Введение к работе
'
Актуальность темы. Основными причинами снятия кристаллизаторов с МНЛЗ и вывода их в ремонт является износ их узких и широких стенок, максимальный в их нижней части. Для увеличения стойкости рабочей поверхности кристаллизаторов в России и за рубежом применяют медные сплавы с более высокой, чем у меди, температурой рекристаллизации и повышенными прочностными свойствами в диапазоне температур их эксплуатации 300-350С - МЗРЖ, МН2,5КоКрХ, МС и др. Также используют различные конструкции кристаллизаторов - регулируемые, щелевые, с профилированными узкими стенками и т.д.
Одним из перспективных путей увеличения стойкости кристаллизаторов и уменьшения расхода меди является применение покрытия на никелевой основе. Покрытия наносят на стенки кристаллизатора в начале его эксплуатации, а во время ремонта их приходится удалять, хотя износ носит локальный характер. Учитывая трудоемкость разборки и сборки кристаллизаторов, восстановление мест износа в нижней части рабочей поверхности стенок путем нанесения газотермических покрытий во время вывода в резерв без их разборки является перспективным.
В предыдущих работах было показано, что напыление покрытия на рабочую поверхность узких стенок в углы нижней части кристаллизатора с помощью электродугового способа позволило повысить стойкость кристаллизаторов на 30-40 плавок при средней стойкости 100 плавок. При использовании данной технологии кристаллизаторы стали выходить из строя в основном по причине износа широких стенок. Применение электродугового способа для восстановления широких стенок представляется проблематичным из-за габаритных размеров используемого оборудования. В этом случае целесообразно использовать газопламенный способ нанесения покрытий на широкие стенки собранного кристаллизатора во время его вывода в резерв, отличающийся компактностью оборудования, обладающий широкими возможностями изменения состава покрытия путем использования необходимых добавок порошков. Проведенные в ККЦ-2 ОАО «НЛМК» эксперименты показали, что восстановление широких стенок снова привело к выходу кристаллизаторов из строя по причине износа узких стенок.
Ранее было показано, что нанесение покрытия в углы нижней части рабочей поверхности кристаллизатора приводит к более монотонному распределению температуры по длине сляба и стенки, что обеспечивает повышение качества получаемого металла. Следует ожидать, что напыление покрытия по всей рабочей поверхности узких стенок
приведет к более существенному повышению качества і [ет>алла.''АЦИОНЛ.ЯЬНЛЯ І
" і її і,» л
4 Поэтому повышение стойкости узких и широких стенок кристаллизаторов и качества получаемого металла представляет собой актуальную научную и практическую задачу.
Целью работы является выявление закономерностей износа стенок кристаллизаторов в процессе эксплуатации, обоснование и разработка технологии восстановления рабочей поверхности стенок кристаллизаторов и повышения качества получаемого металла путем нанесения покрытий газопламенным способом.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи.
-
Анализ износа стенок кристаллизаторов и обоснование применения газопламенного способа нанесения покрытий для восстановления их рабочей поверхности.
-
Исследование физико-механических и эксплуатационных свойств газопламенных покрытий, используемых для восстановления рабочей поверхности стенок кристаллизаторов.
-
Исследование влияния технологических параметров разливки на износ рабочей поверхности стенок кристаллизаторов; совершенствование способов подготовки поверхности под нанесение покрытия и нанесения покрытия для уменьшения износа.
-
Разработка технологии восстановления рабочей поверхности стенок кристаллизаторов путем нанесения покрытия в места максимального износа.
-
Оценка возможности нанесения покрытия на всю рабочую поверхность узких стенок и его влияние на качество получаемого металла.
Научная новизна.
Установлено, что износ широких стенок имеет максимальную величину в краях и в середине нижней части на расстоянии до 100 мм от низа кристаллизатора, выявлена зависимость стойкости кристаллизатора от величин толщины базовой стенки и поперечного сечения сляба.
Показано, что применение термореагирующего покрытия из ПТ-Ю5Н толщиной 0,1-0,2 мм в качестве подслоя и сплава ПН85Ю15 в качестве рабочего слоя при восстановлении стенок кристаллизаторов обеспечивает высокую прочность сцепления покрытия с основой и его износостойкость.
Установлено, что использование насечки глубиной до 0,5 мм с последующей дробеструйной обработкой при подготовке рабочей поверхности стенок кристаллизаторов под нанесение газопламенного покрытия повышает прочность сцепления покрытия с основой.
- Установлена зависимость величины износа рабочей поверхности узких стенок
в углах нижней части , где износ имеет максимальное значение, от ширины сляба, тем-
5 пературы разливаемого металла, величины износа до нанесения покрытия, количества плавок в серии.
- Показано, что нанесение покрытия методом газопламенного напыления на ра
бочую поверхность в нижней части кристаллизатора приводит к более монотонному рас
пределению температуры по длине и ширине сляба, что уменьшает количество трещин в
разливаемом и прокатываемом металле.
Практическая значимость.
Показана эффективность применения метода газопламенного напыления для восстановления мест износа на рабочей поверхности стенок кристаллизаторов без разборки.
Даны рекомендации по выбору материалов подслоя и рабочего слоя газопламенных покрытий для повышения их прочности сцепления с основой и износостойкости.
Разработаны технологические режимы подготовки поверхности под нанесение покрытия и нанесения газопламенного покрытия для повышения срока службы кристаллизаторов.
Реализация результатов работы. Разработана технология восстановления мест износа на рабочей поверхности стенок кристаллизаторов без их разборки, апробированная на ОАО «НЛМК». Испытан опытный кристаллизатор с покрытием всей рабочей поверхности узких стенок и проведена оценка качества разливаемого и прокатываемого металла.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена соблюдением соответствующих методик при проведении экспериментов и проверкой регрессионных моделей на адекватность.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены на научной конференции «Юбилейные 60-е дни науки студентов МИСиО (Москва, 2005 г.), межрегиональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Ново-троицк, 2005 г.), объединенном научном семинаре кафедры МАМП и лаборатории ППДиУ МИСиС (Москва, 2005 г.).
Публикации. Основное содержание работы отражено в 4 опубликованных работах. Подана заявка на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Она изложена на 92 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков и 13 таблиц. Библиографический список включает 55 наименований.
