Аддитивная сварка трением с перемешиванием хромоциркониевой бронзы – эффективный способ восстановления плит кристаллизаторов МНЛЗ

А.В. Макаров1, Н.В. Лежнин1, Е.Г. Волкова1, Ю.С. Коробов1, А.И. Валиуллин1, А.Б. Котельников2, А.А. Вопнерук2, А.И. Бодякова3, И.С. Никитин3, С.Ю. Миронов3

1Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург
2АО «НПП «Машпром», г. Екатеринбург
3Белгородский национальный исследовательский университет, г. Белгород
 

Решена актуальная задача восстановления плит кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) применением разработанной аддитивной технологии на основе сварки трением с перемешиванием (СТП) (патент РФ 2826836). Многопроходная плоскостная СТП с жидкостным или газовым охлаждением позволяет наносить один или несколько слоев из хромоциркониевой бронзы толщиной 5-10 мм без критичных дефектов сплошности. Возможное разупрочнение хромоциркониевой бронзы в результате укрупнения частиц вторичных фаз при СТП может быть эффективно устранено термической обработкой – закалкой с последующим старением (патент РФ 2826836). На Международной промышленной выставке ИННОПРОМ-2025 продемонстрировано восстановление толщины полноразмерной плиты слябового кристаллизатора методом СТП с последующим фрезерованием и нанесением износостойкого композиционного покрытия (полезная модель к патенту РФ 228803). Новая технология обеспечит бесконечный цикл эксплуатации слябовых кристаллизаторов и практически исключит потребность в их импорте. 

 
 
Рисунок. Слева ‒ схема процесса многопроходной плоскостной сварки трением с перемешиванием; посередине ‒ фрагмент восстановленной плиты из Cr-Zr бронзы (а) и макроструктура восстановленных слоев (б); справа ‒  демонстрация новой технологии на промышленной выставке ИННОПРОМ-2025.

 

 

Публикации

  1. Н.В. Лежнин, Е.Г. Волкова, А.И. Бодякова, И.С. Никитин, С.Ю. Миронов, А.А. Вопнерук, А.В. Макаров. Микроструктурные аспекты аддитивной сварки трением с перемешиванием хромциркониевой бронзы // Физика металлов и металловедение. – 2025. – Т. 126 – №. 5. – С. 564-574.

  2. А.В. Макаров, А.А. Иноземцев, В.Г. Дегтярь, Е.В. Харанжевский, А.Б. Котельников, А.А. Вопнерук. Обеспечение технологического суверенитета России в металлургии и машиностроении // Вестник РАН. – 2024. – Т. 94. – № 3. – С. 232–245.

  3. Патент РФ 2826836 / МПК B23K 20/12; B23Р 6/00. Способ восстановления плиты кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок / А.В. Макаров, Н.В. Лежнин, А.Б. Котельников, А.А. Вопнерук. – Опубл. БИМП 17.09.2024. – Бюл. № 26.

  4. Полезная модель к патенту РФ 228803 / МПК B22D 11/04; B23Р 6/00. Стенка кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок / А.Б. Котельников, А.А. Вопнерук, А.В. Макаров, Н.В. Лежнин. – Опубл. БИМП 11.09.2024. – Бюл. № 26.

 

1.3.2.10. Физическое материаловедение и физика дефектов. Работа выполнена в рамках темы государственного задания ИФМ УрО РАН Рег. № 122021000033-2, Шифр «Структура».