ООО «Научно-производственный центр магнитной гидродинамики», Красноярск, Россия¹ ; Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия²:.

В. Н. Тимофеев, директор¹, заведующий кафедрой «Электротехнологии и электротехника»², докт. техн. наук

ООО «Научно-производственный центр магнитной гидродинамики», Красноярск, Россия:
Г. П. Усынина, главный материаловед, канд. техн. наук, эл. почта: galina@usynina.ru

АО «Особое конструкторское бюро кабельной промышленности, Москва, Россия:
В. Н. Лебедев, заместитель генерального директора по научной работе

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия:
В. Ю. Конкевич, профессор кафедры «Технологии и системы автоматического проектирования металлургических процессов», докт. техн. наук

В ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» разработана инновационная технология литья длинномерных слитков малого диаметра (8–12 мм) в электромагнитный кристаллизатор (ЭМК) и изготовления из них тонкой проволоки диаметром 0,5 мм и менее для бортпроводов из сплава 01417. Кристаллизация жидкого металла происходит под воздействием электромагнитных сил в ЭМК с непосредственной подачей охлаждающей жидкости на слиток, за счет чего достигаются скорости охлаждения, обеспечивающие диспергирование эвтектических фаз алюминидов редкоземельных металлов (РМЗ) аналогично тому, как это происходит при кристаллизации гранул (~1.103…1.104 К/с). Установлено, что определяющими параметрами при литье слитков являются мощность, подводимая к индуктору, и уровень расплава над фронтом кристаллизации. Для выхода литья на установившийся режим (процесс стабилизации диаметра слитка после начала литья) необходимо время и регулировка уровня расплава. Качество поверхности слитка зависит от обеспечения устойчивости тока в индукторе во время литья. Колебания тока в индукторе приводят к изменениям диаметра слитка. Большое влияние на структуру слитков оказывают скорость литья и температура металла. В отличие от способа производства гранулируемой проволоки тонкого (менее 1 мм) сечения, который вызывает проблемы по причине многочисленных обрывов при волочении, связанных с наличием оксидных и инородных включений, технология литья в ЭМК не требует предварительной фильтрации металла, так как оксидные и твердые неметаллические включения интенсивно выдавливаются электромагнитными силами на поверхность слитка. Установлено, что горячая деформация литой заготовки, отлитой в ЭМК, на установке «Конформ», обеспечивает получение более высоких прочностных характеристик проволоки из сплава 01417 после волочения по сравнению с литой отожженной заготовкой. Прессование обеспечило повышение предела текучести и относительного удлинения сплава 01417 в 2 и 2,5 раза соответственно по сравнению с литым состоянием. В результате была получена заготовка, обладающая высокой технологической пластичностью для дальнейшего волочения. Проведены электронно-микроскопические исследования проволоки, которые показали, что дисперсные алюминиды РЗМ достаточно равномерно распределены по сечению проволоки диаметром 0,5 мм. Определение размера частиц алюминидов при увеличении ×50000 крат показало, что они составляют ~96–214 нм. Проволоку из сплава 01417 АО «Особое конструкторское бюро кабельной промышленности» (АО «ОКБ КП») применяет для изготовления токопроводящих жил монтажных проводов, обеспечивая существенное снижение их массы.

1. Добаткин В. И., Елагин В. И. Гранулируемые алюминиевые сплавы. — М. : Металлургия, 1983. — 176 с.
2. Азаматов Р. А., Александров В. К., Андреев А. Д. и др. Металлургия легких сплавов / под ред. А. Ф. Белова. — М. : Металлургия,1983. С. 155–160.
3. Пономарев Ю. И., Федоров В. М. Разработка технологии плавления и литья гранул сплавов / под. ред. А. Ф. Белова. Вып. 2. — М. : Всероссийский институт легких сплавов, 1984. С. 100–105.
4. Усынина Г. П. Исследование закономерностей коррозионно-электрохимического поведения алюминиевых сплавов, полученных с высокими скоростями охлаждения при кристаллизации, в зависимости от структурного состояния материала и его химического состава : автореф. дис. … канд. техн. наук. — М. : Всероссийский институт легких сплавов, 1989. — 29 с.
5. Pervukhin M. V., Timofeev V. N., Usynina G. P., Sergeev N. V., Motkov M. M. et al. Mathematical modeling of MHD processes in the casting of aluminum alloys in electromagnetic mold // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. No. 643. P. 1–7.
6. Пат. 2745520 РФ. Способ непрерывного литья слитка и плавильно-литейная установка для его осуществления / Тимофеев В. Н., Первухин М. В., Сергеев Н. В. и др.; заявл. 23.03.2020 ; опубл. 25.03.2021.
7. Первухин М. В., Тимофеев В. Н. Современные электротехнологии для производства высококачественных алюминиевых сплавов. — Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2015. — 156 с.
8. Гецелев З. Н., Балахонцев Г. Л., Квасов Ф. И., Черенок Г. В., Варга И. И. и др. Непрерывное литье в электро магнитный кристаллизатор. — М. : Металлургия, 1983. — 152 с.
9. Masahiro Tani, Masafumi Zeze, Takehiko Toh, Keiji Tsunenari, Kenji Umetsu at el. Electromagnetic casting technique for slab casting // Nipponsteel technical report. 2013. No. 104. P. 56–61.
10. Evans J. W. The use of electromagnetic casting for Al alloys and other metals // Journal of the Minerals, Metals, and Materials Society. 1995. Vol. 47, Iss. 5. Р. 38–41.
11. Hai Hao, Xingguo Zhang, Shan Yao. Improvement of casting speed and billet quality of direct chill cast aluminum wrought alloy with combination of slit mold and electro magne tic coil // Materials Transactions. 2007. Vol. 48, No. 8. P. 2194– 2201.
12. Официальный сайт НПЦ Магнитной гидродинамики. URL: http://elmacast.com/ (дата обращения: 27.01.2022).
13. ГОСТ 10446–80. Проволока. Метод испытания на растяжение. — Введ. 01.07.1982. — М. : Издательство стандартов, 1980.
14. ГОСТ 7229–76. Кабели, провода и шнуры. Метод определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников. — Введ. 01.01.1978. — М. : Издательство стандартов, 1976.
15. Авдулов А. А., Усынина Г. П., Сергеев Н. В., Гудков И. С. Отличительные особенности структуры и свойств длин номерных слитков малого сечения из алюминиевых спла вов, отлитых в электромагнитный кристаллизатор // Цветные металлы. 2017. № 7. С. 73–77. DOI: 10.17580/tsm.2017.07.12.