Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 7
1.1 Влияние конструктивных особенностей кристаллизатора и технологии разливки на качество непрерывнолитых заготовок 7
1.2 Анализ конструкции коллекторов, форсунок и типов систем вторичного охлаждения, а также режимов их работы на качество поверхности, макроструктуру непрерывнолитых блюмов 18
1.3.Анализ влияния электромагнитного перемешивания на формирование непрерывнолитых слитков 21
1.4 Выводы к разделу и задачи исследования , 23
2 Теоретический анализ формирования непрерывнолитых блюмов в кристаллизаторе и в зоне вторичного охлаждения при воздействии электромагнитного перемешивания 25
2.1 Исследование формирования оболочки слитка в кристаллизаторе. Расчет оптимальной формы каналов охлаждения рабочих стенок кристаллизаторов
2.2 Расчетные исследования режимов охлаждения затвердевающих блюмов. Расчет режимов вторичного охлаждения блюмов водовоздушным туманом. Опробование и корректировка методики расчёта охлаждения непрерывнолитых блюмов 51
2.3 Теоретический анализ влияния электромагнитного перемешивания на качество макроструктуры и поверхности непрерывнолитого слитка 67
2.4 Выводы к главе 2 78
3 STRONG Разработка и промышленное испытание конструкций кристаллизаторов,
систем вторичного охлаждения и режимов электромагнитного перемешивания STRONG 80
3.1 Испытание рабочих стенок кристаллизаторов из нового материала с покрытием и с оптимальной формой каналов охлаждения 80
3.2 Испытание коллекторов, форсунок вторичного охлаждения новой конструкции и расчетных режимов их работы
3.3 Промышленные испытания электромагнитного перемешивания жидкой фазы непрерывнолитой заготовки
3.4 Выводы к главе 3
4 Разработка технологии непрерывной разливки стали трещиночуствительных марок
4.1 Оптимизация температурно-скоростного режима разливки стали
4.2 Разработка и испытание режимов качания кристаллизатора, обеспечивающих повышение качества поверхности непрерывнолитого слитка
5 Экономическая эффективность процесса
Выводы
Приложение
- Анализ конструкции коллекторов, форсунок и типов систем вторичного охлаждения, а также режимов их работы на качество поверхности, макроструктуру непрерывнолитых блюмов
- Расчетные исследования режимов охлаждения затвердевающих блюмов. Расчет режимов вторичного охлаждения блюмов водовоздушным туманом. Опробование и корректировка методики расчёта охлаждения непрерывнолитых блюмов
- Испытание коллекторов, форсунок вторичного охлаждения новой конструкции и расчетных режимов их работы
- Разработка и испытание режимов качания кристаллизатора, обеспечивающих повышение качества поверхности непрерывнолитого слитка
Введение к работе
Основные тенденции современного развития метода непрерывной разливки стали, как в нашей стране, так и за рубежом, определяются все возрастающими требованиями к качеству непрерывнолитой заготовки и конечной продукции; к ее конкурентноспособности как на внутреннем, так и мировом рынке; к расширению сортамента разливаемых сталей. Решение этих задач актуально не только для ОАО «ОЭМК», который является крупнейшим производителем непрерывно литой заготовки (в основном круглой диметром от 11 до 180 мм) для сортовых станов из низко- и среднеуглеродистых сталей, применяемых в изделиях ответственного назначения, но и для всех металлургических предприятий - потребителей блюмовой заготовки. Актуальность данной работы определяется необходимостью решения всего комплекса требований, который может быть обеспечен за счет совершенствования серийной технологии, за счет разработки новых перспективных технологических и конструкторских решений.
Известно, что для непрерывнолитой заготовки из низкоуглеродистой стали характерными дефектами являются паукообразные трещины на поверхности, повышенная ликвация и пористость в осевой зоне. Удаление паукообразных трещин перед прокаткой, а в случае их неполного удаления на данной стадии удаление их остатков на готовом прокате, приводит к дополнительным трудозатратам и к повышению себестоимости. Снижение уровня осевой ликвации позволит расширить номенклатуру выпускаемой продукции.
Целью данной работы является повышение качества непрерывнолитой блюмовой заготовки путём разработки и внедрения новых экономичных технологических решений на стадии формирования и охлаждения заготовок из стали трещиночувствительных марок, а также совершенствование серийной технологии путём разработки и внедрения новых рациональных конструкторских решений основных узлов блюмовой МНЛЗ.
В соответствии с поставленной целью были решены следующие задачи: - проведено комплексное исследование влияния режимов разливки, водовоздушного охлаждения и электромагнитного перемешивания (ЭМП) в кристаллизаторе, особенностей конструкции основных узлов блюмовой машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), (кристаллизатора, коллекторов, форсунок) на структуру и качество поверхности и осевой зоны, а также на выход годного;
- проведен теоретический анализ и развиты научные положения теории процессов
теплообмена в кристаллизаторе и зоне вторичного охлаждения на основе
используемой математической модели;
разработан научно обоснованный комплекс технических решений, обеспечивающих равномерное охлаждение при формировании оболочки в кристаллизаторе, увеличение стойкости кристаллизатора, улучшение качества поверхности непрерывнолитых блюмов;
- разработана и прошла промышленные испытания новая конструкция каналов
охлаждения в рабочих стенках кристаллизатора (геометрия сечения, порядок
расположения); установлена оптимальная форма каналов - трапециевидная,
обеспечивающая равномерное охлаждение оболочки слитка, равномерное
распределение воды по высоте коллектора, снижение расхода материала стенок на
40%;
- проведено исследование по оптимизации геометрии рабочей полости
кристаллизатора, по влиянию формы на кинетику и морфологию структуры,
качество поверхности непрерывнолитых заготовок;
впервые применен для рабочих стенок кристаллизатора новый материал (БрХІЦр), что позволило уменьшить отбраковку проката по раскатанным трещинам и увеличить стойкость кристаллизатора;
разработана технология непрерывной разливки .трещинночуствительных сталей: оптимизирован температурно-скоростной режим разливки; разработан и прошел промышленное испытание режим качания кристаллизатора, обеспечивший повышение качества поверхности непрерывнолитого слитка; разработаны режимы вторичного охлаждения для всего марочного состава ЭСПЦ ОАО «ОЭМК»; разработаны режимы электромагнитного перемешивания;
проведен расчет экономической эффективности усовершенствованного технологического процесса.
Научная новизна: проведен расчет процессов охлаждения и затвердевания блюма с применением математической модели; разработан научно обоснованный комплекс новых технических решений и установлены закономерности их влияния на качество поверхности и макроструктуры непрерывнолитой заготовки; разработаны новые конструкции основных узлов МНЛЗ< для вторичного охлаждения, обеспечивающие равномерное и мягкое охлаждение непрерывнолитой заготовки водовоздушным туманом; установлены закономерности влияния новых технических решений на качество поверхности и макроструктуры непрерывнолитой заготовки.
Практическая значимость:
Впервые разработан и внедрен на "радиальной МНЛЗ ЭСПЦ ОАО "ОЭМК" комплекс технических решений (технологических и конструкторских) обеспечивающий повышение качества непрерывнолитых блюмов сечением 300x360 мм.
Разработан и опробован кристаллизатор с переменной конусностью, позволяющий улучшить дендритную структуру непрерывнолитых заготовок.
Разработаны новые режимы вторичного охлаждения на радиальной блюмовой МНЛЗ; усовершенствована и внедрена технология отливки блюмов из трещиночуствительной стали, что позволило повысить качество
' непрерывнолитой заготовки, а также крупно- и мелкосортного проката ответственного назначения.
Разработан оптимальный режим электромагнитного перемешивания металла, в кристаллизаторе, позволивший улучшить качество поверхности и макроструктуры непрерывнолитой блюмовой заготовки.
Разработана конструкция системы водовоздушного охлаждения, позволившая повысить качество поверхности непрерывнолитой заготовки стали широкого сортамента.
На защиту выносится:
Комплекс научно обоснованных технических, решений, включающий в себя: разработку новой формы каналов охлаждения кристаллизатора; материал кристаллизатора; режимы вторичного охлаждения; режимы электромагнитного перемешивания.
Новая конструкция узла вторичного охлаждения.
Результаты промышленных испытаний и внедрения разработанного комплекса технических решений.
Достоверность результатов, полученных в диссертации, обусловлена применением аттестованных методик измерений и соответствующей оценки их погрешностей, а также положительными результатами промышленных испытаний на ОАО "ОЭМК".
Основные результаты работы доложены и обсуждены на Международной научно-технической конференции по непрерывной разливке стали (г. Тржинец, ЧССР, 1989 г.), на научно-технической конференции «Внепечная обработка и непрерывная разливка стали» (г. Москва, май 2006 г.), на девятом Международном конгрессе сталеплавильщиков (г. Старый Оскол, октябрь 2006 г.).
По результатам работы опубликованы пять статей и получен патент.
1 Состояние вопроса и задачи исследования
В связи с необходимостью продвижения металлургической продукции как в России, так и на мировых рынках, где металла уже и так много, все больше диктуется: необходимость повышения качества металлургического продукта, снижения затрат на его производство-Одним из участков металлургического производства, на котором закладывается качество будущего металлургического продукта, является непрерывная разливка стали. От качества непрерывнолитой заготовки во многом* зависит качество проката, а следовательно дальнейшие виды доработки проката для обеспечения требований заказчика* по качеству, что в свою очередь влияет на выход годного и в конечном счете - на величину затрат на производство. Поэтому для; повышения качества непрерывнолитой^ заготовки необходимо совершенствование технологии непрерывной разливки* одновременно с совершенствованием конструкции как машин непрерывного литья заготовок (УНЕС) в. целом, так« и их отдельных узлов. Необходимо рассматривать, конструкцию узлов? УНРС и технологию непрерывной разливки как единое целое, т. е. совершенствовать, процесс непрерывной разливки стали.
Анализ конструкции коллекторов, форсунок и типов систем вторичного охлаждения, а также режимов их работы на качество поверхности, макроструктуру непрерывнолитых блюмов
Значительное влияние на качество» поверхности и внутреннюю структуру заготовки оказывает характер ее формирования в зоне вторичного охлаждения (ЗВО). Частота возникновения сетчатых и развитие паукообразных трещин зависит от интенсивности охлаждения поверхности НЛЗ в зоне вторичного охлаждения. Расчеты и непосредственные измерения температуры, выполненные в работах [24— 26], показали, что при прохождении НЛЗ зоны вторичного охлаждения температура его поверхности изменяется циклически в широком интервале. Вхождение движущегося участка НЛЗ в зону орошения форсунки сопровождается резким снижением температуры его поверхности со скоростью около 390С/мин, а выход из зоны - разогревом со скоростью около 120С/мин. Количество таких теплоциклов в условной точке поверхности при прохождении НЛЗ через всю зону вторичного охлаждения соответствует числу форсунок, поля орошения которых не перекрываются-по направлению движения слитка.
При сопоставлении полученных в ; работах [24-26] данных с термокинетическими кривыми распада аустенита стали 17ГС установлено, что в поверхностных слоях слитка возможны многократные (до 7 — 8 раз) фазовые превращения. При охлаждении поверхности происходит распад аустенита с образованием феррито-перлитной структуры, а при нагреве — образование аустенита. В результате у поверхности возникают зоны перекристаллизации глубиной 0,5-18 мм, отличающиеся от основного металла дисперсным строением.
Большую роль в образовании поверхностных и подповерхностных трещин играет распределение напряжений в затвердевшей оболочке непрерывнолитого слитка. Источником внутренних напряжений являются разные скорости охлаждение по толщине оболочки, а также фазовые превращения, связанные с полиморфизмом железа. Расчеты термических напряжений показывают, что при скорости охлаждения поверхности более низкой, чем средняя интегральная скорость охлаждения по толщине оболочки слитка, в поверхностном слое слитка возникают сжимающие напряжения, а в центральных слоях — растягивающие. При циклическом охлаждении картина меняется. При входе участка поверхности слитка в зону орошения, форсунки резкое падение температуры поверхности приводит к тому, что на поверхности возникают максимальные растягивающие напряжения, а в подповерхностном слое — сжимающие. При выходе из поля действия- форсунки и разогреве поверхности картина меняется на противоположную: растягивающие напряжения локализуются в подповерхностном слое, а сжимающие - в поверхностном [27, 28].
С целью изучения распределения напряжений, связанных с фазовыми превращениями, были выполнены дилатометрические исследования при нагреве и охлаждении сталей 17ГС, 09Г2ФБ, 16ГФР и СтЗсп при температурах образования и распада аустенита. Результаты показали, что в определенной области температур коэффициент линейного- расширения при нагреве сталей изменяет знак на противоположный, т. е. вместо обычного термического расширения происходит сжатие, связанное с уменьшением удельного объема при образовании аустенита. При охлаждении наблюдается аналогичная картина - в определенном температурном интервале сжатие заменяется растяжением. В- соответствии с этим, при разогреве в поверхностном слое слитка во время образования аустенита возникают растягивающие напряжения, а в подповерхностном слое - сжимающие, т. е. распределение напряжений будет противоположно тому, которое возникает при термоциклировании без фазовых превращений. Таким образом, конечная эпюра распределения напряжений в оболочке слитка определяется наложением напряжений, возникающих от разных факторов [29, 30].
Опыты, доказывающие важную роль фазовых превращений в образовании сетчатых трещин и в развитии паукообразных трещин, проведены авторами [31, 32]. На моделирующей установке, позволяющей имитировать процесс непрерывной разливки, но без механического сопротивления усадке, задавали различные режимы охлаждения. Обнаружено, что трещины образуются только в образцах, подвергнутых охлаждению с термоциклированием в температурной области выделения доэвтектоидного феррита и образования перлита. При термоциклировании выше и ниже этой области температур трещины не возникали. Режим охлаждения без термоциклирования, но с изотермической выдержкой в области выделения феррита также не привёл к образованию трещин, хотя в реальных условиях сетчатые трещины часто распространяются по ферритным прослойкам. Из этих результатов ясно, что только термоциклирование, создающее термические напряжения, или само по себе выделение феррита не приводит к образованию дефектов. Для их появления необходимо сочетание этих факторов. Об этом свидетельствует также и то, что в однофазных сталях, например ферритных, содержащих 2 - 4 % Si и не имеющих фазовых превращений, при разливке на УНРС трещины отсутствуют.
Расчетные исследования режимов охлаждения затвердевающих блюмов. Расчет режимов вторичного охлаждения блюмов водовоздушным туманом. Опробование и корректировка методики расчёта охлаждения непрерывнолитых блюмов
Первоначальная система охлаждения блюма на УНРС ЭСПЦ ОЭМК включала в себя три типа форсунок с углами раскрытия факела 45, 60, 90 и шириной щели 1,2 мм. Новая система мягкого вторичного охлаждения состоит из унифицированных форсунок с углом раскрытия факела 60 и шириной щели 1,6 мм. Это позволило, во-первых, увеличить надежность работы форсунок, так как вероятность их засорения ниже. Во-вторых, новые форсунки (рис. 2.24) имеют форму факела в поперечном сечении близкую к квадрату и практически постоянную плотность орошения по сечению, что дает возможность наиболее равномерно охлаждать непрерывнолитой слиток при его движении в ЗВО. В-третьих, форсунки расположены на таком расстоянии от слитка, что размеры непосредственно охлаждаемой поверхности несколько меньше размеров поперечного сечения блюма, а следовательно, нет переохлаждения углов и угол остается «горячим».
Конструкция смесительного узла коллекторов также была изменена, а именно: - вода в смесительный узел подается не через щели, а через одно отверстие малого диаметра (дроссель); - диаметр дроссельного отверстия для верхних форсунок составляет 2,5 мм, а для нижних 2 мм.
Такая конструкция коллекторов позволила уменьшить примерно в 1,5 раза минимальный расход воды (впускное отверстие мало и имеет малый диаметр), а следовательно, диапазон регулирования расходов воды в целом увеличился. Другой положительный результат заключается в том, что по высоте нового коллектора охлаждение распределено более равномерно, так как дополнительный напор воды (из-за перепада высот) оказывается скомпенсированным повышенным гидравлическим сопротивлением в более малых впускных отверстиях на форсунках, расположенных ниже (рис. 2.25).
Ранее было проведено исследование и оптимизация режимов вторичного охлаждения для всего диапазона скоростей разливки и марочного сортамента [48]. В качестве критерия оптимизации использовали экспериментально определенные температурные диапазоны, обеспечивающие наилучшее качество получаемого непрерывнолитого металла и проката.
Один из факторов, влияющих на пораженность поперечного сечения непрерывнолитого слитка внутренними дефектами, — размер и протяженность двухфазной зоны. Моделирование процесса затвердевания- блюма показало, что существуют расходы охладителя в ЗВО, при которых величина двухфазной зоны минимальна. Использование этого нового критерия оптимальности расходов воды в ЗВО в сочетании с установленными наилучшими температурными диапазонами позволило скорректировать таблицу расходов. В новом варианте расходы в 3 зоне охлаждения увеличены на 0,05 м /ч для 1-3 групп марок сталей и на 0,1 м /ч для 4 группы.
Интересной с точки зрения дальнейшего совершенствования процесса и улучшения качества непрерывнолитого металла и проката представляется возможность определения расчетным путем напряженно-деформированного состояния и функции накопленной поврежденности металла дефектами в поперечном сечении блюма (рис. 2.26). Численные исследования процесса разливки блюмов сечением (300x360) мм из стали 20 показали, что при скоростях 0,5-0,8 м/мин и самом мягком охлаждении (расход воды по зонам устанавливали как для 1 группы марок сталей) вероятность образования внутренних дефектов і сравнительно мала. Однако при скорости 0,5 м/мин и охлаждении как для 3 группы марок сталей, область, в которой функция накопленной поврежденности достигла единицы (ю = 1), имеет значительный размер по отношению к площади поперечного сечения непрерывнолитого блюма (рис. 2.26, в).
Испытание коллекторов, форсунок вторичного охлаждения новой конструкции и расчетных режимов их работы
Целью разработанной системы мягкого охлаждения блюмов водовоздушным туманом было уменьшение глубины паукообразных трещин, снижение количества сетчатых трещин на поверхности непрерывнолитой заготовки и, следовательно, улучшение качества поверхности проката, в особенности из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Мягкое охлаждение в данной конструкции коллекторов достигается за счет дробления воды на капли и смешивания раздробленных капель с воздухом с образованием тумана, который подается на слиток с помощью специальных форсунок [64].
Для опытного испытания оборудовали первый ручей МНЛЗ № 3 ЭСПЦ ОАО «ОЭМК» коллекторами вторичного охлаждения новой конструкции, которые обеспечивают режим мягкого вторичного охлаждения блюмов в ЗВО путем подачи на поверхность слитка водовоздушной смеси в виде тумана.
Всего с выделением опытных ручьев было разлито 22 плавки. Плавки, проведенные на опытном ручье МНЛЗ № 3 ЭСПЦ ОЭМК, оборудованном системой подачи на слиток водовоз душного тумана, показали, что: - улучшилось качество поверхности непрерывнолитой заготовки, а именно уменьшилась глубина паукообразных трещин. Это связано в первую очередь с уменьшением градиентов температурного поля на поверхности слитка; - температура поверхности непрерывнолитой заготовки на опытном ручье МНЛЗ № 3 выше, чем на серийном ручье и на выходе из бункера вторичного охлаждения составляет 1060-1120С. Меньшие температуры соответствуют сталям с низким содержанием углерода; - по другим показателям (центральная пористость, осевая ликвация и т.д.) существенных отличий в макроструктуре литого и прокатанного металла, полученного на опытном и серийных ручьях, нет.
Из анализа приведенных результатов можно заключить следующее: температурные диапазоны, полученные для поверхности непрерывнолитого блюма (табл.3.6), являются оптимальными с точки зрения качества непрерывнолитого металла и произведенного из него проката.
С целью опытно-промышленного опробования новой (реконструированной) системы мягкого вторичного охлаждения водовоздушным туманом была оборудована новыми (опытными) коллекторами МНЛЗ № 1. Технологические параметры работы опытного водовоздушного охлаждения представлены в таблице 3.5.
Всего на МНЛЗ № 1 с опытным вторичным охлаждением было разлито 458 плавок, в том числе 158 плавок из стали низкоуглеродистых марок. Необходимо отметить, что дефекты «паукообразная трещина» и «сетчатая трещина» видны только при специальной подготовке поверхности НЛЗ (светление змейкой) или после горячего травления образцов поверхности «горбушек». Поэтому влияние опытного вторичного охлаждения на качество поверхности НЛЗ оценивали по качеству поверхности проката, полученного из опытных НЛЗ.
Ниже на рис. 3.5, 3.6 представлены полученные результаты по доле проката с различной глубиной проникновения трещин и по запороченности поверхности проката трещинами. Запороченность поверхности проката раскатанными трещинами оценивалась по удельному количеству встречающихся на поверхности проката трещин, т.е. по количеству раскатанных трещин на единицу длины периметра сечения проката.
Результаты промышленного опробования нового (реконструированного) водо-воздушного вторичного охлаждения показали, что произошло уменьшение глубины проникновения раскатанных трещин в прокате в среднем с 1,03 до 0,9 мм и уменьшение числа дефектов на единицу длины периметра (запороченность) прокатанной заготовки в среднем с 1,64 до 0,32 шт/дм. Необходимо отметить также уменьшение в среднем длины дефекта с 69,5 до 30,7 мм. Другим положительным результатом работы нового водовоздушного вторичного охлаждения явилось то, что снизилась доля плавок, которым требуется доработка (зачистка) дефектов поверхности «раскатанная трещина», а именно с 9,68 до 2,4 %.
Наряду с исследованием влияния нового водовоздушного вторичного охлаждения на качество поверхности оценивали его влияние и на качество макроструктуры. Исследования показали, что ухудшения качества макроструктуры НЛЗ и проката не произошло.
Необходимо отметить, что уменьшение расхода воды на вторичное охлаждение приводит к снижению стойкости роликовых секций. Это обстоятельство потребовало в дальнейшем реконструкции отдельных элементов роликовых секций, а именно перейти в роликах с подшипников скольжения на подшипники качения.
На основании полученных положительных результатов опытно-промышленного испытания нового вторичного охлаждения НЛЗ водовоздушным туманом на комбинате было принято решение о реконструкции зоны вторичного охлаждения на одной МНЛЗ, а именно на МНЛЗ № 2.
Разработка и испытание режимов качания кристаллизатора, обеспечивающих повышение качества поверхности непрерывнолитого слитка
Как уже говорилось выше, зарождение паукообразных трещин происходит в кристаллизаторе, при этом имеет большое значение взаимодействие кристаллизатора и оболочки слитка. Важным условием в данном случае является соотношение скорости движения кристаллизатора вниз и скорости вытягивания НЛЗ, т.е. скорость движения кристаллизатора относительно непрерывнолитого слитка, которая определяет время опережения кристаллизатором непрерывнолитого слитка.
С целью оптимизации технологии разливки уже с новым (реконструированным) кристаллизатором и новым водовоздушным вторичным охлаждением были проведены исследования влияния различных частот качания кристаллизатора на пораженность поверхности НЛЗ паукообразными трещинами. При разливке стали 10 на разных ручьях была установлена различная частота качания кристаллизатора, а именно 60, 90, 120 качаний в минуту. В таблице 4.2 представлены основные технологические параметры разливки опытных плавок.
После опытной разливки была оценена пораженность поверхности НЛЗ паукообразными трещинами по следующей методике: поверхность опытной НЛЗ «светлили змейкой» и в отраженном свете производили осмотр светленой поверхности, подсчитывали количество обнаруженных паукообразных трещин и общее их количество делили на длину НЛЗ в метрах. Таким образом, получалось удельное количество паукообразных трещин на погонный метр НЛЗ — т.е. пораженность поверхности НЛЗ паукообразными трещинами. В таблице 4.3 представлены полученные результаты. Как видно из данных табл. 4.3, с уменьшением средней скорости кристаллизатора и с приближением ее к скорости вытягивания НЛЗ, а также с уменьшением доли времени опережения кристаллизатором непрерывнолитого слитка в продолжительности одного качания
Для этого на МНЛЗ № 2 ЭСПЦ ОАО «ОЭМК» с уже реконструированным вторичным охлаждением и кристаллизатором были установлены новые эксцентрики механизма качания, которые обеспечивают ход кристаллизатора 4 мм (расстояние от нижней до верхней точки). На МНЛЗ № 3, имеющей кристаллизаторы новой конструкции и не реконструированную зону вторичного охлаждения, также были установлены эксцентрики, обеспечивающие ход кристаллизатора 4 мм. На МНЛЗ № 1 и № 4 сохранялись величина хода кристаллизатора 10 мм, не реконструированная зона вторичного охлаждения, но кристаллизаторы были новой конструкции.
Эксперимент производили при разливке сталей перетектического класса, таких как 09Г2С, 12Х1МФ, 10. Качество поверхности опытных и сравнительных непрерывнолитых заготовок оценивали при визуальном осмотре после светления поверхности граней, подсчитывая количество паукообразных трещин. Нарис. 4.1 представлены полученные результаты.
Сравнение МНЛЗ ЭСПЦ ОАО «ОЭМК» в ходе эксперимента Полученные данные показывают, что новая система вторичного охлаждения и новый режим качания кристаллизатора позволили получить наименьшую пораженность поверхности НЛЗ паукообразными трещинами (см. рис. 4.1). Необходимо отметить отсутствие газовых пузырей и пор на поверхности НЛЗ.
В результате проведенных экспериментов определен оптимальный режим качания кристаллизатора и соотношение частоты качания и скорости вытягивания НЛЗ (f={\5СН-200)- Vp), обеспечивающих наилучшее качество поверхности НЛЗ.
Экономическая эффективность предложенных технических решений получена за счет уменьшения затрат на материал для рабочих стенок кристаллизаторов и за счет снижения брака прокатанной заготовки.
1. Проведено комплексное исследование влияния технологических режимов разливки, водовоздушного охлаждения и электромагнитного перемешивания (ЭМП) в кристаллизаторе, особенностей конструкции основных узлов блюмовой машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) на структуру и качество поверхностной и осевой зон непрерывнолитой блюмовой заготовки (НЛЗ), на выход годного из трещиночувствительных сталей. Разработаны и внедрены экономичные технологические решения, позволяющие усовершенствовать серийную технологию производства блюмовой заготовки и повысить ее качество в условиях комбината ОАО «ОЭМК».
2. Развиты научные положения теории процессов теплообмена в кристаллизаторе и зоне вторичного охлаждения на основе разработанной математической модели. Разработан научно обоснованный комплекс мероприятий, обеспечивающих равномерное охлаждение, улучшение качества поверхности НЛЗ, увеличение стойкости кристаллизатора. Установлено, что для точного расчета температурного состояния слитка необходимо учитывать в математической модели как конструктивные и технологические особенности МЛНЗ в целом, так и особенности конструктивного оформления кристаллизатора и зоны вторичного водовоздушного охлаждения.
3. Разработана новая конструкция (геометрия сечения и порядок расположения) водоохлаждающих каналов в стенке кристаллизатора. Установлено, что оптимальной формой каналов является трапециевидная, обеспечивающая равномерное и эффективное охлаждение оболочки слитка при снижении расхода материала стенок на 40%. Новая конструкция водовоздушных коллекторов с применением дросселирования воды позволила получить равномерное распределение воды по высоте коллектора.
Похожие диссертации на Разработка и внедрение новых технологических решений с целью повышения качества непрерывнолитых блюмовых заготовок в условиях комбината ОАО "ОЭМК"
