Выбор формы технологической оси

4.1 Базовый радиус МНЛЗ

При использовании радиальных и криволинейных МНЛЗ при переводе слитка в горизонтальное положение его приходится деформировать – разги-бать. При разгибе или правке возникающие в слитке напряжения могут превы-сить предел прочности и привести к образованию различного рода трещин. При этом необходимо принимать во внимание отливаемый сортамент, сечение заго-товки и условия охлаждения слитка, так как все эти параметры определяют до-пустимую величину деформации металла [8].

В случае радиальной машины разгиб слитка, как правило, проводится полностью в затвердевшем состоянии в одной точке.

Одним из способов предотвращения образования дефектов при разгибе слитка является при всех прочих равных условиях увеличение радиуса кривиз-ны, что позволяет снизить величину деформации и ее скорость. На основании опыта эксплуатации радиальных МНЛЗ и исследования влияния величины и скорости деформации при разгибе на качество непрерывного слитка ПО «Урал-маш» выработало практические рекомендации для выбора минимального базо-вого радиуса в зависимости от толщины слитка:

Толщина слитка а, мм……………..….£150 £200 £250 £315 £350

Базовый радиус R_o, м 5 6 8 10 12

Однако, как показывает опыт эксплуатации радиальных установок, при отливке различных марок сталей в ряде случаев приходится снижать скорость разливки стали из-за появления внутренних горячих трещин в металле при его разгибе. Это обусловлено тем, что к точке разгиба слиток приходит с темпера-турой в его центральной части, близкой к температуре кристаллизации. В обла-сти этих температур существует так называемый высокотемпературный интер-вал хрупкости, характеризуемый резко выраженным «провалом» прочностных и пластических свойств металла. Для многих сталей он проявляется при темпе-ратурах ³1300⁰С и выше. Так, предел прочности углеродистой стали в темпера-турном интервале хрупкости снижается до 1...10 МПа. Поэтому для предотвра-щения образования внутренних трещин необходимо при разгибе снижать ско-рость и величину деформации слоев металла, находящихся в температурном интервале хрупкости.

Исследования механических свойств стали при 1300…1450⁰ С позволили получить уравнение для оценки допустимого базового радиуса технологичес-кой оси МНЛЗ с разгибом в одной точке в зависимости от разливаемой марки стали и интенсивности охлаждения:

(4.1)

где а –толщина слитка, м; w – скорость вытягивания слитка,м/мин; k –ко-эффициент затвердевания [для прямоугольных (плоских) слитков с большим отношением b/a (ширины к толщине) k=24…26 мм/мин^0,5; для квадратных и круглых k=28…30 мм/мин^0,5]; e_д – величина допустимой деформации слоев ме-талла в температурном интервале хрупкости [для малоуглеродистого, мелкозер-нистого металла можно принять e_д=(0,5…0,8)*10^-2; для среднеуглеродистого и легированного металла e_д=(0,3…0,5)*10^-2 и для высокоуглеродистого и сложно-легированного e_д=(0,15…0,3)*10^-2]; q – коэффициент,учитывающий интенсив-ность охлаждения слитка в ЗВО [q=0,7…0,85; меньшее значение относится к умеренной интенсивности, высокое к большей].

Следует отметить, что в реальных условиях при определении R_o необхо-димо корректировать скорость разливки и интенсивность охлаждения для стали конкретной марки.

Определим базовый радиус установки непрерывной разливки стали.

Принимаем для данного сортамента следующие исходные данные: допустимая деформация внутренних слоев в температурном интервале хрупко-сти e_д£0,005; интенсивность охлаждения – умеренная, q=0,75; скорость вытя-гивания слитка w=1,3 м/мин; коэффициент кристаллизации k=0,03 м/мин.

Базовый радиус

При базовом радиусе МНЛЗ R_o=5 м участок затвердевания (металлурги-ческая длина) машины составит:

Полное время затвердевания заготовки сечением a´b–175´175 мм² соста-вит t=а²/4k²=175²/(4*30²) = 8,5 мин.

Необходимая минимальная металлургическая длина при скорости вытя-гивания слитка w=1,3 м/мин составит

Следовательно, необходимо или увеличить радиус машины или умень-шить скорость вытягивания слитка. Сохраняя скорость вытягивания слитка w=1,3 м/мин, так как она определяет производительность установки, принима-ем базовый радиус установки R_o=9 м. При этом радиусе L_ЗВО составит ~14,13 м, что обеспечит запас длины для возможного увеличения времени затвердевания более 25%.

4.2 Выпрямление непрерывнолитой заготовки

Кристаллизующийся непрерывнолитой слиток постоянно находится под действием внешних сил, величина и характер которых определяются конструк-тивными параметрами МНЛЗ. Поэтому, для непрерывнолитого слитка характе-рно одновременное существование условий кристаллизации и деформирования, что определяет возможность образования дефектов, имеющих различную при-роду.

Одним из серьезных дефектов непрерывнолитых слитков являются внут-ренние горячие трещины.

Причинами, вызывающими образование внутренних трещин, могут быть усадочные или термические напряжения, а также воздействие внешних сил, ха-рактер и величина которых зависят от конструктивных параметров МНЛЗ.

Образование внутренних трещин под действием термических напряжений может быть минимизировано за счет правильно организованного вторичного охлаждения заготовок.

Повышенные деформация НЛЗ могут происходить, также, при выпучи-вании корочки слитка от ферростатического давления, под действием растяги-вающих нагрузок при вытягивании формирующегося, при обжатии не полно-стью кристаллизовавшегося слитка валками тянущей клети, а также при изгибе и выпрямлении заготовки в двухфазном состоянии.

Ряд принятых конструктивных решений позволил ограничить деформа-цию непрерывнолитого слитка.

Выпрямление непрерывнолитого слитка - это технологически необходи-мая операция на машинах непрерывного литья заготовок криволинейного типа.

Конструктивные решения таких важных узлов МНЛЗ как кристаллизатор, опорные роликовые секции ЗВО позволяют достичь на современных сортовых установках скорости вытягивания заготовок более 5 м/мин.

При этом глубина лунки жидкого металла может значительно превышать длину участка МНЛЗ с постоянным радиусом кривизны.

При выпрямлении непрерывнолитого слитка с жидкой сердцевиной, теп-лофизические условия кристаллизации и охлаждения оказывают влияние на процесс образования внутренних трещин.

От того, как должна быть построена зона правки, обеспечивающая дефор-мацию слитка в двухфазном состоянии без образования трещин, зависит выбор типа МНЛЗ, предназначенных для производства заготовок из высококачествен-ных сталей.

Условия образования трещин при правке непрерывнолитого слитка отли-чаются от условий образования трещин при усадке, так как при правке образо-вание трещин происходит под действием растягивающих напряжений и связан-ной с ними деформацией, вызываемых внешними силами. Поэтому характер и величину деформации можно изменять за счет конструктивных параметров МНЛЗ, таких как радиус кривизны и длина радиального участка, кривизны и длины участка выпрямления и т.д.

Критерием образования трещин при правке и выборе рациональной кри-вой выпрямления является зависимость представленная в виде:

e £ e_* (Т)

где: e - фактическая относительная деформация выбранного слоя;

e_* - допустимая относительная деформация для данной марки стали при температуре Т°.

Данный критерий основан на экспериментальных работах в области изу-чения горячих трещин в стальных слитках.

Недостатком предложенного критерия является то, что он не учитывает кинетику развития внутренних деформаций и изменения деформационной спо-собности кристаллизующегося металла, то есть не учитывает, что при кристал-лизации одновременно протекают взаимосвязанные процессы – процесс агрега-тного превращения, обуславливающий непрерывное изменение механических свойств и процесс накопления деформаций.

Исследование механических свойств различных сталей при высоких тем-пературах обнаруживает важную закономерность:

все стали в определенном интервале температур имеют резко выражен-ный провал прочности и пластичности. Этот интервал, названный температур-ным интервалом хрупкости, характеризуется низкими значениями механичес-ких характеристик, имеет различную величину и зависит от химического сос-тава стали.

Условие, при котором с уменьшением скорости деформации предельно допустимые деформации увеличиваются, явилось основной предпосылкой вы-прямлять не полностью затвердевший слиток не в одной точке, а на участке зо-ны вторичного охлаждения некоторой длины, чтобы значительно уменьшить скорость деформации.

Рассчитаем кривую плавного выпрямления слитка с жидкой сердцевиной сечением а´в=175´175 мм² при отливке среднеуглеродистых и легированных сталей. Базовый радиус кривизны радиального участка R₀=9 м, скорость вытягивания слитка 1,3 м/мин, расстояние между точками правки t=1 м. Принимаем коэффициент кристаллизации k=30 мм/мин^0,5 и коэффициент интенсивности охлаждения =0,75, точку перехода от радиального участка к криволинейному при относительной толщине закристаллизовавшейся оболочки (отношение двух толщин корки к толщине заготовки) с=0,6, допустимую деформацию e_д=0,005.

Полное время кристаллизации слитка составит:

мин.

При с=0,6 толщина закристаллизовавшейся оболочки к моменту разгиба слитка будет:

мм.

Время движения слитка к точке разгиба :

мин.

Расстояние от нейтральной оси до опасного слоя:

у=dq=52,5*0,75=39,38 мм; у=0,0394 м.

Время нахождения деформируемого слоя в температурном интервале хрупкости:

мин.

Радиус первой точки правки слитка:

м.

Если принять за центр координат точку окончания радиального участка, то координата первой точки правки будет:

Радиус кривизны второй точки правки:

координата точки правки:

Радиус кривизны третьей точки:

Так как в третьей точке получен отрицательный радиус то выбираем криволинейную МНЛЗ с двумя точками правки.

По полученным данным строим кривую плавного выпрямления (Приложение 1, рис.3.

5 производительность МНЛЗ

5.1 Пропускная способность МНЛЗ

Пропускная способность МНЛЗ для заданного профиля отливаемого сли-тка или заготовки рассчитывается по формуле, т/год.

, (5.1)

Пропускная способность установленной МНЛЗ равна, т/год:

(5.2)

где Р_i – пропускная способность при отливке заготовки определенного се-чения, т/год; k_i – доля заготовки данного типоразмера, отливаемого на МНЛЗ, доли единицы; n – количество плавок в серии при разливке методом плавка на плавку (для сортовых n=4-10); М – масса металла, равная вместимости стале-разливочного ковша т; Ф – фонд времени работы установки непрерывной раз-ливки стали, сут; t₁– время разливки стали из сталера-зливочного ковша, мин; t₂ – пауза, время подготовки машины к приему плавки без изменения размеров слитка, мин; j₁ – коэффициент, учитывающий степень загрузки оборудования (для сортовых j₁ =0,85).

Фонд рабочего времени работы МНЛЗ составляет обычно 290-315 суток в году и определяется по формуле; сут;

(5.3)

где Т_к – продолжительность капитального ремонта установки непрерыв-ной разливки стали – 10 суток; Т_п.п. – продолжительность планово-предупреди-тельных ремонтов, как правило еженедельно, установка останавливается на 8 ч и производственно предупредительный ремонт с заменой отдельных узлов МНЛЗ, регулировкой системы охлаждения и всей технологической линии.

Учитывая, что в году 52 недели общая продолжительность простоев ма-шины, связанная с планово-предупредительными ремонтами составит

Т_п.п.=8*52/24=17,3 сут.

Т_т – продолжительность текущих ремонтов – зависит от количества типо-размеров заготовки, отливаемой на МНЛЗ, т.к. требуется при этом замена крис-таллизаторов и верхней секции охлаждения, устранить прорывы металла и дру-гих аварийных ситуаций. В зависимости от типоразмера заготовки и марки ста-ли 23-30 суток в год.

Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 235; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!