Введение к работе
Актуальность работы.Непрерывная разливка стали является одним из главных направлений в развитии сталеплавильного производства. Высокие требования,предъявляемые к качеству металлопроката,поставили перед металлургами задачу по кардинальному улучшению качества непрерывнолитой заготовки.
В современных условиях рыночной экономики появилась необходимость значительного расширения марочного и размерного сортамента производимого металлопроката без дополнительного строительства новых слябовых и сортовых (блюмовых) машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Для расширения размерного сортамента слябов по ширине в последние годы разработана технология продольной порезки широких слябов одного типоразмера на заготовки необходимой ширины,в зависимости от сортамента готового металлопроката. В этом случае достигается значительная экономия анергоресурсов, производственных и капитальных затрат.
Вместе с тем, массовое производство сортового и профильного проката из непрерывнолитых слябов сдерживается наличием внутренних дефектов, присущих только непреывнолитому металлу. Основной проблемой при получении заготовки таким методом является выход на поверхность в плоскость реза внутренних дефектов сляба, которые в дальнейшем трансформируются в соответствующие дефекты прокатанной металлопродукции.
Одним из эффективных мероприятий, позволяющих в значительной мере уменьшить количество дефектов слябов и повысить механические свойства катаного металла является способ непрерывной разливки стали с вводом макрохолодильников в виде стальной ленты в кристаллизатор МНЛЗ.При создании определенных условий теплового взаимодействия стальной ленты с расплавом в кристаллизаторе МНЛЗ имеется возможность существенно улучшить макроструктуру и повысить химическую и физическую однородность непрерывнолитых слябов.
Ще одним решением задачи получения заготовок на слябовой МНЛЗ для производства сортового и профильного проката с одновременным повышением их качества является создание пршщипиально нового по конструкции и своим теплотехническим характеристикам кристаллизатора с консольными шрэгородк8ми,позволяпцего одновременно нв одной машине получать как слябовые.так и блюмовые заготовки с улучшенной макроструктурой. Поэтому разработка указанных
- I -
способов непрерывной разливки является актуальной и важной задачей.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работі является разработка технологии получения блшовой заготовки і повышенной химической и структурной однородностью на слябової ЫНЛЗ для производства высококачественного сортового и профильно го проката.
В связи с этим в задачи исследования входило:
усовершенствование способа повышения квчества макрострукту ры непрерывнолитого сляба путем ввода в кристаллизатор ЫНЛ стальной ленты;
исследование закономерностей структурообразования непра рывнолитого сляба в зависимости от технологических параметре разливки и режимов ввода ленты;
исследование закономерностей теплофизического взаимодейсі вия расплава в кристаллизаторе МКЛЗ со стальной лентой при различных режимах ее ввода;
разработка технологии ввода стальной ленты в кристаллизатс МНЛЗ, обеспечивающей получение заготовки требуемого качества да производства сортового и профильного проката;
разработка нового кристаллизатора с консольными перег< родками для получения блюмовой заготовки на слябовой ЫНЛЗ д. производства сортового и профильного проката;
исследование теплофизического взаимодействия расплава кристаллизатором, содержащим консольные перегородки;
исследование характера потоков расплава в кристаллизато с перегородками при различных вариантах подвода металла;
- разработка технологии получения блюмовой заготовки
слябовой МКЛЗ для производства сортового и профильного проката.
Научнвя новизна. Уточнены параметры теплофизического взаим действия стальной ленты с расплавом в кристаллизаторе ЫНЛЗ. Пои зано, что полное расплавление ленты достигается при ее массов расходе 0,7-1,0*. толщине 1,2-2,0 мм и температуре ликвидуса ни чем у разливаемой стали не менее,чем на 10С.
Установлено влияние химического состава ленты на ее массої расход при вводе в кристаллизатор ЫНЛЗ в режиме полного расши ления. Показано,что при увеличении содержания углерода в ленте 0,10 до 0,40 % расход ленты может быть увеличен до 1,2%. При в: в 2-3 раза возрастает размер зоны равноосных кристаллов и, сої
вэтственно, уменьшается зона столбчатых кристаллов.
О помощью методов гидравлического и математического моделирования впервые исследован процесс получения блгмовой заготовки на слябовой МНЛЗ, установлены основные параметры процесса и разработан новый кристаллизатор с консольными перегородками.
Установлено, что форма консольной перегородки не оказывает заметного влияния на характер циркуляционных потоков в кристаллизаторе. Использование стандартного погружного стакана при разливке не обеспечивает благоприятных условий формирования оболочки сляба в кристаллизаторе с перегородками, в связи с чем был разработан новый погружной стакан с разновеликими щелевыми отверстиями.
Разработана математическая модель и произведен расчет на ЭВМ температурного поля стенок кристаллизатора с перегородками. Установлено, что достаточные условия охлвждвния перегородки достига-вются при выполнении в ней пяти каналов, диаметром 16-20 мм.
Определены зоны формирования оболочки слитка в кристаллизаторе с перегородками с максимальными значениями в ней температурных напряжений, вызываемых размывающим действием струи металла.
Практическая ценность работы заключается п усовершенствовании технологии ввода ленты в кристаллизатор МНЛЗ, позволяющей получать непрерывнолитыв слябы с повышенной однородностью макроструктуры для производства сортового и профильного проката требуемого качества. Разработана и освоена технология производства сортового и профильного проката из непрерывнолитых слябов,отлитых с вводом ленты в кристаллизатор МНЛЗ.Это позволило повысить качество металлопродукции и расширить область использования непрернв-нолитого металла.
На основании результатов гидравлического и математического моделирования разработана конструкция нового кристаллизатора с консольными перегородками, позволяющая получать на слябовой МНЛЗ заготовку, близкую по своим размерам к блюмовой.
Новый кристаллизатор опробован в промышленных условиях при разливке сталей марок 0ЭГ2С и ОтЗсп. Из отлитых блвмовых заготовок была получена следующая металлопродукция: квадрат 100x100 мм, швеллер JSE4, JS30, шахтная стойка ЛЕ7. Разработанная технология позволила получить сортовой и профильный прокат с улучшенной макроструктурой и высокими механическими свойствами
Годовой вкономический эффект от внедрения указанной технологии составляет 0,54 млн.крб./т за счет снижения расходного коэф-
фициента с 1,2 до 1,1 т/т при получении блюмов из непреривнолитых заготовок взамьн слитков.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсувдались на следующих семинарах и конференциях: 1.Научно-технической конференции "Молодежь и научно-технический
прогресс",г.Липецк,1991 г. 2.XXI научно-технической конференции молодых специалистов,г.Мариуполь, 1991 г. 3.1-ой региональной научно-технической конференции, г.Мариуполь,
1992 г.
4.11-ой региональной научно-технической конференции, г.Мариуполь,
1993 т.
На защиту выносятся следующие положения.
-
Результаты теплофизических расчетов взаимодействия стальной ленты с расплавом в кристаллизаторе МНЛЗ.
-
Закономерности формирования структурных зон слябов при различных параметрах кристаллизации и режимах ввода ленты.
-
Результаты усовершенствования технологии ввода ленты в кристаллизатор МНЛЗ для получения заготовок с улучшенной макроструктурой для производства сортового и профильного проката.
-
Результаты гидравлического и математического моделирования процесса непрерывной разливки стали в кристаллизатор с консольными перегородками.
-
Разработка конструкции нового кристаллизатора для одновременной отливки слябов и блюмов на слябовой МНЛЗ.
-
Результаты исследования теплофизического взаимодействия кристаллизатора с перегородками с формирущейся оболочкой сляба
-
Результаты промышленного освоения технологии получения блю мовой заготовки для производства сортового и профильного проката.
Публикации.По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура и обьем работы. Диссертационная работа состоит ие введения,четырех глав,выводов.Основное содержание изложено на страницах машинописного текста. Работа включает 76 рисунков, 20 таблиц, список использованной литературы из 161 наименования.