Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Введение

В настоящее время наметилась тенденция в развитии техники и технологии обработки цветных металлов по переходу от дискретных к непрерывным и совмещенным процессам литья и прокатки. Это позволяет существенно повысить производительность установок, качество продукции, обеспечить существенную экономию дорогостоящих материалов, улучшить технико-экономические показатели. Непрерывными и совмещенными процессами в мире производят 95% медной проволочной заготовки и лишь 5% методом прокатки на сортовом стане. При этом примерно половина всего объема производства рафинированной меди перерабатывается в проволочную заготовку или катанку диаметром от 8 до 20 мм для последующего производства проволоки, кабеля и других проводников тока.

1. Актуальность темы

Актуальной задачей является изучение распределения зерен в структуре при непрерывной разливке меди и ее кристаллизации. Так же изучение явления смещенных центров кристаллизации и объяснение механизма его появления.

2. Цель и задачи исследования

Целью работы является усовершенствование методов разливки меди, а также разработка новых технологий термической обработки заготовок.

Основные задачи исследования:

  • Разработка новых методов разливки.
  • Анализ возможности выполнения более экономных совмещенных процессов разливки и прокатки.

    Объектом исследования являются образцы непрерывнолитых медных заготовок различных диаметров.
  • 3. Изучение особенностей формирования структуры в медных заготовках

    Были исследованы образцы непрерывнолитых заготовок из меди марки М1 диаметром 8, 12,5, 16 и 20 мм. В ходе выполнения работы с помощью биологического микроскопа изучались макро- и микроструктуры, также при помощи него измерялись размеры зерен. Микротвердость зерен медных заготовок измерялась на микротвердомере марки ПМТ-3. На рисунках 1 и 2 представлены макроструктуры в поперечном и продольном сечении заготовок диаметром 8 (а), 12,5 (б), 16 (в), 20 (г) соответственно.

    Образец диаметром 8 мм Образец диаметром 12,5 мм Образец диаметром 16 мм Образец диаметром 20 мм

    Рисунок 1 – Макроструктура в поперечном сечении заготовок диаметром 8 (а, ×4,5), 12,5 (б, ×3), 16 (в, ×2), 20 (г, ×1,5), мм

    Из приведенных рисунков видно, что почти вся структура состоит из столбчатых зерен и лишь в центре образцов присутствуют мелкие зерна. Это свидетельствует о том, что охлаждение заготовок осуществлялось быстро от краев к центру, в котором охлаждение замедлилось.

    Образец диаметром 8 мм Образец диаметром 12,5 мм Образец диаметром 16 мм Образец диаметром 20 мм

    Рисунок 2 – Макроструктура в продольном сечении заготовок диаметром 8 (а, ×3), 12,5 (б, ×2,5), 16 (в, ×2,5), 20 (г, ×2,5) мм

    При детальном рассмотрении можно заметить, что на некоторых образцах наблюдается смещение центра кристаллизации. Это объясняется тем, что возможно кристаллизатор имел неравномерную температуру. Для выяснения причины такого распределения зерен в структуре были измерены размеры зерен и их микротвердость. Результаты замеров приведены в таблице 1.

    Таблица 1 – Размеры зерен в продольном направлении и микротвердость (0,2 Н) меди в зависимости от диаметра заготовки
    Диаметры заготовки, мм Размеры зерна, мм Микротвердость, Н/мм2
    Размах значений Среднее значение Размах значений Среднее значение
    Длина Ширина Длина Ширина
    8 0,3-0,5 0,2-0,4 0,4 0,3 628-598 613
    12,5 0,7-1,05 0,2-0,35 0,88 0,28 644-598 621
    16 1,0-1,3 0,4-0,8 1,15 0,6 613-584 598
    20 2,1-3,1 0,5-0,7 2,6 0,6 598-570 584

    Из таблицы видно, что с увеличением диаметра непрерывнолитых заготовок увеличивается размер зерна, а микротвердость снижается. Снижение твердости с увеличением диаметра заготовки объясняется замедлением кристаллизации в заготовках с большим сечением в сравнении с заготовками, которые имеют меньший диаметр.

    Выводы

    Таким образом, были исследованы особенности формирования структуры в непрерывнолитых медных заготовках разного сечения, и установлено, что с увеличением диаметра заготовки увеличивается размер формируемого зерна и такие зерна имеют меньшее значение микротвердости. Также было установлено явление смещения центра кристаллизации (рис.2 в, г), что объясняется неравномерностью охлаждения медной заготовки в кристаллизаторе.

    Список источников

    1. Суровый Э. П. Окисление наноразмерных пленок меди аммиаком/ Э. П. Суровый, Н. В. Борисова, С. П. Говорина, Л. Н. Бугерко// Вестник Кемеровского государственного университета: журнал. - Кемерово, 2008. - с. 54.
    2. Борисова Н. В. Закономерности изменения свойств пленок меди в процессе термообработки/ Н. В. Борисова, Э. П. Суровый, И. В. Титов// Вестник Кемеровского государственного университета: журнал. - Кемерово. 2008. - с. 54.
    3. Структурные и фазовые превращения/ [Пугачева Н. Б., Панкратов А. А., Фролова Н. Ю.]//Металлыы. - 2006.-#3 - с. 65-75
    4. Варлимонт Х. Мартенситные превращения в сплавах на основе меди, серебра и золота/ Х. Варлимонт, Л. Дилей. - М.: Наука, 1980. - 208 с.
    5. Пресняков А. А. Превращения в твердом состоянии, технологические свойства/ Пресняков А. А., Червякова В. В., Дуйсемалиев У. К. - М.: Металлургия, 1969. - 120 с.