Разработка и освоение ресурсосберегающей технологии фильтрационного рафинирования никелевых сплавов для литых заготовок ответственного назначения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.04, кандидат наук Демченко Алексей Игоревич

• Демченко Алексей Игоревич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Демченко Алексей Игоревич

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ФИЛЬТРАЦИИ МЕТАЛЛОВ

1.1 Дефекты литья

1.2 Неметаллические включения и вредные примеси в металле, их влияние на свойства готовой продукции

1.3 История развития фильтрации металла

1.4 Теоретические основы фильтрации

1.5 Механизм фильтрации

1.6 Влияние фильтрации на свойства сплава

1.7 Классификация фильтров для литейного производства

1.8 Влияние скорости фильтрации на ее эффективность

1.9 Размещение фильтра в литниковой системе

1.10 Выбор типа фильтра

1.11 Технология изготовления пенокерамического фильтра

1.12 Анализ технологии производства и разливки жаропрочных

никелевых сплавов с применением пенокерамических фильтров

Выводы по главе 1 и задачи исследования

2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

2.1 Исследование образцов металла из сплава ЭП-718-ВД

2.2 Исследование образцов сплава ЭП-648-ВИ

2.3 Исследование образцов сплава INCONEL-718

Выводы по главе

3 ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРАЦИИ

В ПРОМКОВШЕ ВАКУМНО-ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ

3.1 Особенности моделирования гидродинамики разливки и

динамики потоков неметаллических включений

3.2 Лабораторная установка физического моделирования и расчет

масштабов моделирования

2

3.3 Исследование эффективности фильтрации при различных

вариантах исполнения пенокерамических фильтров

3.4 Исследование на физической модели продолжительности работоспособности (живучести) двухслойного ПКФ

3.5 Исследование влияния положения разделительной перегородки

и расположения в ней перепускных отверстий на гидродинамику разливки

и эффективность фильтрации

Выводы по главе

4 ФИЛЬТРАЦИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ В УСЛОВИЯХ

ПАО «РУСПОЛИМЕТ»

4.1 Фильтрация сплава ЭП-718-ВД

4.1.1 Первоначальный объект исследования

4.1.2 Проведение экспериментов

4.1.3 Проблемы при фильтрации сплава ЭП-718-ВД и пути их решения

4.1.4 Металлографические исследования сплава ЭП-718-ВД

4.2 Фильтрация сплава ЭП-648-ВИ

4.2.1 Параметры сплава ЭП-648-ВИ и условия эксперимента

4.2.2 Сравнительный анализ результатов исследования фильтрованного

и нефильтрованного металла сплава ЭП-648-ВИ

4.2.3 Увеличение стойкости литейной оснастки при разливке металла через ПКФ с повышенной температурой

4.3 Фильтрация сплава 1псопе1-718

4.3.1 Условия проведения экспериментов на сплаве 1псопе1-718

4.3.2 Сравнительный анализ результатов исследования фильтрованного

и нефильтрованного металла сплава 1псопе1-718

4.3.3 Анализ механизмов фильтрации на двухслойном

пенокерамическом фильтре, отработанного на сплаве 1пкопе1-718

Выводы по главе

5 ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1 Алгоритм действий при разливке металла через пенокерамический

фильтр

5.2 Результаты промышленной апробации технологии разливки

металла через ПКФ на сплаве 1псопе1-718

5.3 Экономический, экологический и социальный эффекты от внедрения

технологии

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕЙ РАЗРАБОТКИ ТЕМЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А (Копия государственного свидетельства на изобретение)..145 Приложение Б (Копия акта промышленного внедрения)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и освоение ресурсосберегающей технологии фильтрационного рафинирования никелевых сплавов для литых заготовок ответственного назначения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы и степень разработанности темы исследования

На сегодняшний день литейное производство является неотъемлемой частью машиностроительного комплекса России, доля которого в общем промышленном выпуске продукции достигает 20%. Являясь одной из важных и старейших составляющих в отрасли, литейное производство предназначено для обеспечения сборочных производств литыми деталями и комплектующими высокого качества. Главным отличием литейного производства от других способов получения заготовок является возможность получения деталей сложной формы, максимально приближенных к готовым, что позволяет конкурировать с другими заготовительными производствами, такими как ковочное и штамповочное, путем снижения количества переделов от заготовки до готовой детали и снижения расходного коэффициента при этом.

Особенностью литейного производства является богатство выбора технологических цепочек, по которым возможно получение готового изделия -отливки из жидкого металла. Процессы литья по способу заполнения литейной формы подразделяются на обычное литье, литье под давлением, центробежное литье, автоклавное литье. По способу изготовления литейных форм - на литье в разовые формы и литье в многоразовые формы, такие как кокиля, глиняные или песчаные формы.

Одной из главных задач литейного производства является обеспечение

быстрорастущей потребности авиационной и атомной отраслей промышленности

в качественных литых заготовках, то есть заготовках с повышенными

требованиями к служебным характеристикам. Решающее влияние на качество

5

литой заготовки оказывает чистота металла. К сожалению, во время всего периода пребывания в жидком состоянии, расплав контактирует с атмосферой и огнеупорной футеровкой печей, ковшей, а также с материалом литейной формы. Кроме того, вовлечение литейных отходов при производстве изделий из жаропрочных сплавов, является неотъемлемой частью эффективной работы предприятия, позволяющее существенно снизить стоимость готовой продукции в условиях жесткой рыночной конкуренции. Однако, этот процесс неизменно сопровождается поступлением в расплав того или иного количества неметаллических включений и газов, что приводит к ухудшению качества отливок и снижению выхода годного. Одним из наиболее эффективных методов борьбы с этим явлением является фильтрация металла. Проблеме фильтрации металла посвящено много работ известных русских ученых, таких как В.С. Калабушкин, Л.З. Киселев, В.А. Комиссаров, А.В. Курдюмов, А.Ф. Негачев, Е.И. Палубков, В.В. Серебряков, А.Г. Спасский, В.С. Степанов, Э.Б. Тен, В.И. Фундатор, Я.И. Шкленник. Продолжаются исследования в этом направлении и сейчас такими учеными, как В.Ф. Иваненко, И.В. Исходжанова, Е.Н. Каблов, И.О. Леушин, П.Г. Мин, В.В. Сидоров и другими. Наряду с нашими соотечественниками, данной проблемой занимаются также и зарубежные ученые, такие как L.S. Aubrey, J. Bäckman, John R. Brown, J. Campbell, M.A. Cummings, N. Davidson, R. Jaromir, D.Z. Li, Y.Y. Li, Y. Maeda, F.R. Mollard, J.R. Schmahl, IL. Svensson и другие. Ссылки на все эти работы приведены в тексте диссертации.

Несмотря на большое количество ученых, посвятивших себя изучению вопроса фильтрации, такого рода рафинирование жаропрочных никелевых сплавов не получило широкого распространения по причине наличия различных технологических проблем, возникающих в процессе фильтрации. Сложность решения данного вопроса объясняется, прежде всего, преждевременной закупориваемостью фильтра, а также чрезмерно высокой температурой, необходимой для стабильности процесса, что делает исследования по разработке технологии фильтрации жаропрочных сплавов востребованными и актуальными.

Целью работы является разработка и промышленное внедрение ресурсосберегающей технологии фильтрационного рафинирования фильтрацией никелевых сплавов для заготовок ответственного назначения за счет повышения комплекса механических свойств, снижения количества растворенных газов и неметаллических включений при вовлечении дополнительного количества литейных отходов.

Задачи работы:

1. Анализ современного состояние вопроса фильтрации металлов. Определение типов фильтров, применяемых для рафинирования никелевых сплавов, установление факторов, влияющих на выбор типа фильтра при разливке никелевых сплавов.

2. Проведение физического моделирование процесса разливки никелевых сплавов через промковш в вакуумно-индукционной печи, определение оптимальных параметров использования фильтра, Проведение физического моделирования процессов фильтрации металлических расплавов с учетом динамики потоков металла и неметаллических включений и определения продолжительности работы (живучести) фильтра.

3. Проведение сравнительного анализа микроструктуры и механических свойств заготовок из жаропрочных никелевых сплавов, полученных с применением технологии фильтрации в сравнении со стандартной технологией.

4. Анализ механизмов фильтрации жаропрочных сплавов на никелевой основе, выплавленных в вакуумно-индукционной печи.

5. Совершенствование технологии рафинирования фильтрацией никелевых сплавов, позволяющей получать литые заготовки весом не менее 3 тонн.

6. Внедрение разработанной технологии в производственный процесс получения заготовок из жаропрочных никелевых сплавов на ПАО «Русполимет».

Объект исследования - литые заготовки из жаропрочных сплавов на никелевой основе, разлитые с применением технологии фильтрации.

Предмет исследования - изменения в структуре и свойствах жаропрочных сплавов, подвергнутых фильтрации.

Научная новизна работы:

1. Расширена методика физического моделирования для исследования процессов фильтрации металлических расплавов с учетом динамики потоков металла и неметаллических включений. Разработана модельная установка, позволяющая исследовать эффективность фильтрации и продолжительности работы (живучести) фильтра с учетом конструктивных особенностей промковша.

2. Уточнен механизм фильтрации жаропрочных сплавов на никелевой основе, выплавленных в вакуумно-индукционной печи, заключающийся в реализации двух последних механизма фильтрации со вкладом в общее число удаленных включений адгезионным механизмом примерно 75-80% и затравочным - 20-25%, и в слабой реализации первого и второго механизмов фильтрации по причине отсутствия включений крупного размера.

3. Получены экспериментальные данные о механических свойствах литых заготовок, подвергнутых технологии фильтрационного рафинирования, полученных из сплавов ЭП-718-ВД, ЭП-648-ВИ и 1псопе1-718.

Теоретическая и практическая значимость:

1. Разработана технология фильтрации жаропрочных сплавов на никелевой основе, таких как ЭП-718-ВД, ЭП-648-ВИ и Inconel-718 выплавленных в вакуумно-индукционной печи емкостью 4,6 тонн.

2. Показано, что фильтрационная обработка улучшает микроструктуру заготовок, снижает количество растворенных газов на 43%, снижает количество неметаллических включений, повышает комплекс механических свойств металла на 7-24%.

3. Предложены способы повышения стойкости литейной оснастки при разливке металла через фильтр и повышения эффективной площади фильтрации пенокерамического фильтра.

4. Результаты работы протестированы и интегрированы в производственную цепочку по получению литых заготовок из жаропрочных сплавов на никелевой основе на ПАО «Русполимет» с общим годовым экономическим эффектом 4 653 000 рублей. Результаты исследования позволили снизить количество брака при производстве изделий из сплавов ЭП-718-ВД, ЭП-648-ВИ и Inconel-718 на 0,42%.

Методология и методы исследования:

Работа проведена с использованием современных методов исследования. Так, исследования микроструктуры образцов металла проводилось на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-6460LV (Япония), оптическом микроскопе KEYENCE VHX-1000 и СЭМ TESCAN VEGA3 Анализ химических компонентов был выполнен с использованием системы Oxford Aztec EDXMA. Обработка полученных спектров проводилась с использованием программного обеспечения INCA (Англия) и оптического микроскопа Axio Observer). Подготовка образцов для определения уровня механических свойств осуществлялась на токарно-винторезном станке типа Б16Д25 и Б11Д25, испытания проводились с помощью испытательной машины MTC c 45.105. Содержание газов в готовом металла определяли на анализаторе ONH-836. Измерение твердости проведено на микротвердомере ПМТ-3. Математическая и статистическая обработка данных проводилась при помощи программы MS Excel.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты физического моделирования процесса фильтрации и определения живучести фильтра.

2. Технология производства литых заготовок из никелевых сплавов, полученных с применением фильтрации на вакуумно-индукционной печи.

3. Результаты исследования микроструктуры и механических свойств образцов заготовок из сплава ЭП-718-ВД, ЭП-648-ВИ и Inconel-718, выплавленных в вакуумно-индукционной печи с применением технологии фильтрации, в сравнении с нефильтрованным металлом, а также исследование

механизмов фильтрации при получении заготовок в вакуумно-индукционной печи.

4. Результаты экспериментальных и опытно-промышленных работ, полученных в процессе исследований, направленных на снижение брака при производстве заготовок из сплавов ЭП-718-ВД, ЭП-648-ВИ и Inconel-718.

Степень достоверности работы

Достоверность результатов диссертационной работы основывается на использовании современного оборудования, обширным литературным обзором по теме работы, корреляцией полученных в работе результатов с исследованиями других отечественных и зарубежных ученых, а также применением современных методов математико-статистической обработки данных. Результаты исследований получены после проведения большого количества экспериментов и внедрения представленной технологии фильтрации жаропрочных сплавов на промышленном предприятии.

Апробация результатов работы

Результаты исследования докладывались на международных, всероссийских и межрегиональных конференциях: XIII международном съезде литейщиков г. Челябинск (сентябрь 2017г.); конференции «Специальные проблемы спецэлектрометаллургии» г. Старый Оскол (2-7 октября 2017г.); V региональной конференции МИСиС «Творчество молодых - родному региону» г. Выкса (20 апреля 2018г.); XV международном конгрессе сталеплавильщиков г. Тула (15-19 октября 2018г.); X конференции молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий» ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина» г. Москва (27 февраля 2019г.); VI региональной конференция МИСиС «Творчество молодых - родному региону» г. Выкса (12 апреля 2018г.); научно-практическом семинаре «Инновационные инженерные решения в литейно-металлургическом производстве», приуроченного к 110-летию со дня рождения А.А. Рыжикова, г. Нижний Новгород (31 мая 2019г.); XIV съезд литейщиков г. Казань (11 сентября 2019г.); международная научно-практическая

конференция «Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2020» (ICMSSTE 2020) г.Ялта (25-29 мая 2020г.) международная научно-практическая конференция, посвященная 65-летию опубликования монографии Н. Хворинова «Затвердевание и неоднородность сталей» (16-18 сентября 2020г.), г. Санкт-Петербург.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 17 научных статей в рецензируемых журналах и материалах конференций, в том числе 7 работ в изданиях, рекомендованных ВАК, 2 работы из которых входят в базу цитирования Scopus, получен 1 патент на изобретение.

Личный вклад автора состоит в постановке целей и задач исследования, проведении экспериментов и опытно-промышленных работ, обработке полученных данных, написании статей и их опубликования, докладах на конференциях. Автор работы принимал непосредственное участие в проведении экспериментов.

Соответствие диссертации паспорту специальности

Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует паспорту специальности 05.16.04 - Литейное производство по следующим пунктам: 1 - «Исследование физических, физико-химических, теплофизических, технологических и служебных свойств материалов, как объектов и средств реализаций литейных технологий»; 2 -«Исследование тепло- и массопереноса, гидродинамических, реологических и других процессов, происходящих в расплавах, отливках и литейных формах»; 6 -«Разработка методов моделирования процессов модифицирования, заливки, затвердевания и охлаждения литых заготовок, а также моделирования затвердевания, формообразования, поверхностного упрочнения и разрушения формовочных смесей».

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ФИЛЬТРАЦИИ МЕТАЛЛОВ

1.1 Дефекты литья

Процесс литья занимает особенное место наряду с другими металлургическими процессами, позволяющий получать изделия из черных и цветных металлов массой от нескольких граммов до нескольких десятков тонн. Поэтому основной задачей литейщиков является получение высокой доли бездефектной готовой продукции, являющейся определяющим фактором в условиях жесткой рыночной конкуренции, и, соответственно, снижение доли изделий, содержащих литейные дефекты. Дефект - любое несовершенство в отливке, которое не удовлетворяет одной или более конструкционной либо качественной характеристике. Литейные дефекты делятся на три группы:

• Дефекты поверхности отливки, обусловленные низким качеством поверхности песчаной формы [1].

• Видимые дефекты, полученные вследствие недостаточной прочности литейной формы, низкой температурой разливки либо неправильности расчета питающей системы.

• Внутренние дефекты отливки, образовавшиеся в результате газовыделения на поверхности формы либо обусловленные попаданием в металл неметаллических включений.

Первые две группы дефектов могут быть устранены при помощи механической очистки поверхности отливки либо заварки пор, но внутренние дефекты в большинстве случаев неисправимы и вызваны попаданием в расплав неметаллических включений: после реакции расплава с атмосферой, материалом плавильного агрегата, шлаком или флюсом. Имея различные геометрические формы, неметаллические включения оказывают различное влияние на свойства изделия. Основными причинами их появления в металле являются неправильно подобранные огнеупоры как плавильного, так и заливочного агрегата и песчаной

формы. Такие включения причиняют значительный вред конечному изделию, так как в местах их скопления существенно ослабляются свойства отливок.

Также существует более расширенная классификация литейных дефектов:

1) дефекты, появившиеся в результате эксплуатации ненадлежащим образом просушенной формы и дефекты, образовавшиеся в результате разрушения формы;

2) полость в отливке;

3) разрывы в литниковой системе в результате ее неправильной сборки;

4) дефекты поверхности, появившиеся в результате разливки с некорректно подобранными параметрами (температура и скорость разливки);

5) недолив по причине низкой температуры разливки или закупоривания литниковой системы;

6) непригодные геометрические размеры отливки, получившиеся в результате непрогнозируемой усадки отливки;

7) вредные включения, в том числе металлические, образовавшиеся в результате неполного растворения легирующих элементов, а также неметаллические, которые, по мнению авторов работ [2, 3], являются более вредными, чем металлические.

Одним из способов борьбы с неметаллическими включениями, наряду с флюсовой обработкой и использованием огнеупоров более высокого качества, является фильтрация металла [4].

1.2. Неметаллические включения и вредные примеси в металле, их влияние на свойства готовой продукции

Неметаллические включения в металле бывают двух типов [5, 6]:

1) эндогенные, образующиеся вне формы, к которым относятся

формовочная смесь, оставшаяся на отливке после выбивки, продукты разрушения

формы, инородное вещество в формовочной смеси, окисление, связанное с

13

турбулентностью металла при поступлении в форму, окисление металла в литниковой системе, захват краски для стержней или формовочной краски, продукты реакции присадок для обработки в форме, загрязнения, керамические включения и другие;

2) Экзогенные, образовавшиеся вне формы, но попавшие в нее вместе с потоком металла, к которым относятся шлак из плавильной печи, огнеупорный материал из ковша, шлак десульфурации, шлак шаровидного выделёния графита, непрореагировавшие присадки, продукты окисления и другие.

В работе [6] сказано, что в США в конце 80-х гг. было проведено исследование пятиста образцов, изготовленных из отливок из углеродистой стали. Было установлено, что в 83% случаев неметаллическими включениями в отливках были продукты вторичного окисления.

Вредными примесями в металле считаются [7] сера, фосфор, примеси цветных металлов, таких как медь, сурьма, олово, висмут и другие, а также растворенные газы - кислород и азот, взаимодействие которых с компонентами расплава может привести к образованию неметаллических включений.

В работе [8] описано, что снижение содержания неметаллических включений при фильтрации серого чугуна обеспечивает снижение брака отливок по вине заливки (практически полностью устраняются шлаковые раковины, снижается количество газовых и земляных раковин на 30%). Похожие результаты были опубликованы в статье [9], где описано исследование образцов чугуна, полученных разливкой без применения фильтра, а также с применением различных типов фильтров. Полученные результаты свидетельствуют о прямой зависимости между размерами остаточных неметаллических включений и свойствами чугуна. Имеются сведения [10] о влиянии снижения количества неметаллических включений, полученного путем фильтрации, на коэффициент кинематической вязкости чугуна. Фильтрование приводит к существенному уменьшению вязкости и прочности чугуна, увеличению жидкотекучести на 1012%, а также улучшению условий свариваемости при исправлении дефектов

отливок заваркой. Автор работы [11] считает, что влияние примесей в чугуне

14

заключается во внедрении в кристаллическую решетку и ее искажении, а неметаллических включений в накоплении на фронте кристаллизации и ослаблении границ зерен. Это способствует формированию неоднородной структуры чугуна и снижению комплекса его прочностных и пластических свойств.

Заметное отрицательное влияние [12] на свойства жаропрочных литейных сплавов оказывают кремний и марганец, существенно снижая длительную прочность и пластичность, а также свинец и висмут, повышенное содержание которых может привести к снижению срока службы сплава на два порядка. Присутствие олова в расплаве приводит к разрушению заготовки при деформационном переделе и снижает жаропрочность сплава. Следует отметить, что примесные элементы, присутствуя в сплавах даже в очень низких концентрациях, резко снижают эксплуатационные характеристики (длительную прочность и ползучесть) [14]. Объясняется это тем, что они в наибольшей степени ликвируют на границы зерен, где их концентрация может быть в разы больше, чем в самом зерне. Особенно чувствительны к примесям сплавы с монокристаллической структурой, что отмечено в работах [14-18]. В научно-технической литературе имеется значительный объем данных о негативном влиянии примесных элементов на комплекс механических свойств жаропрочных сплавов на никелевой основе [19-24].

В работе [25] приведены результаты, подтверждающие вредное влияние

кремния, фосфора и серы на основную характеристику монокристаллических

жаропрочных никелевых сплавов - длительную прочность при рабочих

температурах. Сера легко образует неметаллические включения в виде сульфидов

с компонентами жаропрочных сплавов, а также образует с никелем легкоплавкую

эвтектику с температурой плавления 643 °С [26]. Кроме этого, в работах [27-29]

сказано про негативное влияние серы на жаростойкость монокристаллических

жаропрочных никелевых сплавов с защитным покрытием. Имеются сведения о

негативном влиянии фосфора на свойства литейных жаропрочных никелевых

сплавов [30-32]. Фаза, богатая фосфором, является источником повышенного

15

трещинообразования, что является причиной интенсификации процесса разрушения сплава при высоких температурах и снижает показатели прочности и пластичности. Имея низкую температуру плавления 850 °С, соединение NiP отрицательно влияет на жаропрочность сплавов.

Анализ многочисленных источников в научно-технической литературе о влиянии вредных примесей и неметаллических включений на свойства металла показал, что с ростом содержания этих элементов полезные свойства металла уменьшаются. Таким образом, для обеспечения растущей потребности качества изделий из металла необходимо стремиться к получению минимального их содержания в готовой продукции. Одним из способов снижения содержания неметаллических включений и вредных примесей является фильтрация металла.

1.3. История развития фильтрации металла

История развития литейного производства берет свое начало в 3200

годах до н.э., когда были найдены первые литые изделия из меди в древней

Месопотамии. С тех пор процесс литья непрерывно совершенствовался, с целью

повысить качество готовых изделий. Так, в 40-50-х годах прошлого столетия [33]

русскими учеными В.С. Калабушкиным под руководством А.Г. Спасского были

начаты работы по исследованию процесса фильтрации жидкого металла.

Пионерами в исследовании этого технологического процесса, наряду с русскими

учеными, считаются немецкие и американские литейщики. Первые труды [34-36]

ученых были посвящены оценке возможности фильтрации как таковой, а более

поздние работы [37, 38], выполненные под руководством А.В. Курдюмова,

содержали результаты более глубоких и развернутых исследований, обобщенных

позднее в его докторской диссертации. В своей работе ученый описал три

механизма взаимодействия неметаллического включения и фильтра: химическое,

молекулярное и капиллярное. Ранее считалось, что осаждение неметаллических

включений протекает только по двум механизмам: включения, геометрические

размеры которых превышают размеры канала в фильтре, задерживаются на

16

внешней стороне фильтра, затем этот слой выполняет роль сита, задерживая включения, размер которых значительно меньше размера каналов в фильтре. Им же был обнаружен [39] эффект дегазации алюминиевого расплава, связанный с уменьшением содержания водорода, адсорбированного на включениях А1203. Кроме того, было показано наличие критической скорости фильтрации, превышение которой приводит к смыванию неметаллических включений с поверхности фильтра потоком металла.

Э.Б. Тен существенно дополнил имеющиеся представления о механизме фильтрации [33] показав, что реализуется дополнительный механизм фильтрации - на поверхности фильтра осаждается и сверхравновесно растворенная часть примеси, которая химически не связана в неметаллическое включение на момент фильтрования. Получается, поверхность фильтра служит центром кристаллизации для растворенной примеси или служит готовой гетерогенной подложкой. Экспериментально подтвержден данный эффект при рафинировании чугуна и стали от сверхравновесно растворенного кислорода. Показано, что общий рафинирующий эффект являет собой сумму трех рафинирующих эффектов: сеточного, адгезионного и подложечного.

Не менее значимый вклад в исследование технологии фильтрации внесли Я.И. Шкленник и Е.И. Палубков, описав в своих работах [40-41] возможность фильтрации сталей и магнитных сплавов.

Одно из самых значимых и эффективных направлений в фильтровании чугуна и цветных металлов было исследовано В.И. Фундатором [8, 10] в ВНИИлитмаше. Процесс был основан на применении в качестве фильтрующего элемента специального стекловолокна, обладающего высокой термостойкостью и химической стойкостью. Данное направление получило название «Фирам-процесс». За разработку и освоение данной технологии сотрудники ВНИИлитмаша В.И. Фундатор, В.А. Комиссаров, Л.З. Киселев, А.Ф. Негачев, В.С. Степанов и В.В. Серебряков были удостоены Премии Совета Министров СССР.

Как видно, с момента начала исследования технологического процесса фильтрации металлов, широкое распространение получила фильтрация чугуна и цветных металлов, в то время как использование данного приема для стали и сплавов ограничено. По мнению автора работы [42], это происходит по причине недостаточной убедительности эффективности фильтрации стали, а также наличия технических проблем, возникающих при фильтрации стали и сплавов. Применение фильтров на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) было предложено авторами работ [43, 44], однако из-за длинного цикла использования фильтрующего элемента эта технология не получила широкое распространение по причине закупоривания фильтра.

1.4. Теоретические основы фильтрации

Вопросом математического обоснования механизма истечения жидкости через пористый фильтр инженеры занимались достаточно давно. Авторами подобных работ являются [45] Маскет (1937), Лейбензон (1947) и Полубаринов -Кочин (1952). Первым же, кто провел эксперимент по исследованию поведения жидкости при движении через фильтрующий элемент, был Дарси в 1856 году. Схематично опыт изображен на рисунке 1.1 [45]:

Рисунок 1.1 - Схематическое изображение опыта Дарси.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Демченко Алексей Игоревич, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Спасский, А.Г. О твердых включениях в отливках из алюминиевых сплавов и фильтрование / А.Г. Спасский // Литейное производство. - 1957. - №7. - С. 10-15.

2. Hack, J.A. The Filtration of Steel Castings / J.A. Hack, H. Clark // The Foundry man Handbook. - 1990. - April. - P. 183 - 188.

3. Riedel, U.T. The detrimental effect of non-metallic inclusions during metal forming processes / U.T. Riedel, J.E. Morgan // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B, Journal of Engineering Manufacture. - 1999. - Volume 213, №4. - P. 427 - 430.

4. Kalpakijan, S., Schmid, S.R. Manufacturing Engineering and Technology, 5th Edition, Prentice Hall International, Singapore, 2006. URL: https://www.academia.edu/38175528/Manufacturing_Engineering_and_Technology_6t h_Edition_Serope_Kalpakjian_Stephen_Schmid_pdf / (дата обращения 12.09.2017)

5. Тен, Э.Б. Фильтрование металла в литейной форме (сборник материалов по фильтрам, эффективности применения, опыту использования в отечественной и зарубежной практике) / Э.Б Тен. - М., 2005. - 220 с.

6. Чертовских, Е.О. Применение фильтрации расплава для повышения качества крупных стальных железнодорожных отливок / Е.О. Чертовских, Н.В. Свалов, В.А. Попенов, С.В. Кушаков // Литейное производство. - 2012. - №9. - С. 28-30.

7. Сидоров, В.В. Оценка эффективности фильтрации при разливке сложнолегированного никелевого расплава / В.В. Сидоров, И.В. Исходжанова, В.Е. Ригин, Ю.И. Фоломейкин // Электрометаллургия. - 2011. - №11. - С. 17-21.

8. Дибров, И.А. Рафинирование и модифицирование литейных сплавов с использованием сетчатых фильтров / И.А. Дибров, А.В. Козлов // Литейное производство. - 2000. - №6. - С. 18-23.

9. Тен, Э.Б. Зарубежные разработки по фильтрованию расплава высокопрочного чугуна / Э.Б. Тен, М.А. Воеводина // Литейное производство. -1993. - №7. - С. 5-8.

10. Фундатор, В.И. «Фирам-процесс» - метод тонкой очистки металлических расплавов в литниковых системах / В.И. Фундатор, Л.И. Леви, В.В. Серебряков, Л.З. Киселев, Г.Г. Абрамов // Литейное производство. - 1976. -№11. - С. 1-3.

11. Иваненко, В.Ф. Удаление неметаллических включений фильтрацией расплава ЧШГ через активные зернистые фильтры / В.Ф. Иваненко // Литейное производство. - 2011. - №8. - С. 12-14.

12. Каблов, Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей / Е.Н. Каблов. - М.: Мисис, 2001. - 632 с.

13. Сидоров, В.В. Металлургия литейных жаропрочных сплавов: технология и оборудование / В.В. Сидоров, Д.Е. Каблов, В.Е. Ригин. под общ. ред. Е.Н. Каблова. - М.: ВИАМ, 2016. - 368 с.

14. Brotbey, A.V. Sources of trace elements in primary raw materials used in production of superalloys / A.V. Brotbey, R.H. Parker // Metal Techn. - 1984. - Vol. 1. -№10. - Р. 419-427.

15. Сидоров, В.В. Металлургия литейных жаропрочных сплавов для лопаток газотурбинных двигателей / В.В. Сидоров, Р.Е. Шалин // Тр. Междунар. науч.-технич. конф., посвященной 100-летию со дня рождения академика С.Т. Кишкина. М.:ВИАМ. - 2006. - С. 278-288.

16. Сидоров, В.В. Металлургия литейных жаропрочных сплавов / В.В. Сидоров, под общ. ред. Е.Н. Каблова // Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы, технологии, покрытия: сб. науч. тр. 2-е изд. М.: Наука, - 2006. - С. 119186.

17. Сидоров, В.В. Прогрессивные металлургические процессы получения шихтовых заготовок из литейных жаропрочных сплавов / / В.В. Сидоров, под общ. ред. Е.Н. Каблова // Авиационные материалы. Избранные

труды «ВИАМ» 1932-2002: юбилейный науч.-технич. сб. М.: МИСИС-ВИАМ, -2002. - С. 156-160.

18. Каблов, Е.Н. Металлургия литейных жаропрочных сплавов / Е.Н. Каблов, В.В. Сидоров, В.Е. Ригин, под общ. ред. Е.Н. Каблова // 75 лет. Авиационные материалы. Избранные труды «ВИАМ» 1932-2007: юбилейный науч.-технич. сб. - М.: ВИАМ, - 2007. - С. 125-132.

19. Каблов, Е.Н. Современные технологии получения прутковых заготовок из литейных жаропрочных сплавов нового поколения / Е.Н. Каблов, В.В. Сидоров, В.Е. Ригин, А.В. Горюнов // Авиационные материалы и технологии. - 2012. - №S. - С 97-105.

20. Каблов, Е.Н. Никелевые литейные жаропрочные сплавы нового поколения / Е.Н. Каблов, Н.В. Петрушин, И.Л. Светлов, И.М. Демонис // Авиационные материалы и технологии. - 2012. - №S. - С. 36-51.

21. Каблов, Е.Н. Влияние примеси азота на структуру монокристаллов жаропрочного никелевого сплава ЖС-30-ВИ и разработка эффективных способов его рафинирования / Е.Н. Каблов, В.В. Сидоров, П.Г. Мин // Авиационные материалы и технологии. - 2012. - №2. - С. 32-36.

22. Каблов, Е.Н. Особенности технологии выплавки и разливки современных литейных высокожаропрочных никелевых сплавов / Е.Н. Каблов, О.Г. Оспенникова, В.В. Сидоров, В.Е. Ригин, Д.Е. Каблов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». Спец. вып. «Перспективные конструкционные материалы и технологии». - 2011. - С. 68-78.

23. Сидоров, В.В. Высокоэффективные технологии и современное оборудование для производства шихтовых заготовок из литейных жаропрочных сплавов / В.В. Сидоров, В.Е. Ригин, А.В. Горюнов, Д.Е. Каблов // Металлург. -2012. - №5. - С. 26-30.

24. Каблов, Д.Е. Исследование влияния азота на структуру и свойства монокристаллов из литейного жаропрочного сплава ЖС-30-ВИ / Д.Е. Каблов, Е.Б. Чабина, Сидоров, П.Г. Мин // МиТОМ. - 2013. - №8. - С. 3-7.

25. Мин, П.Г. Рафинирование монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов от примесей серы и кремния и нейтрализация вредного влияния фосфора / П.Г. Мин, В.В. Сидоров, Д.Е. Каблов, В.Е. Вадеев // Труды ВИАМ. - 2017. - №4(52). - С 33-41.

26. Holt, R.T. Impurities and trace elements in Nickel-Base Superalloys / R.T. Holt, W. Wallace. // Intern. metals reviews. - 1976. - Vol. 21. - №1. - P. 1-24.

27. Мин, П.Г. Влияние серы на жаростойкость монокристаллов жаропрочного никелевого сплава системы Ni-Al-Co-Re-Ta-Mo-W-Ru-Cr / П.Г. Мин, В.В. Сидоров, С.А. Будиновский, В.Е. Вадеев // Материаловедение. - 2016. -№7. - С 9-12.

28. Каблов, Д.Е. Влияние примеси серы на жаростойкость монокристаллов жаропрочного сплава ЖС-36-ВИ с защитным покрытием / Д.Е. Каблов, В.В. Сидоров, С.А. Будиновский, П.Г. Мин // Авиационные материалы и технологии. - 2016. - №1(40). - С 20-23.

29. Min, P.G. Influence of Sulfur on Heat Resistance of Single Crystals of Heat-Resistance Nickel Alloy of Ni-Al-Co-Re-Ta-Mo-W-Ru-Cr Sustem / P.G. Min, V.V. Sidorov, S.A. Bydinovskiy, V.E. Vadeev // Inorganic Materials: Applied Research. - 2017. - Vol.8. №1. - P. 90-93.

30. Каблов, Д.Е. Влияние примесей серы и фосфора на малоцикловую усталость монокристаллов жаропрочного сплава ЖС-36-ВИ / Д.Е. Каблов, М.С. Беляев, В.В. Сидоров, П.Г. Мин // Авиационные материалы и технологии. - 2015. -№4(37). - С. 25-28.

31. Yuan, C. Effect of Phosphorus on Microstructure and High Temperature Properties of a cast Ni-base Superalloy / C. Yuan, Yin. Fengshi // J. mater Sci. Technol. - 2002. - Vol. 18. №6. - P. 555-557.

32. Yaoxiao, Zhu. Development and Long-Time Structural Stability of a Low Segregation HF Free Superalloys - DZ 125L / Zhu Yaoxiao, John Radavich et al. // Superalloys. -2000. - P. 329-339.

33. Тен, Э.Б. Основы фильтрационного рафинировании жидких металлов. Часть 1 / Э.Б. Тен // Литейное производство. - 2013. - №1. - С. 13-17.

134

34. Спасский, А.Г. Влияние посторонних включений на структуру и свойства отливок / А.Г. Спасский // Литейное производство. - 1957. - №7. - С. 2125.

35. А.Г. Спасский, Н.С. Клягина // Известия вузов. Цветная металлургия. 1959. №3. С. 118-123.

36. Калабушкин, В.С. Фильтрование металла / В.С. Калабушкин, М.В. Пикунов // Литейное производство. - 1960. - №6. - С. 30-31.

37. Курдюмов, А.В. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов / А.В. Курдюмов, С.В. Инкин, В.С. Чулков, Н.И. Графас. - М.: Металлургия, 1980. - 196 с.

38. Курдюмов, А.В. Плавка и затвердевание сплавов цветных металлов / А.В. Курдюмов, М.В. Пикунов, Р.А. Бахтиаров. - М.: Металлургия, 1968. - 228 с.

39. Курдюмов, А.В. Очистка сплавов цветных металлов от взвешенных неметаллических включений и растворенного водорода / А.В. Курдюмов // Литейное производство. - 1970. - №5. - С. 4-6.

40. Шкленник, Я.И. Фильтрование жидкой стали / Я.И. Шкленник, Е.И. Палубков // Литейное производство. - 1970. - №10. - С. 43-44.

41. Шкленник, Я.И. Фильтрование магнитных сплавов / Я.И. Шкленник, Е.И. Палубков, Б.Г. Королев и др. // Литейное производство. - 1972. - №5. - С. 4243.

42. Храбина, Д. Фильтрация стали при заливке / Д. Храбина // Литейное производство. - 2015. - №7. - С. 20-26.

43. Uemura, K. Filtration Mechanism of Non-metallic Inclusions in Steel by Ceramic Loop Filter / K. Uemura, M. Takahashi, S. Koyama and M. Nitta / ISIJ Int. -1992. - vol. 32. - Р. 150-156.

44. Raiber, K. Experimental studies on Al2O3 inclusion removal from steel melts using ceramic filters / K. Raiber, P. Hammerschmid, D. Janke // ISIJ Int. - 1995. -vol. 35. - Р. 380-388.

45. Шейдергер, А.Е. Физика течения жидкостей через пористые среды / А.Е Шейдергер. - М.: Гостоптехиздат, 1960. - 253 с.

135

46. Леушин, И.О. К вопросу о математическом моделировании работы фильтроэлементов для рафинирования жидких металлических расплавов в литейных формах / И.О. Леушин, Р.М. Янбаев // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2003. - №5. - С. 48-50.

47. Минц, Д.М. Теоретические основы очистки воды / Д.М. Минц - М., Стройиздат, 1964. - 156с.

48. Шехтман, Ю.М. Фильтрация малоконцентрированных суспензий / Ю.М. Шехтман. - М., Изд.-во АН СССР, 1961. - 211 с.

49. Тепакс, Л.А. Гидравлическое сопротивление при турбулентной фильтрации / Л.А. Тепакс. - Серия А, №81. Таллин, ТПИ, 1956. - 20 с.

50. Ботук, Б.О. Гидравлика / Б.О. Ботук. - М., «Высшая школа», 1962. -

450 с.

51. Тен, Э.Б. Ресурсы повышения рафинирующего потенциала фильтров для жидких металлов / Э.Б. Тен, Е.М. Рахуба, Б.М. Киманов, Ж.Д. Жолдубаева // Литейщик России. - 2013. - №11. - С 38-42.

52. Тен, Э.Б. Фильтрационное рафинирование жидких металлов, вклад отечественных ученых и специалистов / Э.Б. Тен // Литейное производство. -2000. - №9. - С. 19-24.

53. Stelex PrO - проверенный пенокерамический фильтр со специальными свойствами // Литейное производство. - 2015. - №10. - С 25-28.

54. Svarvosky, L. Solid-Liquid Separation / L. Svarvosky // London, 2000. -

554 Р.

55. Shoemaker, W. What the Filtration Needs to Know about Filtration / W. Shoemaker // N.Y, American Institute of Chemical Engineering, 1977. - 493 Р.

56. Akers, R. J. Liquid Filtration Theory and Filtration Pre-treatment / R. J. Akers, A. S. Wards, Edited by C. M. Dekker // New York, 1977. - 194 Р.

57. Аммер, В.А. Влияние фильтра в литниковой системе при ЛВМ на процессы питания затвердевающего металла / В.А. Аммер, А.А. Щетинин, Р.Б. Калинин // Литейщик России. - 2014. - №7. - С. 37-39.

58. Блантер, А.М. Фильтрационное рафинирование металла в литниковой системе формы / А.М. Блантер, И.А. Дибров, Л.З. Киселев, А.В. Козлов // Литейное производство. - 1998. - №8. - С 7-8.

59. Тен, Э.Б. Определение минимально допустимой температуры фильтра / Э.Б. Тен // Известия вузов. Черная металлургия. - 1994. - №3. - С. 59-62.

60. Староверов, Ю.С. Обзор применения пенокерамических фильтров в литейном производстве за рубежом / Ю.С. Староверов, Ю.А. Чернов // Огнеупоры. - 1992. - №1. - С. 4-9.

61. Тен, Э.Б. Воздействие «Фирам-процессса» на расплав чугуна / Э.Б. Тен, Л.З. Киселев, А.В. Козлов // Литейное производство. - 1988. - №12.- С. 9-15.

62. Краковский, Е.Б. Совмещенный метод модифицирования и фильтрации чугуна в форме / Е.Б. Краковский, И.А. Дибров, А.В. Козлов, Л.З. Киселев // Литейное производство. - 1989. - №4. - С. 18-23.

63. Милов, С.В. Опыт ЗАО «Армагус» внутриформенного модифицирования и фильтрования чугуна / С.В. Милов // Литейное производство. - 1999. - №2. - С. 11-16.

64. Сургучев, А.Н. Применение сетчатых фильтров в литниковой системе стальных отливок / А.Н Сургучев, А.А. Свиженко и др. // Процессы литья. - 1991. - №4. - С. 4-8.

65. Анциферов, В.Н. Исследование фильтрации чугуна через ПКФ в НЦ порошкового материаловедения, г. Пермь / В.Н. Анциферов, А.А. Артемов и др. // Литейное производство. - 2001. - №1. - С. 11-12.

66. Леонов, А.Н. Очистка чугунных расплавов с помощью пенокерамических фильтров / А.Н. Леонов, О.Л. Сморыго и др. // Литейное производство. - 2002. - №11.- С. 15-19.

67. Курдюмов, А.В. О возможности повышения пластичности вторичных силуминов фильтрованием расплавов / А.В. Курдюмов, Т.А. Базлова // Литейное производство. - 1991. - №8. - С. 7-8.

68. Андрушевич, А.А. Применение пенокерамических фильтров при получении отливок из вторичных алюминиевых сплавов / А.А. Андрушевич // Литейное производство. - 1998. - №5. - С. 9-11.

69. Крылов, В.Н. Применение фильтров при литье алюминиевых сплавов в кокиль / В.Н. Крылов, И.И. Ремизов, В.И. Томилов // Литейное производство. - 1976. - №2. - С. 12-14.

70. Новосельцев, С.А. Керамические фильтры в литейном производстве / С.А. Новосельцев // Литейщик России. - 2009. - №2. - С. 17-20.

71. Li, D.Z. Filling system for investment cast Ni-base turbine blades / D.Z. Li, J. Campbell, Y.Y. Li // Journal of Materials Processing Technology - Volume 148, Issue 3. - May 2004. - Р. 310 - 316.

72. Backman, J. Influence of filter on the mould filling of aluminium melts in vacuum-sealded moulds / J. Backman, IL. Svensson, Y. Maeda // JTH research report, ISSN 1404-0018. - 1999. - Р. 16-32.

73. Aubrey, L.S. Application of advanced reticulated ceramic foam filter technology to produce clean steel castings /L.S. Aubrey, J.R. Schmahl and M.A. Cummings // AFS Transactions. - Vol 101. - 1993. - Р. 60 - 66.

74. Суюндиков, М.М. Определение площади пенокерамических фильтров, установленных в литниковой системе / М.М. Суюндиков // Литейщик России. - 2011. - №6. - С. 28-31.

75. Mollard, F.R. Experience with Ceramic Foam Filtration of Aluminium Casting / F.R. Mollard, N. Davidson // AFS Transactions. - Volume 88. 1993. - Р. 595600.

76. Jaromir, R. Casting alloy filtration / R. Jaromir // Czech foundry society technological commission. - Brno. 2000. - Р.28-41.

77. Arzt, A.M. Filtration of ferrous metals / A.M. Arzt // Modern casting. -1986. - №3(march). - P. 24-27.

78. Aubrey, L.S. Verbessung der StahlguPqualitat durch Filtration mit keramischen Filterin in Schaum-structur / L.S Aubrey // Giesserei-Praxis. - 1987. - №8. - Р. 115-122.

79. Vernau, P. La Filtration des metaux / P. Vernau // Hommes at fonderie. -1984. - №148. - Р. 11-19.

80. Байкова К.А. Установка фильтрации расплава алюминия производительностью от 20 до 45 тонн в час с комбинированным нагревом: магистерская диссертация / Байкова Ксения Александровна. - Красноярск, 2016. -87 с.

81. Schmahl, J.R. Filtration with Reticulated Silicon Carbide Foam: An Effected Means for Inclusion Removal in Cray and Nodular Iron Casting / J.R. Schmahl, L.S. Aubrey // SELEE Corporation. - Hendersonville, North California. - AFS Transactions. - 1993. - Р. 1011 - 1018.

82. Corns, D.D. Metal filtration: a positive means to clean castings / D.D. Corns // The Foundry man. - October 1991. - Р. 370 - 372.

83. US Patent 4885263 Ceramic foam filter and process for preparing same. W. Jerry and L.S. Aubrey. United States.

84. Taslicukur, Z. Production of ceramic foam filters for molten metal filtration using expanded polystyrene Journal of the European Ceramic Society / Z. Taslicukur, C. Balaban // Materials Science and Engineering: B. - Volume 27, Issues 23. - 2007. - Р. 637 - 640.

85. Monroe, R.W. Expendable pattern casting, / R.W. Monroe // American Foundrymen's Society. - 1992. - Р. 21 - 37.

86. U.S Patent 4866011 Process for forming a ceramic foam. H.M. Phillip and A. Joseph, Redden, Myron K. United States.

87. Goods, S.H. Mechanical properties of particle-strengthened polyurethane foam / S.H. Goods, C.L. Neuschwanger // Journal of Applied Polymer Science. -Volume 74 Issue 11. - October 1999. - Р. 2724 - 2736.

88. U.S Patent 4939184 Polyurethane foam. K.P. Joseph. United States.

89. U.S Patent W01998048918 Ceramic Foam Filter Production. N.G. Kinikoglu. United States.

90. Сидоров, В.В. Организация производства литых прутковых

заготовок из современных литейных высокожаропрочных никелевых сплавов /

139

B.В. Сидоров, В.Е. Ригин, Д.Е. Каблов // Литейное производство. - 2011. - №10. -

C. 2-5.

91. Каблов, Е.Н. Металлургические основы обеспечения высокого качества монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов / Е.Н. Каблов, В.В. Сидоров, Д.Е. Каблов, П.Г. Мин // Авиационные материалы и технологии. -2017. - №S. - С. 55-71.

92. Мин, П.Г. Рафинирование отходов жаропрочного никелевого сплава ЖС-32-ВИ от примеси кремния в условиях вакуумной индукционной выплавки / П.Г. Мин, В.В. Сидоров // Труды ВИАМ. - 2014. - №9. Ст.1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rafinirovanie-othodov-zharoprochnogo-nikelevogo-splava-zhs32-vi-ot-primesi-kremniya-v-usloviyah-vakuumnoy-induktsionnoy-р^Ы/(дата обращения 22.10.2018).

93. Каблов, Д.Е. Влияние примесей серы и фосфора на свойства монокристаллов жаропрочного сплава ЖС36-ВИ и разработка эффективных способов его рафинирования / Д.Е. Каблов, В.В. Сидоров, П.Г. Мин, В.В. Герасимов, Ю.А. Бондаренко // Авиационные материалы и технологии. - 2015. -№3. - С 3-9.

94. Мин, П.Г. Исследование локального распределения фосфора и серы в у- и у'-ФАЗАХ монокристаллов сплава ЖС36-ВИ / П.Г. Мин, В.В. Сидоров, Д.Е. Каблов, В.Е. Вадеев, Д.В. Зайцев // Труды ВИАМ. - 2017. - №7(55). - С. 24-35.

95. Мин, П.Г. Рафинирование некондиционных отходов деформируемых никелевых сплавов в вакуумной индукционной печи / П.Г. Мин, В.Е. Вадеев, В.А. Калицев, В.В. Крамер // Технология металлов. - 2015. - №4. - С. 8-13.

96. Мин, П.Г. Опыт переработки литейных отходов сплава ЖС-32-ВИ на научно-производственном комплексе ВИАМ по изготовлению литых прутковых (шихтовых) заготовок / П.Г. Мин, В.В. Сидоров // Авиационные материалы и технологии. - 2013. - №4. - С. 20-25.

97. Сидоров, В.В. Получение Re-Ru-содержащего сплава с использованием некондиционных отходов / В.В. Сидоров, В.Е. Ригин, А.В.

Горюнов, П.Г. Мин, Д.Е. Каблов // Металлургия машиностроения. - 2012. - №3. -С. 15-17.

98. Holt, R.T. Impurities and Trace Elements in Nickel-Base Superalloys / R.T. Holt, W. Wallace // Intern. metals reviews. - 1976. - Vol. 21. - №1. - P. 1-24.

99. Binczyk, F. Analysis of Solidification Parameters and Macrostructure of IN-713C Castings after Complex Modification / F. Binczyk, P. Gradon // Archives of Foundry Engineering. - Volume 13, Issue 3. - 2013. - Р. 5-8.

100. Binczyk, F. Influence of Modification and Casting Technology on Structure of IN-713C Superalloy Castings / F. Binczyk, J. Cwajna, P. Gradon, M. Manka // Archives of Foundry Engineering. - Volume 16, Issue 3. - 2016. - Р. 11-14.

101. Binczyk, F. Macrostructure of IN-713C superalloy after volume modification / F. Binczyk, J. Sleziona // Archives of Foundry Engineering. - Volume 9, Issue 2. - 2009. - Р. 105-108.

102. Ciesla, M. Impact of Surface and Volume Modification of Nickel Superalloys IN-713C and MAR-247 on High Temperature Creep Resistance / M. Ciesla, F. Binczyk, M. Manka // Archives of Foundry Engineering. - Volume 12, Issue 4. - 2012. - Р. 17-24.

103. Binczyk, F. Mechanical Properties And Creep Resistance Of Nickel Alloys After Complex Modification And Double Filtration / F. Binczyk, P. Gradon, M. Manka // Archives of Foundry Engineering. - Volume 12, Issue 2. - 2012. - Р. 5-8.

104. Binczyk, F. Modification of macrostructure of nickel superalloys with cobalt nanoparticles / F. Binczyk, J. Sleziona, P. Gradon. // Kompozyty 11:1. - 2011. -Р. 49-54.

105. Жидяев, А.Н. Исследование влияния режимов резания концевой фрезой на микроструктуру поверхностного слоя сплава ЭП718-ИД / А.Н. Жидяев, Е.А. Носова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. -2013. - т. 15 №6(3). - С 671-676.

106. Богусланев, В.А. Устранение разнозернистости в лопатках компрессора ГТД интенсивной пластической деформацией / В.А. Богусланев, В.Ю. Коцюба, Д.В. Павленко, Д.В. Ткач // Строительство, материаловедение,

141

машиностроение: Стародубовские чтения. - 2015, Сборник научных трудов. Выпуск 80. - Днепропетровск 2015.

107. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений Утв. ГКНТ СССР, Госпланом СССР, АН СССР, ГКИО СССР 14.02.77. N 4816/13/3 - М., 1977. - 54 с.

108. Бусленко, И.П. Моделирование сложных систем / И.П. Бусленко. -М.: Наука, 1978. - 126с.

109. Дыхненко, Л.Н. Основы моделирования сложных систем / Л.Н. Дыхненко и др. - Киев: Высш. шк., 1982. - 224 с

110. Марков, Б.Л. Физическое моделирование в металлургии / Б.Л. Марков, А.А. Кирсанов. - М.: Металлургия, 1984. - 119 с.

111. Гухман, А.А. Применение теории подобия и исследование процессов теплообмена / А.А. Гухман. - М.: Высш. шк., 1974. - 326 с.

112. Гущин, В.Н. Математическое и физическое моделирование теплофизических процессов в металлургии / В.Н. Гущин, В.А. Ульянов, В.А. Васильев. - Н. Новгород: НГТУ, 2013. - 141 с.

113. Воеводина, М.А. Оценка эффективности фильтрационного рафинирования металлических расплавов / М.А. Воеводина // Вестник КрасГАУ. -2011. - №11. - С. 163-166.

114. Щукина, И.Н. Очистка металлических расплавов фильтрованием в литейной форме / И.Н. Щукина, М.А. Воеводина, Г.Г. Крушенко // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Серия - моделирование физико-механических и тепловых процессов. - 2011. - № 3. - С. 86-87.

115. Тен, Э.Б. Фильтрационное рафинирование жидких металлов / Э.Б. Тен // Цветные металлы. - 2003. - № 3. - С. 64-69.

116. Rogler, J. Physical modeling of inclusion removal in a tundish by gas bubbling / J. Rogler, L. Heaslip, M. Mehrvar // Canadian metallurgical quarterly. -2005. - Vol.44. - №3. - P.357-369.

117. Adaba, O. Three-Dimensional Study of Inclusion Morphology and Size Distribution in Mn-Si Killed Steel / O. Adaba, R. O'Malley, M. Xu, L. Bartlett and S. Lekakh // AISTech. - Philadelphia, USA. - 2018.

118. Janiszewski, K. Influence of slenderness ratios of a multi-hole ceramic filters at the effectiveness of process of filtration of non-metallic inclusions from liquid steel / K. Janiszewski // Archives of metallurgy and materials. №57(1). - 2012. - Р. 135-143.

119. Chakraborty, S. Effect of physical state of non-metallic inclusions on the accumulation within magnesia-stabilized zirconia foam filters / S. Chakraborty, R.J. O'Malley, L. Bartlett, L. Huddleston // AISTech 2019 — Proceedings of the Iron & Steel Technology Conference. - 6-9 May 2019. - Pittsburgh, Pa. - USA, - Р. 1030-1040.

120. Raiber, K. Experimental Studies on AlO Inclusions Removal from Steel Melts Using Ceramic Filters / K. Raiber, P. Hammerschmid, D. Janke // ISIJ International. - №35(4). - 1995. - Р. 380.

121. Janiszewski, K. The Influence of Non-Metallic Inclusions Physical State on Effectiveness of the Steel Filtration Process / K. Janiszewski, Z. Kudlinski // Steel Research International. - №77(3). - 2006. - Р. 169.

122. Chakraborty, S. Efficiency of Solid In-clusion Removal from the Steel Melt by Ceramic Foam Filter: Design and Experimental Validation / S. Chakraborty, R. O'Malley, L. Bartlett and M. Xu // AFS Metalcasting Congress. Fort Worth. - USA. -2018.

123. Гущин, В.Н. Особенности физического и математического моделирования многофазных потоков / В.Н. Гущин, В.А. Ульянов // Известия вузов. Черная металлургия. - 2007. - №7. - С.45-47.

124. Пат. № 2691021 РФ. МПК В 22 D 41/50. Разливочное устройство, предназначенное для регулирования скорости разливки металла из пром ковша в вакуумно-индукционной печи / Демченко А.И., Корзун Е.Л., Бурда А.В., Кузнецов А.Ю., Лазаренко Н.К.; заявитель и патентообладатель ПАО «Русполимет» (RU). - № 2017138840; заявл. 07.11.2017; опубл. 01.07.2019.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А (Копия государственного свидетельства на изобретение)

Приложение Б (Копия акта промышленного внедрения)

ТВЕРЖДАЮ: Тонический директор «Русполимет» А.Л. Сапунов

Акт

внедрения результатов научно-исследовательской работы

Настоящий акт составлен в том, что результаты диссертационной работы Демченко Алексея Игоревича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.04 - «Литейное производство», были использованы в деятельности ПАО «Русполимет» в период с 03.02.2018 по 25.12.2019 гг.

К числу использованных результатов относятся:

- Разливочное устройство для разливки металла из промковша в изложницы.

- Технология фильтрации сплавов ЭП-718-ВД, ЭП-648-ВИ и 1псопе1-718.

- Способ фильтрационной обработки металлов путем увеличения эффективной площади фильтра.

Использование перечисленных результатов позволило достигнуть снижения потерь от брака по причине получения недоливов при применении технологии фильтрации, а также по причине получения низкого уровня комплекса механических свойств на указанных сплавах на 0,42%. Экономический эффект предположительно составляет более 4 653 000 рублей.

Настоящий акт не является основанием для взаимных финансовых

расчетов.

Главный металлург ПАО «Русполимет»

Шевяков В.Ф.