42 CrMo-rengasaihion organisatoriset ominaisuudet Kuva 1 on jähmettyneen kudoksen tietokonenumeerinen simulointi pystysuoralla keskipakovalulla valunopeudella 480 rad/s, valulämpötilalla 1500 astetta, valun ulkohalkaisijalla 1000 mm, sisähalkaisija 360 mm ja valuvesijäähdytyksen prosessiparametrit. Kuva 4. Kuten kuvasta voidaan nähdä, rengasmaisen valun ulkoseinä on tasainen hieno isopaksiaalinen kidealue. Valukappaleen sisällä rakeisuus muuttuu hienosta isopaksiaalisesta kiteestä paksuksi pylväsmäiseksi kidealueeksi, ja pylväskide kasvaa ja kasvaa. Tämä johtuu metalliseoksesta keskipakovalukiinteytysprosessissa, kun metallineste valuu, seinän jäähdytys, aloitussolmu, kiteen jähmettyminen, kiteinen piilevä lämpö on kohtisuorassa valuseinään nähden jatkuvasta lämmön haihtumista ulospäin, joten metalli asetukseen keskipakovaluprosessin jähmettymisessä, koska valuseinä on kylmä ja valuseinä kylmä, mutta vesisuihku, kun korkean lämpötilan metalli kohtaa matalan lämpötilan valuseinän, metalliseinän lähellä voimakkaalla jäähdytysvaikutuksella suuri ylijäähdytysaste ja suuri määrä heterogeenisiä ydintä. Nämä ytimet kylmässä sulavat dendiitin kasvussa, mikä johtuu kiteytymisen ilman suunnatusta lämmönhajoamisesta, ja monet ytimet tukkivat toisiaan edelleen kasvamaan, joten lähellä pyöreää valuseinämäaluetta muodostavat pienen, aksiaalisen kideorganisaation lisääntyessä. jähmettymispaksuuden ja vakaan jähmettymiskuoren muodostumisen, rakeita suoraan, hienon aksiaalisen kiteen pinnalla jonkin verran jyvää pohjakasvua varten, kehitetty pylväsmäisen kidealueen ulospäin ja sisäisestä kasvusta. Koagulaatiokerroksen estejäähdytyksen ansiosta seoksen nesteen jäähdytysnopeus laskee, mikä johtaa alhaisempaan seoksen jähmettymisnopeuteen, keskipakovaluprosessin metalliseoksen nestettä ohjataan pääasiassa yksiulotteisella jäähdytyslämpötilalla, tällä hetkellä yksisuuntaiset lämmönpoistoolosuhteet kiinteä-neste-rajapinta, yksisuuntaisen lämpövirran vaikutuksesta, metalliseos pitkin säteittäistä rengasvalukasvua, joka on näin muodostettu kuvion 1 (b) pinta-alapylväässä. Selektiivisen kasvun ansiosta pylväskiteen kehityksessä mitä kauempana seinästä on etäisyys, sitä enemmän epäsuotuisat kiteet eliminoituvat, sitä keskittyneempi pylväskiteen suunta on ja sitä suurempi on rakeiden koko, esitetään kuviossa 1 (c).
3 Makroskooppisen erottelun syyt 3.1 Keskipakovalun jähmettymisen aikana pyörivään metallinesteeseen kohdistuu säteittäinen keskipakovoima ja pystysuora sekä suoraan alaspäin suuntautuva painovoima. Keskipakovoima on verrannollinen pyörimissäteeseen ja verrannollinen pyörimiskulmanopeuden neliöön:
F on kaukana m2r:stä
jossa: F on metallinesteen keskipakovoima; m on metallinesteen massa; se on valukappaleen pyörimiskulmanopeus. Kuten painovoiman kiihtyvyydessä painovoimakentässä, metallinesteellä on keskipakokiihtyvyys pyörivässä keskipakovoimakentässä.3.2 Koostumuksen erottelu 42 CrMo rengasvalua keskipakovalussa liuenneen aineen atomien uudelleenjakautuminen tapahtuu jähmettymislämpötilan ja kiinteän faasin ja nestefaasin alkuperäinen koostumus. Siten se johtaa rajuihin muutoksiin seoksen koostumuksessa. Makroskooppisen erotteluyhtälön p mukaan lejeeringin virtauksen keskimääräinen nopeus ja sen jähmettymisjäähdytysnopeus ovat makroskooppinen poikkeama
u 1
Analyysilla on päärooli. Kun sen tulos on 1, ei erottelua. Keskipakovoiman vaikutuksesta sen virtausnopeus kiihtyy, kun lejeeringin nesteen virtausnopeus v. Vastoin jähmettymisnopeuden suuntaa u neste virtaa kaksivaiheisen alueen kuumasta päästä kylmään päähän, ts. , sisäisestä virtauksesta, jossa on vähemmän liuennutta ainetta, liuenneen aineen rikkaan alueen juureen, mikä tuottaa negatiivista segregaatiota ja muutoin positiivisen segregaation takaisin. Tässä tutkimuksessa kromilla on seosalkuaineiden vaikutuksesta vahva affiniteetti hiilen kanssa, mikä vähentää hiilen diffuusionopeutta, pidentää alijäähdytetyn austeniitin hajoamisen inkubaatioaikaa ja hidastaa jähmettymisnopeutta, mikä synnyttää segregaatiota.3.3 Kerrosten erottelu. Kuvio 4 on kaavio metallinesteen virtauksesta valetulla aksiaalisella osalla. Kun metalliseos nestettä valettu, metalli neste muodossa virtauksen aksiaalinen virtaus, liike, eli ensimmäinen kerros metalli nestettä ① tehdä aksiaalinen virtaus, koska lämpötilan lasku, virtausnopeus, pieni, nopeus ensimmäinen virta ② virtaus ja sen jälkeen ensimmäinen virtaus, virtaus ja niin edelleen, johtuen lämpötilan jähmettymisen olosuhteista, kuten lämpötila, nopeus ja kudosero, muodostuu samankeskisten renkaiden muodossa.
3.4 Toimenpiteet erottelun vähentämiseksi Toimenpiteet makrosegregaation vähentämiseksi ovat: ① Valitse sopiva valunopeus, jotta seosneste
Sopiva virtausnopeus.② Lisää inkubointiainetta seosnesteen jähmettymisprosessiin kiinteytymisen nopeuttamiseksi.③ Käytä sopivaa jäähdytysmenetelmää lyhentääksesi kiinteä-neste-kaksifaasialueen jähmettymisaikaa ja pidennät jähmettymisen jäähdytysaikaa niin pitkälle kuin mahdollista.
Ku-17Ni-3Al-X-seosvalu Cu-17Ni-3Al-X-kupariseoksen kudosominaisuudet ja makroanalyysi, ulkoympyrän halkaisija 265 mm, paksuus noin 50 mm ja korkeus 125 mm valmistettiin keskipakovalumenetelmällä. Kupariseosvalujen kudosominaisuuksia ja makrosegregaatiota tutkittiin metallografialla ja elektronisella anturilla. Tulokset osoittavat, että valussa on kahta muotoa isoaksiaalista ja sylinterimäistä kidettä, jotka jakautuvat valun ulkoseinään ja sisäseinään sekä valun keskelle ja valun sisäseinän lähellä olevalle alueelle. . Pääyhdistelmässä kultaelementit Cu, Ni ja Al osoittivat lievää makroskooppista segregaatiota valun säteen ja aksiaalisuunnassa, mutta olivat silti seoksen suunnittelualueella.2 Testitulokset 2.1 Valun kudosten ominaisuudet Tyypillinen Valukappaleen makroskooppiset kudosominaisuudet on esitetty kuvassa 2. Kuvasta voidaan nähdä, että valukappaleen makroskooppinen kudosmorfologia on symmetrinen valua pitkin; valun makroskooppinen organisaatio voidaan jakaa neljään selvästi erilaiseen alueeseen: valun ulkoseinän hieno isoaksiaalinen vyöhyke (①, yhdensuuntainen valun kanssa (ID, karkea isoaksiaalinen vyöhyke (II) lähellä valun sisäseinää, IV lähellä valun sisäseinän päätä). Näiden neljän alueen organisatoriset ominaisuudet on esitetty taulukossa 1.
Syynä on se, että metallisulan virtaus ja liuenneiden atomien uudelleenjakautuminen eivät aiheuta rajuja muutoksia metalliseoksen koostumukseen. Makroskooppisen segregaation erottelukaavan mukaan edellytykset makroskooppisen segregaation poistamiselle ovat:
v / u / ( 1)
Kun metalliseos määritetään, määritetään nestevirtauksen keskinopeus dendriitissä ja lejeeringin jähmettymisnopeus u. Kun nesteen keskimääräinen virtausnopeus dendriitissä ja lejeeringin jähmettymisnopeus ovat vastakkaisessa suunnassa jähmettyneelle ja kutistetulle seokselle, mitä pienempi on nestevirtauksen keskinopeus ja mitä suurempi, sitä edullisempaa on vähentää makroskooppinen erottelu. Keskipakovalun aikana keskipakovoiman ja Coridian-voiman virtausnopeus yleensä kiihtyy, mikä on epäedullista makroskooppisen segregaation estämiseksi. Kuitenkin tässä tutkimuksessa, koska pääkomponentit ovat kupari ja nikkeli, niiden tiheysero sulassa on hyvin pieni, lisäksi keskipakovaluvesijäähdytys voi tehokkaasti jalostaa dendriittiä, parantaa seoksen jähmettymisnopeutta, varsinkin koska seoksen seinämän paksuus. valuaihio (noin 55 mm) voi tehokkaasti estää sulavirtauksen, jotta valun makroskooppinen erottelu voidaan eliminoida tai vähentää.
RCC-M:n vaatimusten mukaan CPR1000-reaktoripainevesireaktoriydinvoimalaitoksen ydinsaaren pääputkiston materiaali on ruostumatonta austeniittiterästä (ranskalainen merkki Z3CN20-09M). Tässä kokeessa määritettiin pääputkilinjan rautapitoisuus MC1000 shevler diagrammin (Schaeffler) ja MC1340 osien mukaan ja analysoitiin syitä eri menetelmien havaitsemistulosten eroihin. Pääputken valmistuskokemuksen ja RCC-MM3406:n sisällön perusteella analysoitiin syitä putkilinjan rautapitoisuuden lisääntymiseen. Yhteenvetona on esitetty ferriittipitoisuuden arviointimenetelmän ja MC1340:n käyttöalue, ferriittipitoisuuden määritys sekä menetelmä ferriitin epätasaisen jakautumisen eliminoimiseksi pääkanavassa.
Keskipakovalun haittana on pyörivä metallineste keskipakovoiman vaikutuksesta, elementtien suuri tiheys, organisaatiolla on suurempi suuntaus seinämän (keskipakoputken ulkopinnan) laskeutumiseen, ja pienempi tiheys, elementti ja organisaatio on suurempi suuntaus siirtyä sisäpinnalle, tätä ilmiötä kutsutaan kelluvaksi keskipakovaluksi, ulkoinen ilmiö saa valukoostumuksen erottumaan, kuten pääkeskipakoputki austeniitti ruostumaton valu, hiili-, typpi-, fosfori- ja rikkielementit kellumaan sisäpinnalla keskipakoputken pintaan ja suuritiheyksisiä elementtejä keskipakoputken ulkopintaan. Yhdistettynä keskipakoputken materiaaliin RCC-M Z3CN20-09M austeniitti one ferriitti ruostumaton teräs, mukaan lukien hiiltä, typpeä, fosforia, rikkiä ja muita alkuaineita, tiheys on paljon pienempi kuin raudan, kaadettaessa metalliterästä valussa ontto jäähdytysprosessi (luonnollinen jäähdytys), keskipakovoimalla sisäseinään kulkeutumalla, niin että hiili, typpi, fosfori, rikki ja muut elementit sisäpinnan ulkonäöstä lisääntyvät. Taulukossa 2 valittiin kaksi testinäytteiden ryhmää, ja typpipitoisuus määritettiin spektroskooppisella menetelmällä. Tulokset on esitetty taulukossa 3, ja yllä oleva päätelmä vahvistetaan edelleen.
Metallografiasta ja Schevler-diagrammista sekä siitä johdetuista DeLong-diagrammista voidaan nähdä, että hiili ja typpi ovat vaikuttavimpia austeniitin muodostumista tai stabiloitumista edistäviä alkuaineita. DeLong-kaaviossa hiiltä ja typpeä elementissä nikkeliekvivalenttilaskentakaava on 30 prosenttia. Johtopäätöksenä on, että keskipakoputken ferriittipitoisuuden kasvu sisäseinästä ulkoseinään on hiilen ja typen lisääntymistä ulkopinnasta sisäpinnalle ja keskipakoputkivalun sisäistä kellumista ja sedimentaatiota.2.3 Valvonta. keskipakovalukomponenteista Teollisessa tuotannossa keskipakovalukomponentteja käytetään usein gradienttiominaisuuksien omaavien valujen valmistukseen, kuten metallikomposiittivaluihin, joiden sisäpinnalla on korkea kulutuskestävyys. Lisäksi keskipakovalun jälkeen vesisuihkulla nopea jäähdytys (vesijäähdytteinen sentrifugiputki) keskipakovaluputki on pienempi kuin ilmajäähdytys keskipakovaluputki, ja raudan jakautuminen on suhteellisen tasaista. MP30-ferriittitesteriä käytettiin rautapitoisuuden määrittämiseen Yangjiang 1 yksikön 1/4 sisäpinnasta, 1/2 ja 1/4 ulkopinnasta. Havaitsemispiste on esitetty kuvassa 6 ja tulokset taulukossa 4. Taulukon 4 mukaan vesisuihkulla tapahtuva nopea jäähdytys otettiin käyttöön keskipakovalun jälkeen ilman selvää lisääntyvää raudan jakautumista sisävesiseinästä ulkoseinään.(3) ) Kuten metallografiasta ja DeLong-diagrammista voidaan nähdä, typpi on samanlainen kuin hiili, mikä edistää austeniittien tai stabiilien austeniittialkuaineiden muodostumista. Pääkeskipakoputkiuunin koostumusanalyysissä ja ohjauksessa sen lisäksi, että RCC-MM3406:n shevler-kaaviolla arvioitu ferriittipitoisuus täyttyy, myös typpeä ja muita jäännöselementtejä on valvottava.(4) Kun austeniittiferriittiä ruostumatonta terästä sentrifugoidaan putki valetaan, korkean lämpötilan metallineste jähmettyy keskipakovoimalla. Koska typen ja hiilen tiheys on paljon pienempi kuin raudan, se pyrkii kulkeutumaan sentrifugiputken sisäseinään, mikä johtaa feriittipitoisuuden erottumiseen komponenttien erottelun vuoksi. Menetelmä ruostumattomasta teräksestä valmistetun austeniitti-ferriittisentrifugiputken koostumuksen ja kudosten erottelun ohjaamiseksi on vesijäähdytteinen sentrifugointi. Samaan aikaan keskipakovalu tuottaa koostumuksen erottelun ominaisuuden, joka voi tuottaa erikoistuotteita ja valukappaleita, joilla on suorituskykyvaatimukset.
