RU2742093C1 - Method of producing steel tubing billet with high radiation resistance - Google Patents
Method of producing steel tubing billet with high radiation resistance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2742093C1 RU2742093C1 RU2020126022A RU2020126022A RU2742093C1 RU 2742093 C1 RU2742093 C1 RU 2742093C1 RU 2020126022 A RU2020126022 A RU 2020126022A RU 2020126022 A RU2020126022 A RU 2020126022A RU 2742093 C1 RU2742093 C1 RU 2742093C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- billet
- mold
- workpiece
- melt
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
- B22D13/02—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/20—Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению стальной трубной заготовки с повышенной радиационной стойкостью, которая может быть применена как в атомной промышленности, так и других отраслях промышленности.The invention relates to foundry, in particular to the production of steel pipe billets with increased radiation resistance, which can be used both in the nuclear industry and in other industries.
Известен способ получения стальной трубной заготовки, включающий в себя подачу расплава из сталеразливочного ковша во вращающуюся горизонтальную литейную форму с одновременной подачей дисперсных частиц различной плотности. При этом подача частиц происходит последовательно весь период разливки, а именно после заливки 25% расплава подачу карбида вольфрама прекращают, после в струю расплава подают частицы карбида кремния и одновременно увеличивают вращение формы до 800 об/мин, после заливки 75% расплава, в струю расплава заканчивается подача частиц карбида кремния и начинается подача частиц карбида титана, одновременно уменьшают скорость вращения до первоначального значения 600 об/мин (RU №2443505, B22D 13/00, опубл. 27.02.2012). Способ обеспечивает получение трубной заготовки с высокими жаропрочными свойствами в средней части и высокими прочностными свойствами на внутренней и внешней поверхности.A known method of producing a steel pipe billet, including supplying the melt from a steel-pouring ladle into a rotating horizontal casting mold with the simultaneous supply of dispersed particles of different density. In this case, the supply of particles occurs sequentially throughout the entire casting period, namely, after pouring 25% of the melt, the supply of tungsten carbide is stopped, then silicon carbide particles are fed into the melt stream and simultaneously increase the rotation of the mold to 800 rpm, after pouring 75% of the melt into the melt stream the supply of silicon carbide particles ends and the supply of titanium carbide particles begins, while the rotation speed is reduced to the initial value of 600 rpm (RU No. 2443505, B22D 13/00, publ. 27.02.2012). The method provides for the production of a pipe billet with high heat-resistant properties in the middle part and high strength properties on the inner and outer surfaces.
Недостатком данного способа является возможность получения отливок только с повышенными прочностными характеристиками и невозможность получения заготовок с повышенной радиационной стойкостью.The disadvantage of this method is the possibility of obtaining castings only with increased strength characteristics and the impossibility of obtaining workpieces with increased radiation resistance.
Задачей изобретения является получение стальной трубной заготовки с повышенной радиационной стойкостью.The objective of the invention is to obtain a steel pipe billet with increased radiation resistance.
Техническая задача достигается за счет того, что способ получения стальной трубной заготовки с повышенной радиационной стойкостью путем центробежного литья, включает заливку расплава во вращающуюся вокруг горизонтальной оси форму и упрочнение слоев заготовки за счет подачи в струю расплава дисперсных частиц, согласно изобретения, осуществляют подачу смеси частиц одновременно на протяжении всего времени формирования заготовки при скорости вращения формы 650 об/мин, причем используют смесь из трех видов дисперсных частиц в количестве, масс. %: карбид вольфрама - 0,8-1,2; карбид бора - 0,4-0,7; оксид иттрия -0,05-0,95 от массы заливаемого в форму металла.The technical problem is achieved due to the fact that the method for producing a steel pipe billet with increased radiation resistance by centrifugal casting includes pouring the melt into a mold rotating around the horizontal axis and strengthening the billet layers by feeding dispersed particles into the melt stream, according to the invention, a mixture of particles is supplied simultaneously throughout the entire time of forming the workpiece at a mold rotation speed of 650 rpm, and a mixture of three types of dispersed particles is used in an amount, wt. %: tungsten carbide - 0.8-1.2; boron carbide - 0.4-0.7; yttrium oxide -0.05-0.95 of the mass of the metal poured into the mold.
Технический результат изобретения заключается в получении стальной трубной заготовки, имеющей повышенную стойкость к радиационному воздействию, за счет центробежного литья расплава в форму с подачей в струю жидкого металла дисперсных частиц трех разных типов.The technical result of the invention consists in obtaining a steel pipe billet having increased resistance to radiation exposure due to centrifugal casting of the melt into a mold with the supply of dispersed particles of three different types into a stream of liquid metal.
В предлагаемом способе подача частиц обеспечивается не последовательно, а одновременно. Подаваемые дисперсные частицы имеют различную плотность. Под действием центробежных сил дисперсные частицы распределяются в различных слоях формируемой стальной заготовки.In the proposed method, the supply of particles is provided not sequentially, but simultaneously. The dispersed particles supplied have different densities. Under the action of centrifugal forces, dispersed particles are distributed in different layers of the formed steel billet.
Сущность способа заключается в том, что трубная заготовка формируется путем центробежного литья, включающего заливку расплава во вращающуюся форму со скоростью 650 об/мин. Во время заливки на струю жидкого металла для упрочнения слоев заготовки подается смесь, состоящая из трех видов дисперсных частиц, а именно - карбид вольфрама (WC), карбид бора (В4С) и оксид иттрия (Y2O3). Частицы подаются в количестве, масс. %: WC - 0,8-1,2; В4С - 0,4-0,7; Y2O3 - 0,05-0,95 от массы заливаемого в форму металла.The essence of the method lies in the fact that a tubular billet is formed by centrifugal casting, including pouring the melt into a rotating mold at a speed of 650 rpm. During pouring, a mixture consisting of three types of dispersed particles, namely tungsten carbide (WC), boron carbide (B 4 C) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ), is fed to the stream of liquid metal to strengthen the layers of the workpiece. Particles are supplied in quantity, mass. %: WC - 0.8-1.2; B 4 C - 0.4-0.7; Y 2 O 3 - 0.05-0.95 of the mass of the metal poured into the mold.
Скорость вращения изложницы должна составлять 650 об/мин, так как именно при этой скорости обеспечивается движение указанных частиц в жидком металле и их расположение в соответствующем слое заготовки.The mold rotation speed should be 650 rpm, since it is at this speed that the said particles move in the liquid metal and are located in the corresponding billet layer.
Увеличение массы дисперсных частиц выше указанных диапазонов не приведет к большему повышению радиационной стойкости, вследствие затруднительного внедрения большего количества частиц в объем жидкого металла. Снижение масс. % количества частиц ниже указанного нижнего предела не позволяет добиться заметного повышения радиационной стойкости вследствие недостатка частиц.An increase in the mass of dispersed particles above the indicated ranges will not lead to a greater increase in radiation resistance, due to the difficult introduction of a larger number of particles into the volume of liquid metal. Reduction of masses. % of the number of particles below the specified lower limit does not allow to achieve a noticeable increase in radiation resistance due to the lack of particles.
В качестве основной матрицы должна быть использована сталь, которая обеспечивает смачиваемость подаваемых дисперсных частиц, включающая в свой состав никель (например 12Х18Н10Т).Steel should be used as the main matrix, which ensures the wettability of the supplied dispersed particles, which includes nickel (for example, 12X18H10T).
Частицы имеют следующие характеристики. Плотности частиц: WC - 15,8 г/см3; Y2O3 - 4,84 г/см3; В4С - 2,52 г/см3. Размерность частиц находится в диапазоне: WC-(2-5 мкм); Y2O3 - (1-3 мкм); В4С - (1-2 мкм). Под воздействием центробежных сил карбид вольфрама (WC) располагается во внешнем слое заготовки, то есть со стороны воздействия излучения, и служит для погашения энергии действующих ионов. Оксид иттрия (Y2O3), находясь в середине заготовки, стабилизирует кристаллическую структуру предотвращая развитие дислокаций. Карбид бора (В4С), находясь во внутренних слоях заготовки, повышает твердость заготовки и предотвращает появление такого дефекта как распухание. Суммарное действие вводимых дисперсных частиц на матрицу металла ведет к повышению ее радиационной стойкости.The particles have the following characteristics. Particle density: WC - 15.8 g / cm 3 ; Y 2 O 3 - 4.84 g / cm 3 ; B 4 C - 2.52 g / cm 3 . Particle size is in the range: WC- (2-5 microns); Y 2 O 3 - (1-3 μm); B 4 C - (1-2 microns). Under the influence of centrifugal forces, tungsten carbide (WC) is located in the outer layer of the workpiece, that is, on the side of exposure to radiation, and serves to extinguish the energy of acting ions. Yttrium oxide (Y 2 O 3 ), being in the middle of the workpiece, stabilizes the crystal structure preventing the development of dislocations. Boron carbide (B 4 C), being in the inner layers of the workpiece, increases the hardness of the workpiece and prevents the appearance of such a defect as swelling. The total effect of the introduced dispersed particles on the metal matrix leads to an increase in its radiation resistance.
Данные элементы распределяются по объему формируемой заготовки, концентрируясь в определенных слоях заготовки в зависимости от действующих на них сил и их физических свойств. Под воздействием центробежных и центростремительных сил частицы располагаются в соответствующих слоях формируемой заготовки, где фиксируются в результате кристаллизации металла таким образом: WC располагается в поверхностных слоях, так как имеет плотность 15,8 г/см3, В4С располагается во внутренних слоях в связи его наименьшей плотностью равной 2,52 г/см3, a Y2O3, имеющий плотность 4,84 г/см3, располагается в средних слоях формируемой заготовки. За счет расположения частиц в определенных слоях формируемой заготовки образуются зоны, обеспечивающие последовательное торможение ионизирующих радиационных частиц в случае их воздействия.These elements are distributed over the volume of the formed workpiece, concentrating in certain layers of the workpiece, depending on the forces acting on them and their physical properties. Under the influence of centrifugal and centripetal forces, the particles are located in the corresponding layers of the formed workpiece, where they are fixed as a result of crystallization of the metal in this way: WC is located in the surface layers, since it has a density of 15.8 g / cm 3 , B 4 C is located in the inner layers in connection its lowest density equal to 2.52 g / cm 3 , and Y 2 O 3 , having a density of 4.84 g / cm 3 , is located in the middle layers of the formed blank. Due to the arrangement of the particles in certain layers of the formed workpiece, zones are formed that ensure the consistent deceleration of ionizing radiation particles in the event of their impact.
Последовательное нахождение частиц в поверхностных, средних и внутренних слоях трубной заготовки позволяет более эффективно препятствовать воздействию радиационного излучения, что значительно повышает срок эксплуатации изделия в агрессивной среде.The sequential presence of particles in the surface, middle and inner layers of the pipe billet makes it possible to more effectively prevent the effects of radiation, which significantly increases the service life of the product in an aggressive environment.
Сущность данного способа иллюстрируется схемой изображенной на фиг. Способ осуществляют следующим образом. Изложницу приводят в движение, со скоростью 650 об/мин. Из сталеразливочного ковша 1 расплав жидкого металла 4 подается на заливной желоб 3, по которому жидкая сталь попадает во вращающуюся изложницу 2. Одновременно с подачей жидкого расплава 4 на струю жидкого расплава подают дисперсные частицы трех видов, через дозирующее устройство 5. Подача всего объема частиц продолжается весь период разливки. Время подачи всего объема дисперсных частиц должна быть равна времени подачи металла в изложницу. После подачи всего объема жидкого металла и дисперсных частиц, изложницу продолжают вращать в течении 3 минут для формирования заготовки. В процессе кристаллизации частицы захватываются металлом и располагаются в определенных слоях, на внутреннем слое располагается карбид бора (В4С) 6, на внешнем карбид вольфрама (WC) 7, а на среднем слое располагается оксид иттрия (Y2O3) 8. По истечении времени кристаллизации заготовку извлекают.The essence of this method is illustrated by the diagram shown in FIG. The method is carried out as follows. The mold is set in motion at a speed of 650 rpm. From the steel-pouring
Примеры конкретного выполнения способа.Examples of specific execution of the method.
Пример 1. Перед началом эксперимента дисперсные частицы были взвешены. Объем металла составлял 12 кг. Количество вводимых частиц составляло WC - 96 г, В4С, - 48 г, Y2O3 - 6 г. Во избежание таких дефектов, как наплыв и растрескивание, изложница была, предварительно нагрета до 600°С. По достижении изложницей температуры необходимой для температуры выпуска жидкого металла, начинался выпуск последнего. Скорость вращения изложницы составляла 650 об/мин. Температура выпуска металла составляла 1640°С. Одновременно с выпуском жидкого металла на его струю подаются частицы трех различных типов. После полного затвердевания изложницы заготовка извлекалась. Полученная заготовка не имела дефектов и обладала удовлетворяющим качеством поверхности. Исследования микроструктуры показало четко сформированные слои с дисперсными частицами: внешний - WC, внутренний - В4С, средний - Y2O3.Example 1. Before starting the experiment, dispersed particles were weighed. The volume of the metal was 12 kg. The amount of introduced particles was 96 g WC, 48 g B 4 C, 6 g Y 2 O 3. To avoid such defects as sagging and cracking, the mold was preheated to 600 ° C. When the mold reached the temperature required for the temperature of the liquid metal outlet, the release of the latter began. The mold rotation speed was 650 rpm. The metal tapping temperature was 1640 ° C. Simultaneously with the release of the liquid metal, particles of three different types are fed to the jet. After the complete solidification of the mold, the workpiece was removed. The resulting workpiece had no defects and had a satisfactory surface quality. Microstructure studies showed clearly formed layers with dispersed particles: outer - WC, inner - B 4 C, middle - Y 2 O 3 .
Пример 2. Перед началом эксперимента дисперсные частицы были взвешены. Объем металла составлял 12 кг. Количество вводимых частиц составляло WC - 144 г., В4С, - 84 г. Y2O3 - 114 г.. Во избежание таких дефектов, как наплыв и растрескивание, изложница была, предварительно нагрета до 600°С. По достижении изложницей температуры необходимой для температуры выпуска жидкого металла, начинался выпуск последнего. Скорость вращения изложницы составляла 650 об/мин. Температура выпуска металла составляла 1640°С. Одновременно с выпуском жидкого металла на его струю подаются частицы трех различных типов. После полного затвердевания изложницы заготовка извлекалась. Полученная заготовка не имела дефектов и обладала удовлетворяющим качеством поверхности. Исследования микроструктуры показало четко сформированные слои с дисперсными частицами: внешний - WC, внутренний - В4С, средний - Y2O3.Example 2. Before starting the experiment, dispersed particles were weighed. The volume of the metal was 12 kg. The amount of introduced particles was 144 g WC, B 4 C - 84 g Y 2 O 3 - 114 g. To avoid such defects as sagging and cracking, the mold was preheated to 600 ° C. When the mold reached the temperature required for the temperature of the liquid metal outlet, the release of the latter began. The mold rotation speed was 650 rpm. The metal tapping temperature was 1640 ° C. Simultaneously with the release of the liquid metal, particles of three different types are fed to the jet. After the complete solidification of the mold, the workpiece was removed. The resulting workpiece had no defects and had a satisfactory surface quality. Microstructure studies showed clearly formed layers with dispersed particles: outer - WC, inner - B 4 C, middle - Y 2 O 3 .
Таким образом, в результате применения предлагаемого способа получают стальные трубные заготовки с повышенной радиационной стойкостью.Thus, as a result of the application of the proposed method, steel pipe billets with increased radiation resistance are obtained.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126022A RU2742093C1 (en) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | Method of producing steel tubing billet with high radiation resistance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126022A RU2742093C1 (en) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | Method of producing steel tubing billet with high radiation resistance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2742093C1 true RU2742093C1 (en) | 2021-02-02 |
Family
ID=74554793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020126022A RU2742093C1 (en) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | Method of producing steel tubing billet with high radiation resistance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2742093C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU348279A1 (en) * | Институт электросварки имени Е. О. Патока | ALL-UNLESS IL ^ vftr:! - ^;., - - "- vr -'- rr — hG-P {H ^ tniluriu.-U .., ':: .. ri ^ fji | ||
DE2254705A1 (en) * | 1972-11-09 | 1974-05-22 | Deutsche Edelstahlwerke Gmbh | Centrifugally cast tubes, esp. for abrasive processes - mfd. by sprink-ling heavy modifying powder onto surface of still soft smelt |
DE3324929A1 (en) * | 1983-07-09 | 1985-01-17 | Buderus Ag, 6330 Wetzlar | Process for the production of a thick-walled container base of high notch toughness |
EP0335012A1 (en) * | 1988-03-08 | 1989-10-04 | Karl-Hermann Busse | Method for continuously producing a wear resistant metal-hard material composite by centrifugal casting |
RU2381087C1 (en) * | 2008-07-14 | 2010-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Forming method of tubular billet |
RU2443505C1 (en) * | 2010-10-06 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (ГОУ ВПО "ЮУрГУ") | Method of producing steel tube billets |
RU2464124C1 (en) * | 2011-08-08 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество "ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ЯДЕРНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ" | Method of rotary casting of multilayer billets for shipping packages (sp) for waste nuclear fuel from high-strength iron with ball-shape graphite, and sp case one-piece casting thus produced |
-
2020
- 2020-07-30 RU RU2020126022A patent/RU2742093C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU348279A1 (en) * | Институт электросварки имени Е. О. Патока | ALL-UNLESS IL ^ vftr:! - ^;., - - "- vr -'- rr — hG-P {H ^ tniluriu.-U .., ':: .. ri ^ fji | ||
DE2254705A1 (en) * | 1972-11-09 | 1974-05-22 | Deutsche Edelstahlwerke Gmbh | Centrifugally cast tubes, esp. for abrasive processes - mfd. by sprink-ling heavy modifying powder onto surface of still soft smelt |
DE3324929A1 (en) * | 1983-07-09 | 1985-01-17 | Buderus Ag, 6330 Wetzlar | Process for the production of a thick-walled container base of high notch toughness |
EP0335012A1 (en) * | 1988-03-08 | 1989-10-04 | Karl-Hermann Busse | Method for continuously producing a wear resistant metal-hard material composite by centrifugal casting |
RU2381087C1 (en) * | 2008-07-14 | 2010-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Forming method of tubular billet |
RU2443505C1 (en) * | 2010-10-06 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (ГОУ ВПО "ЮУрГУ") | Method of producing steel tube billets |
RU2464124C1 (en) * | 2011-08-08 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество "ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ЯДЕРНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ" | Method of rotary casting of multilayer billets for shipping packages (sp) for waste nuclear fuel from high-strength iron with ball-shape graphite, and sp case one-piece casting thus produced |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7144441B2 (en) | Process for producing materials reinforced with nanoparticles and articles formed thereby | |
CN100482383C (en) | Method for preparing metal sizing agent by a compelling, equal-freezing and continuous method | |
CN2920486Y (en) | Device for continuous preparing metal sizing agent by forced uniform condensation | |
RU2742093C1 (en) | Method of producing steel tubing billet with high radiation resistance | |
RU2381087C1 (en) | Forming method of tubular billet | |
RU2314891C1 (en) | Mold making method for casting with use of investment patterns | |
US2129702A (en) | Process for making metal products | |
US2129703A (en) | Apparatus for producing metal products | |
RU2443505C1 (en) | Method of producing steel tube billets | |
KR0174749B1 (en) | Method and device for making metallic powder | |
RU2557854C1 (en) | "barrel" type cast production | |
RU2647975C1 (en) | Method of producing cast steel by centrifugal casting | |
CN107159863B (en) | A kind of high tantnickel copper alloy rotary type casting and its casting method | |
US3666537A (en) | Method of continuously teeming and solidifying virgin fluid metals | |
JPH06246425A (en) | Method for casting large sealed steel ingot | |
RU2762692C1 (en) | Method for casting ring blanks from aluminum or magnesium alloys | |
JPS635184B2 (en) | ||
JP6625921B2 (en) | Steel ingot manufacturing method and steel ingot manufacturing apparatus | |
CN108311654A (en) | The production method of thick-walled metal mold is prepared using centrifugal method | |
RU2643850C1 (en) | Method for producing thin-walled tube blank | |
JPS6127165A (en) | Production of wear-resistant composite casting | |
JPS6036857B2 (en) | Cylindrical, cylindrical wear-resistant castings and their manufacturing method | |
RU2192332C1 (en) | Casting production process | |
Patel et al. | Review on effect of process parameter on Mechanical properties of Al-based MMC | |
JPH01254363A (en) | Production of roll for rolling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210426 Effective date: 20210426 |