Исследование качества восстановленного и легированного поверхностных слоев медных плит при ПДРП

Abstract

Настоящая работа посвящена изучению качества восстановленного медью и легированного модификаторами поверхностного слоя медной плиты кристаллизатора машин непрерывного литья заготовок способом ПДРП. В данной работе изучали качество поверхности, структуру металла, химический состав, газонасыщенность, механические и физические свойства легированного и восстановленного слоя. Основными показателями качества плазменно-дуговой наплавки является глубина проплавления основного металла, ширина прохода с поперечными колебаниями одним плазмотроном, трещины, поры наплавленного слоя, несплавления, а также волнистость поверхности. Содержание легирующих элементов в меди до 1 мас. % позволило значительно повысить ее механические свойства. Все представленные физические и механические свойства легированного и восстановленного поверхностного слоя медной плиты указаны без термомеханической обработки. Твердость поверхностного слоя повышается в 1,25 раза, а предел прочности дает прирост на 8 %. Результаты газового анализа показали, что содержание кислорода практически не изменилось, а содержание водорода снизилось в 2 раза. Полученные данные по электропроводности легированного и восстановленного слоя сопоставимы с электропроводностью промышленных медных кристаллизаторов. Для сравнительной оценки износостойкости поверхностного слоя медных плит кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок разработана методика и создана экспериментальная установка, позволяющая моделировать основные процессы, происходящие на границе стенка кристаллизатора — металл. Отработана методика исследований износостойкости на данной установке. Результаты проведенных исследований показывают, что износостойкость меди повысилась в 1,2…1,5 раза.

The present work is devoted to the study of quality of the surface layer, copper-restored and alloyed by modifiers, of copper plate of mould of the machine for continuous casting of billets using the PARS method. In this work the surface quality, metal structure, chemical composition, gas saturation, mechanical and physical properties of the alloyed and restored layer were studied. The main characteristics of the plasma-arc deposition quality is the depth of the base metal melting, width of pass with transverse oscillations by one plasmatron, cracks, pores of restored layers, lack of fusion, and also the surface rippling. Content of alloying elements in copper up to 1 mass % allowed increasing greatly its mechanical properties. All the given physical and mechanical properties of the alloyed and restored surface layer of the copper plate are indicated without heat treatment. Hardness of the surface layer is 1.25 times increased, and the tensile strength shows the increment by 8 %. The results of gas analysis showed that the oxygen content was not almost changed, and the content of hydrogen was 2 times reduced. The obtained data as to the electric conductivity of the alloyed and restored layer are commensurable with the electric conductivity of the industrial copper moulds. For the comparative evaluation of the wear resistance of the surface layers of copper plates of moulds of the machines for the continuous casting of billets the method was developed and experimental equipment was designed, allowing modeling the main processes occurring at the mould wall-metal interface. The procedure of investigations of wear resistance in this equipment was optimized. Results of carried out investigations show that the copper wear resistance was 1.2...1.5 times increased.