д. І. Гойда$^{1}$, С. В. Семирягін$^{2}$

$^{1}$Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна
$^{2}$ТОВ Науково-виробниче підприємство «Дніпроенергосталь», вул. Експресівська, 6, 69008 Запоріжжя, Україна

Отримано: 06.04.2023; остаточний варіант - 13.04.2023. Завантажити: PDF

Останнім часом особливу увагу приділяють тим способам впливу на рідкіснометалеві середовища, які пов’язані з дією зовнішніх фізичних чинників. Істотну роль відіграє зовнішня енергія, яка вводиться у металевий розтоп, що приводить до стабілізації та гомогенізації його рідкого стану та структури загалом, а також її окремих складових. Максимальне поліпшення структури та підвищення механічних властивостей стопів і виробів з них досягається у разі комплексного оброблення — комбінування глибокого рафінування розтопу від шкідливих домішок (з використанням реаґентного оброблення, вакуумування тощо) з фізичним впливом на мікроугруповання в рідкому металі. У процесі виробництва заготовок для придушення та запобігання дефектам набули поширення різні технологічні прийоми накладання динамічних впливів у процесі заливання та затвердіння. Особливо висока ефективність динамічних впливів досягається у разі накладання на розтоп вібраційних імпульсів разом із реґламентованим примусовим перемішуванням. В основу дослідження закладено ідею використання явища лінійного пінч-ефекту для впливу його теплових і силових чинників на алюмінійовий розтоп під час його багаторазового циркуляційного прокачування через локальну зону із пониженим щодо атмосферного тиском.

Ключові слова: оброблення розтопу, фізичні поля, вібрація, пінч-ефект.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i07/0883.html

PACS: 46.40.Jj, 64.70.dj, 72.15.Cz, 81.30.Fb, 81.40.Ef, 83.60.N


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. V. P. Gonchar, Chernaya Metallurgiya, 2: 7 (1975) (in Russian).
  2. V. M. Servetnik, Yu. N. Yakovlev, and R. E. Fomin, Vliyanie Vneshnikh Vozdeystviy na Zhidkiy i Kristallizuyushchiysya Metall [Influence of External Influences on Liquid and Crystallizing Metal] (Kiev: AN USSR: 1983) (in Russian).
  3. S. Matijasevic, A. Smirnov, V. Zubov, and Yu. Petlk, Livarstvo, 5: 4 (1989).
  4. V. A. Ul’yanov, E. M. Kitaev, and A. A. Skvortsov, Protsessy Lit’ya, 6: 4 (1993) (in Russian).
  5. A. s. No. 59605 USSR, MKI S22V 9/00. B. S. Dolzhenkov, I. A. Partin, G. I. Kabanov and others (USSR) - Appl. 25.07.77; Published on 30.08.80. Bull. No. 32.
  6. Lj. Nedeljcovic, V. L. Pilyushenko, and A. N. Smirnov, Ironmaking and Steelmaking, 17, No. 6: 414 (1990).
  7. R. Ya. Yakobshe, O. V. Nosochenko, and V. N. Baranova, Protsessy Lit’ya, 3: 42 (1992) (in Russian).
  8. F. V. Nedopekin, Matematicheskoye Modelirovanie Gidrodinamiki i Teplomassoperenosa v Slitkakh [Mathematical Modelling of Hydrodynamics and Heat and Mass Transfer in Ingots] (Izhevsk: Izdatel’stvo Izhevskogo Universiteta: 1995) (in Russian).
  9. V. A. Pozdeev, N. M. Beskaravaynyy, and V. G. Kovalev, Impul’snye Vozmushcheniya v Gazozhidkostnykh Sredakh [Impulse Perturbations in Gas-Liquid Media] (Kiev: Naukova Dumka: 1988) (in Russian).
  10. M. G. Sirotyuk, Moshchnye Ul’trazvukovye Polya [Powerful Ultrasonic Fields] (Moskva: Nauka: 1968), p. 167 (in Russian).
  11. V. V. Sobolev, Metally, No. 5: 52 (1989) (in Russian).
  12. I. A. Chernyshev, Liteynoe Proizvodstvo, 10: 13 (1953) (in Russian).
  13. Yu. A. Samoylovich, Kristallizatsiya Slitka v Elektromagnitnom Pole [Crystallization of an Ingot in an Electromagnetic Field] (Moskva: Metallurgiya: 1986) (in Russian).
  14. Continuous Casting. The application of Electromagnetic Stirring (EMS) in the Continuous Casting of Steel (Ed. J. J. Moor) (Michigan: 1984), vol. 3, p. 110.
  15. A. N. Smirnov, V. L. Pilyushenko, and A. A. Minaev, Protsessy Nepreryvnoy Razlivki [Continuous Casting Processes] (Donetsk: Donetskiy Natsional’nyy Tekhnicheskiy Universitet: 2002) (in Russian).
  16. G. Vives and C. Perry, Int. J. Heat-Mass Transfer, 29, No. 1: 21 (1986). Crossref
  17. Zh. P. Birat and Zh. Shone, Dostizheniya v Oblasti Nepreryvnoy Razlivki Stali [Achievements in the Field of Continuous Casting of Steel] (Moskva: Metallurgiya: 1987), p. 98 (in Russian).
  18. V. A. Efimov and A. S. El’darkhanov, Fizicheskie Metody Vozdeystviya na Protsessy Zatverdevaniya Splavov [Physical Methods of Influencing the Processes of Solidification of Alloys] (Moskva: Metallurgiya: 1995) (in Russian).
  19. A. N. Smirnov, Yu. V. Pettik, and L. S. Mirzoyan, Khimicheskoe i Neftyanoe Mashinostroenie, 9: 31 (1992) (in Russian).
  20. J. Campbell, Int. Metals Rev., 2: 71 (1981). Crossref
  21. Ya. B. Unigovskiy, Stal’, 10: 22 (1992). Crossref
  22. A. N. Smirnov. S. V. Pil’guk, and A. A. Troyanskiy, Izvestiya Vuzov. Chernaya Metallurgiya, 6: 16 (1989) (in Russian).
  23. Fizicheskaya Ehntsiklopediya [Physical Encyclopaedia] (Ed. A. M. Prokhorov) (Moskva: Bol’shaya Rossiyskaya Ehntsiklopediya: 1993), vol. 3 (in Russian).
  24. Fizicheskaya Ehntsiklopediya [Physical Encyclopaedia] (Ed. A. M. Prokhorov) (Moskva: Bol’shaya Rossiyskaya Ehntsiklopediya: 1990), vol. 2 (in Russian).
  25. V. I. Dubodelov, N. A. Slazhnev, V. N. Fikssen, Yu. P. Skorobagat’ko, A. D. Podol’tsev, and I. N. Kucheryavaya, Protsessy Lit’ya, No. 4: 58 (2006) (in Russian).
  26. Ehlektrotermicheskoye Oborudovanie [Electrothermal Equipment] (Ed. A. P. Al’tgauzen) (Moskva: Ehnergiya: 1980) (in Russian).
  27. A. V. Aref’ev, G. G. Popov, and M. Ya. Stolov, Ehlektrotekhnicheskaya Promyshlennost‘. Seriya Ehlektrotermiya, Iss. 6: 223 (1981) (in Russian).
  28. V. I. Dubodelov, N. A. Slazhnev, V. N. Fixsen, Y. P. Skorobagatko, A. D. Podoltsev, and I. N. Kucheryavaya, Proc. of 5th Int. Symposium on Electromagnetic Processing of Materials ‘EPM 2006’ (Sendai: 2006), p. 265.
  29. V. Dubodelov, V. Fikssen, M. Slazhniev, M. Goryuk, Iu. Skorobagatko, E. Seredenko, and O. Yashchenko, Proc. of 8th Int. Conference on Electromagnetic Processing of Materials ‘EPM 2015’ (Cannes: 2015), p. 601 (in Russian).
  30. M. V. Mal’tsev, Metallografiya Promyshlennykh Tsvetnykh Metallov i Splavov [Metallography of Industrial Non-Ferrous Metals and Alloys] (Moskva: Metallurgiya: 1970) (in Russian).