Анотація до роботи:

Чаплянко С.В. Вібролиті корундошпінельні і корундопериклазові тиглі для плавки жароміцних сплавів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2005.

Дисертацію присвячено питанню розробки технології вібролитих випалених корундошпінельних і корундопериклазових тиглів, призначених для плавки жароміцних сплавів в індукційних печах в умовах швидкого нагріву та охолодження, а також ерозійного впливу сплавів, що виплавляють. Встановлено вплив високих температур і часу витримки на розпад твердих розчинів Al₂O₃ в плавлених алюмомагнезіальних шпінельних матеріалах з вмістом MgO / Al₂O₃ від 25,50 / 72,80 до 9,98 / 89,18 %. Встановлено оптимальну кількість і склад добавки плавленого шпінельного матеріалу, що дозволяє отримувати корундошпінельні тиглі з високими показниками властивостей. Встановлено кількість і співвідношення ефективної розріджуючої добавки для інтенсифікації вібролиття, закономірності утворення і відновлення структур та коагуляційно-кристалізаційний характер структуроутворення в зернистих корундошпінельних масах при використанні диспергуючих глиноземів марки ADS, ADW фірми „Алматіс”. Встановлено оптимальну кількість і зерновий склад плавленого периклазу, що забезпечує отримання корундопериклазовових тиглів із заданим фазовим складом і високими показниками властивостей. Розроблено технологію і впроваджено виробництво та використання вібролитих випалених корундошпінельних і корундопериклазових тиглів.

На підставі аналізу літературних даних і результатів виконаних досліджень вирішено науково-практичну задачу отримання вібролитих швидкозмінних випалених корундошпінельних і корундопериклазових тиглів, що використовують для індукційної плавки жароміцних сплавів.

1. Встановлено залежність розпаду твердих розчинів Al₂O₃ в плавлених алюмомагнезіальних шпінельних матеріалах з вмістом Al₂O₃ від 72,80 до 89,18 % і показано, що величина розпаду більшою мірою залежить від температури, ніж від часу термообробки. З підвищенням вмісту Al₂O₃ в твердому розчині збільшується виділення тонкокристалічного корунду, що призводить до зміни складу шпінельного матеріалу.

2. Дослідженнями за визначенням впливу кількості і зернового складу плавленого шпінельного матеріалу на властивості корундошпінельних зразків встановлено, що шлакостійкість максимальна при добавці шпінельного матеріалу в кількості 30 мас.%. Раціональним, з погляду отримання термо- і ерозійностійких виробів, є введення шпінельного матеріалу фракції 2 - 0,5мм в кількості 10 мас. % і меншої від 0,5 мм в кількості 20 мас. %.

Дослідженнями процесів фазо- і структуроутворення в шпінельному матеріалі при дії високих температур встановлено його оптимальний хімічний склад: збільшення вмісту Al₂O₃ в шпінельному матеріалі приводить до зниження відкритої пористості з 18,7 до 16,7 %, збільшення межі міцності при стиску з 98,1 до 167,9 МПа і термостійкості при 950С-вода від 5 до більш 20 теплозмін корундошпінельних зразків.

Дослідженнями процесів фазо- і структуроутворення в корундопериклазових зразках встановлено, що введення периклазу фракції меншої від 1 мм в кількості 6 мас.%, при співвідношенні фракцій 1 - 0,2 мм і меншої від 0,2 мм як 50/50, забезпечує прямий синтез шпінелі в кількості 20 - 23 %, а сама шпінель представлена твердими розчинами з надлишком Al₂O₃. Зниження вмісту в шихті тонкозернистого корунду дозволило компенсувати термічне розширення перик-

лазу і об'ємні зміни синтезованої алюмомагнезіальної шпінелі при випалі, що дозволило збільшити термостійкість зразків в 2,4 рази.

3. Вивчено закономірності текучості при вібрації зернистих корундошпінельних мас при застосуванні ефективної розріджуючої добавки — диспергуючих глиноземів марки ADS-1, ADS-3 і ADW-1 і встановлено їх кількість і раціональне співвідношення для різних температурних інтервалів, що забезпечує отримання маси з вологістю 4,9 – 5,5 %, розтікання конуса маси 80 – 120 % і часом вібраційної рухливості не менш 4 годин. Застосування диспергуючих глиноземів, замість гідрофобізуючої рідини ГКР-11Н, дозволило понизити відкриту пористість з 18,6 - 21,9 % до 15,2 - 18,9 % і збільшити межу міцності при стиску до 177,9 МПа випалених корундошпінельних зразків.

Досліджено процеси утворення і відновлення структур, в результаті яких встановлено, що в корундошпінельних масах відбувається ступінчасте утворення колоїдної структури. Знайдений механізм співпадає з таким для дисперсних систем, а сам процес структуроутворення відноситься до коагуляційно-кристалізаційного. На підставі досліджень визначено час ефективної вібраційної рухливості мас і час, протягом якого сирець набуває міцність достатню для виймання його з форми.

4. Встановлено оптимальну температуру випалу — 1580С, яка дозволяє отримати корундошпінельні і корундопериклазові зразки з високими показниками властивостей, відповідно: відкрита пористість 17,7 і 23,2 %, межа міцності при стиску 158,7 і 63,0 МПа, термостійкість при 950С-вода — більш 20 теплозмін.

5. Виготовлено дослідні партії тиглів корундошпінельного і корундопериклазового складів та випробувано на промислових підприємствах при плавці жароміцних сплавів:

- випробування корундошпінельних тиглів при плавці сплавів на нікелевій основі показало максимальну стійкість 180-189 плавок при добрій адсорбції оксидних полон сплаву внутрішньою поверхнею тигля;

- випробування корундопериклазових тиглів при плавці жароміцних сплавів відповідального призначення на нікелевій і кобальтовій основах показало середню стійкість 15 - 17 плавок при збільшенні виходу якісних відливок на 10 абс.% за рахунок зниження попадання в них неметалічних включень, що визначається високою здатністю корундопериклазових тиглів адсорбувати оксидні полони сплаву.

6. Розроблено технологічні параметри виробництва корундошпінельних і корундопериклазових тиглів, а також затверджено технологічну інструкцію та технічні умови на їх виробництво. Технологія виробництва тиглів впроваджена на дослідному виробництві ВАТ «УкрНДІВ імені А.С. Бережного».

Публікації автора:

1. Исследования по разработке корундопериклазовых тиглей на основе плавленых материалов / В.В. Примаченко, В.А. Устиченко, С.В. Чаплянко и др. // Збірник наукових праць ВАТ „УкрНДІВогнетривів імені А.С. Бережного”. – Харків: Каравелла, 2003. – №103. – С. 49 – 57.

Здобувачем підготовлено дослідні зразки, вивчено процеси фазо- та структуроутворення та встановлено залежність властивостей випалених корундопериклазових зразків від кількості і зернового складу плавленого периклазу.

2. Примаченко В.В., Устиченко В.А., Чаплянко С.В. Исследование влияния плавленой шпинели с содержанием Al₂O₃ более 72% на свойства корундошпинельных огнеупоров // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ “ХПІ”, 2004. – № 33. – С. 120 – 126.

Здобувачем досліджено закономірності процесів фазо- і структуроутворення у плавленому шпінельному матеріалі на основі котрих визначено оптимальний склад шпінельного матеріалу у корундошпінельних зразках.

3. Чаплянко С.В., Устиченко В.А., Примаченко В.В. Исследование влияния диспергирующих глиноземов фирмы «Алматис» на свойства корундошпинельных тиглей // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ “ХПІ”, 2004. – № 40. – С. 30 – 36.

Здобувачем досліджено вплив диспергуючих добавок марки ADS-1, ADS-3 і ADW-1 на текучість при вібрації зернистих корундошпінельних мас та встановлено кількість і раціональне співвідношення вказаних добавок для різних температурних інтервалів, за участю здобувача виконано аналіз отриманих даних.

4. Влияние зернового состава корунда на термическую стойкость корундопериклазовых тиглей / В.В. Примаченко, В.А. Устиченко, С.В. Чаплянко и др. // Збірник наукових праць ВАТ „УкрНДІВогнетривів імені А.С. Бережного. – Харків: Каравелла, 2004. – №104. – С. 19 – 24.

Здобувачем досліджено вплив зернового складу корунду на властивості корундопериклазових зразків, виготовлених методом вібролиття. За участю здобувача зроблено аналіз отриманих результатів та обрано оптимальний зерновий склад корундопериклазових тиглів.

5. Патент України, МКИ С04В35/10. Шихта для виготовлення вогнетривких виробів / В.В. Примаченко, В.А. Устіченко, Л.М. Золотухіна, С.В. Чаплянко та інш.; ВАТ „Український науково-дослідний інститут вогнетривів імені А.С. Бережного”; №70373; Заявл. 03.01.2002; Опубл. 15.10.04 // Промислова власність. – 2004. – №10. – С. 3.69.

Здобувачем підготовлено дослідні зразки, встановлено залежність властивостей випалених корундошпінельних зразків від кількості і зернового складу плавленого шпінельного матеріалу.

6. Сопоставительные испытания в службе муллитокорундовых и корундошпинельных тиглей при плавке жаропрочных сплавов / В.В. Примаченко, В.А. Устиченко, Л.М. Колесников, Л.В. Белик, С.В. Чаплянко др. // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности». – Харьков: Каравелла. – 2001. – С. 4 – 5.

За участю здобувача виготовлена дослідна партія корундошпінельних і мулітокорундових тиглів, які пройшли одночасне випробування при індукційній плавці жароміцних сплавів.

7. Высокостойкие корундошпинельные тигли для плавки жаропрочных сплавов / В.В. Примаченко, В.А. Устиченко, Л.В. Белик, С.В. Чаплянко // Тезисы докладов C\/I научно-технической конференции «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов».– Обнинск: ОНПП Технология. – 2001. – С. 35 – 36.

За участю здобувача виготовлено методом вібролиття дослідну партію виробів, яка пройшла іспити при плавці жароміцних сплавів.

8. Устиченко В.А., Чаплянко С.В. Исследования по получению алюмомагнезиальной шпинели в высокочастотной и электродуговой печах / Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности». – Харьков: Каравелла. – 2002. – С. 32 – 33.

Здобувачем досліджено процес отримання плавленого шпінельного матеріалу з різним вмістом Al₂O₃ способами високочастотної і електродугової плавки, зроблено аналіз отриманих результатів.

9. Примаченко В.В., Устиченко В.А., Чаплянко С.В. Изготовление опытных периклазсодержащих тиглей и их испытание при вакуумной плавке жаропрочных сплавов // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности».– Харьков: Каравелла. – 2003. – С. 17.

Здобувачем виготовлено дослідні вібролиті периклазвміщуючі тиглі, за участю здобувача здійснено випробування тиглів під час індукційної плавки жароміцних сплавів, сформульовано висновки.

10. Исследования по повышению термической стойкости корундопериклазовых тиглей / В.В. Примаченко, В.А. Устиченко, С.В. Чаплянко и др. // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности».– Харьков: Каравелла. – 2004. – С. 6 – 7.

Здобувачем досліджено вплив тонкої фракції корунду на властивості корундопериклазових зразків, виготовлено дослідні зразки вібролитих тиглів з підвищеною термостійкістю.