Лабораторная установка электрошлаковой наплавки роликов МНЛЗ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Список литературы

1. Теория непрерывной разливки / B.C. Рутес, В.И. Аскольдов, Д.П. Евтеев идр. М.: Металлургия, 1971. 296 с.

2. Мельничук Е.А., Селиванов В.Н., Паномарева Т.Б. Экспериментальное исследование продольной деформации затвердевшей оболочки непрерывнолитого слитка при вытягивании из кристаллизатора // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 69-й межрегион. науч.-техн. конференции. Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова, 2011. С.125-129.

УДК 669.187.56

К.Н. Вдовин, A.C. Бердников, A.A. Подосян, Л.Г. Егорова

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКИ РОЛИКОВ МНЛЗ *

Одной из главных задач, стоящих перед современными технологическими бизнес-процессами, особенно связанными с предоставлением сервисных услуг, в частности в области ремонта металлургического оборудования, является сокращение издержек. Поэтому актуальными являются вопросы разработки и совершенствования технологий, позволяющих снижать затраты за счет многократного использования деталей, при полном или частичном восстановлении их рабочих характеристик.

На всех металлургических производствах, как в МНЛЗ (машинах непрерывного литья заготовок), так и в листопрокатном переделе, самой массовой и изнашиваемой деталью являются ролики (валки). Например, в МНЛЗ ОАО «ММК» (ММК) в эксплуатации находятся боле 3500 роликов. Их постоянное обновление (изготовление) сопряжено с большими затратами.

*

Работа выполняется в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (гос. контр. № 02.740.11.0509).

© Вдовин К.Н., Бердников A.C., Подосян A.A., Егорова Л.Г., 2011

На ММК создана технология восстановления роликов. В основном она применяется в виде традиционной электродуговой наплавки под флюсом или специальными (самозащищенными) проволоками. Изношенную поверхность бочки ролика перед наплавкой протачивают до полного удаления образовавшихся при работе в МНЛЗ дефектов: сетки разгара, раковин, подрезов и т.д. Однако для такой технологии ремонта существуют ограничения - определенная глубина проточки и врезов, ниже которой наплавлять ролик нельзя.

В институте электросварки им. Е.О.Патона (Украина) разработали новую технологию ремонта, для которой таких ограничений нет. Она основана на применении электрошлаковой наплавки (ЭШН). Суть этого процесса (подобно электрошлаковому переплаву (ЭШП)) заключается в переплаве металла в шлаковом расплаве, разогреваемом Джоулевым теплом, и капельном переносе его от источника - расплавляемого электрода, через шлак, в металлическую ванну. Весь процесс происходит в специальном медном водоохпаждаемом устройстве, обычно круглой формы - кокиле кристаллизатора. Но в отличие от ЭШП при ЭШН происходит не полное расплавление наплавляемой заготовки (бывшего в употреблении ролика или валка), а лишь восстановление их размеров. Этот процесс происходит за счет частичного подплавления изношенной (рабочей) части ролика металлом, поступающим от электрода, с образованием после затвердевания качественного монолитного соединения.

На ММК изготовление и ремонт роликов производят в специализированном цехе, где находится оборудование как для электродуговой сварки, так и для ЭШП.

Существует технология восстановления роликов, разработанная совместно специалистами ММК и МГТУ, замкнутого цикла: новое изготовление - переточка - традиционная электродуговая наплавка - ЭШП - новое изготовление. При ЭШП отбракованные ролики соединяются электросваркой в электрод и переплавляются в новые заготовки для роликов под флюсом АНФ-32.

Учитывая перспективность ЭШН, исследовали возможность ее применения для восстановления роликов МНЛЗ для ММК. Для чего спроектировали малогабаритный аналог монофилярной печи ЭШП для работы по схеме, приведенной на рис. 1.

Для упрощения конструкции привод верхней каретки установки ЭШП сделали ручным, с обеспечением длины сплавляемой части электрода не менее 200 мм. По специальной методике рассчитали

*

Расчет кристаллизаторов для электрошлакового переплава / К.Н. Вдо-вин, Подосян A.A., Городецкий М.И., Алексеев А.Г. // Металлург. 1999. №9. С. 39-41.

необходимые для наплавки электрические параметры, спроектировали и изготовили следующее лабораторное оборудование:

- кристаллизатор с кокилем без уширения, из меди марки М1р, с диаметром рабочего сечения 50 мм, с возможностью отливки слитка в неподвижном варианте на диаметр 60 мм высотой 65+15 мм, в подвижном до 500+1 мм (рис. 2);

1 - расплавляемый электрод; 2 - металлическая ванна; 3 - наплавленный слой металла; 4 - шлаковая ванна; 5 - водоохлаждаемый кокиль кристаллизатора; 6 - электропитание; 7 - исходный наплавляемый элемент (ролик)

Рис. 2. Кристаллизатор для ЭШН

- водоохлаждаемый поддон из меди марки М1р (рис. 3) с прямым токоподводом к установочной медной плите, с отверстием для

стальной конической затравки, позволяющий осуществлять работы как при подвижном, так и при неподвижном кристаллизаторе.

Рис. 3. Поддон для электрошлаковой наплавки

ЭШН производили по схеме подачи в неподвижный кристал-лизатор трубчатого электрода сплошного сечения (рис. 4). Наплавляемый объект в виде стального прутка диаметром 20 мм приварили к затравке.

Рис. 4. Монофилярная опытная печь ЭШП МГТУ-2011

Начало наплавки осуществляли «холодным» стартом, при котором наплавляемый стержень через стальную стружку (в режи-

ме короткого замыкания) на максимальном токе ~1000 А зажигает дугу. Использовали стандартный флюс АНФ-32.

При первой попытке старт осуществить не удалось. Вероятные причины этого: низкое качество контакта в системе каретка-электрод и поддон-затравка; неправильно выбранная сила тока, небольшое поперечное сечение электрода. Повторный старт провели с помощью расплавленного флюса («горячий старт»), залив его в кристаллизатор. Началась наплавка, в результате получили наплавленный монолитный слиток. Учитывая удовлетворительные результаты эксперимента, наметили провести промышленный эксперимент на печи ЭШП - 1,25И1 - ВГ в ЦРМО-3 ЗАО «МРК», подготовка к которому ведется в настоящее время.

УДК 669.14.018.256

Н.С. Сурина, В.Н. Селиванов, Э.В. Дюльдина

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШЛАКООБРАЗУЮЩИХ СМЕСЕЙ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ СТАЛИ

В настоящее время большая часть производимой в мире стали разливается непрерывным способом с использованием машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Для стабилизации работы данных машин и получения качественной продукции используются различные шлакообразующие смеси (ШОС), предназначенные для применения в промежуточном ковше и в кристаллизаторе.

Шлакообразующая смесь представляет собой многокомпонентную систему, которая выполняет определенные функции [1]:

• защищает металл от вторичного окисления;

• обеспечивает теплоизоляцию зеркала металла;

• поглощает всплывающие из стали неметаллические включения;

• является смазкой между стенкой кристаллизатора и корочкой слитка;

• стабилизирует процесс теплоотдачи от затвердевающего слитка к стенкам кристаллизатора.

© Сурина Н.С., Селиванов В.Н., Дюльдина Э.В., 2011