Введение к работе
Актуальность работы.
Для современного состояния отечественной черной металлургии характерен неуклонный рост объема металлопродукции, которую получают из нспрсрывнолитых заготовок, расширение марочного сортамента разливаемой стали, втом числе склонной к образованию трещин, необходимость адаптации оборудования и технологии к разливке большими сериями плавок. Возросшая конкуренция на отечественном и внешнем рынках металлопродукции, безусловно, способствует повышению требований к качеству металла.
Основным типом машин непрерывного литья заготовок на сегодняшний день являются машины криволинейного и радиального типа. Однако доля машин с вертикальной зоной начального формирования слитка составляет до 25% от общего количества машин. В эту группу входят непосредственно вертикальные машины, а также вертикальные с изгибом заготовки в горизонтальном направлении и с постепенно нарастающим изгибом. Причем доля последних двух в общем объеме МНЛЗ в последнее время неуклонно растет. Это связано с тем, что на машинах с вертикальной зоной начального формирования слитка обеспечиваются наиболее благоприятные условия для кристаллизации заготовки и, как следствие, достигается более высокое качество слитка. Кроме этого, для некоторых марок стали, в особенности трещиночувствнтсльных. машины вертикального типа остаются по сути единственными для получения приемлемого качества продукции.
Важнейшую роль при получении качественной продукции траст зона формирования слитка, включающая кристаллизатор- подбой- роликовые секции ( в особенности секции «О»). Здесь твердая фаза еще не обладает достаточной прочностью и поэтому влияние различных факторов на зарождение и развитие дефектов в этой зоне наиболее велико. Кроме того, здесь находится наиболее дорогостоящее и сложное оборудование, преждевременный выход из строя которого, приводит к значительным экономическим потерям. Эго требует своевременного прогнозирования аварийных ситуаций и диагностики серьезных нарушений в состоянии оборудования.
Целью работы является повышение долговечности оборудования МПЛЗ и качества металлопродукции на основе исследования воздействии слитка на несущие и поддерживающие элементы зоны вторичного охлаждения и разработки методологии и средств контроля состояния оборудования.
.»
Методы исследования. Работа выполнялась на основе комплексных
натурных, теоретических исследовании и математического моделирования
оборудования МНЛЗ и процесса взаимодействия слитка с кристаллизатором и
элементами роликовых сскциіі. Теоретические исследования проводились с
применением аналитического и численных методов решения
дифференциальных уравнений напряженно-деформированного состояния слитка и элементов оборудования МНЛЗ, а также моделирования с использованием ЭВМ. 13 промышленных исследованиях применялось современное оборудование, а также специально разработанные системы контроля и диагностирования МНЛЗ.
Научная новизна работы:
-
Разработана математическая модель процесса взаимодействия слитка с кристаллизатором и поддерживающими роликами МНЛЗ с учетом потерн устойчивости оболочки под кристаллизатором вследствие его качания. В полученных соотношениях учтена скорость движения слитка, которая определяет фазу нагружения его оболочки, се необратимое растяжение за счет продольной нагружающей силы различной природы;
-
Проведено численное моделирование деформации оболочки слитка в промежутке между кристаллизатором и первым роликом проводки и определены закономерности изменения се величины в зависимости от температурного режима разливки под кристаллизатором и расстояния между его торцем и первым роликом в зависимости от скорости разливки;
3. Установлены закономерности изменения эксплуатационных характеристик
]Х)ликов и несущих элементов роликовой проводки МНЛЗ (износ,
температура, деформация) и их количественные значения;
4. Разработаны методологические основы создания и применения в практике
непрерывной разливки, а также математическое обеспечение нового
класса высокоэффективных оптоэлсктронных средств контроля и
настройки геометрических параметров кристаллизаторов, роликовых
секций и технологической оси вертикальных МНЛЗ.
Практическая ценность и реализация результатов работы:
1. Разработана инженерная методика и программное обеспечение для
расчета деформации оболочки слитка под кристаллизатором при наличии
продольной нагружающей силы трения, что позволяет на основе анализа
устойчивости оболочки металла под кристаллизатором совершенствовать
конструктивные элементы зоны начального формирования слитка и
технологию разливки;
2. На основе использования конечно-элементных методов расчета
разработаны расчетные схемы привальной стешен МНЛЗ и рамы секции
«О» и определены количественные параметры возможной деформации несущих элементов роликовой проводки под действием технологических факторов и дефектов ее настройки;
3. На основе анализа закономерностей изменения эксплуатационных
параметров элементов роликовой проводки МЫПЗ определены
рациональные значения допусков на настройку технологической осн. а
также роликовых секций в ремонтных подразделениях. Использование
разработанных рекомендаций в практике обслуживания МНЛЗ позволяет
повысить стойкость роликовых секций и снизить брак слябов по
трещинам.
4. Разработаны, испытаны и внедрены в опытно-промышленную
эксплуатацию устройства конгроля и настройки геометрических
параметров кристаллизаторов и их механизмов качания, роликовых
проводок и технологической оси вертикальных МНЛЗ с использованием
современных оптоэлсктроиных систем сбора и обработки информации.
5. На основе анализа и обобщения расчетных и экспериментальных данных
предложены технические решения по совершенствованию конструкции
привальных стенок и рам роликовых секции МНЛЗ.
Реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, расчетные и экспериментально-диагностические методики, а также оборудование для их осуществления прошли проверку в промышленных условиях и рекомендованы к внедрению в конструкторских разработках, методиках и технологиях, используемых экспертным центром «ПТМ Северо-Запад», элсктросталеплавильном цехе и цехе ремонта прокатного оборудования ОАО «Северсталь».
Апробация работы. Основные разделы работы докладывались на международной конференции «Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах. ИНФОТЕХ-99» (г.Чсрсповсц 1999 г.), на юбилейной научно-технической конференции «Подъемно-транспортные машины на рубеже веков» (г. Москва), Конгрессе сталеплавильцпков (г.Череповец 2000г.). а также на совещаниях специалистов ОАО «Северсталь».
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано четыре печатные работы и два технических решения признаны изобретениями
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения.
4 разделов, заключения, библиографического списка из 87 наименовании. Объем диссертации составляет 135 листов машинописного текста, 48 рисунков, 4 таблиц.