Исследование причин формирования внутренних дефектов медной заготовки, полученной на роторной машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ)

Анотація

Создана физическая модель, имитирующая поперечное сечение непрерывнолитой медной заготовки трапециевидного профиля. Представлены результаты физического моделирования процесса затвердевания непрерывнолитой медной заготовки. Также отображены особенности формирования кристаллической структуры непрерывнолитой медной заготовки трапециевидного профиля в процессе разливки металла на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) роторного типа.

В ходе физического моделирования установлено, что механизм затвердевания модельного вещества при исследовании особенностей формирования кристаллической структуры медной трапециевидной заготовки имеет существенные отличия от «классического» механизма кристаллизации, при котором кристаллы растут параллельно друг другу. Основной особенностью формирования кристаллической структуры слитка меди является то, что направление роста дендритов в большинстве случаев является хаотичным относительно поверхности теплоотвода, а скорости роста отдельных кристаллов отличаются на 25–35 %. При этом развитие близлежащих кристаллов прекращается из-за столкновения с вторичными ветвями более интенсивно развивающихся дендритов. Также в процессе моделирования установлено, что при кристаллизации расплава по описанному выше механизму возможно столкновение наиболее интенсивно развивающихся кристаллов, растущих на соседних гранях, при котором смыкающиеся главные оси дендритов отделяют часть жидкой фазы от общего объема. Этот изолированный объем жидкой фазы не имеет возможности подпитываться расплавом из осевой части заготовки. Усадка таких областей в процессе затвердевания является причиной формирования пор внутри слитка. Неупорядоченное расположение внутренних пор в поперечном сечении трапециевидного медного бруска объясняется хаотичностью направлений роста дендритных кристаллов, различием скоростей их роста.