Научная статья на тему 'Моделирование процесса холодной кузнечной протяжки стенок сборных кристаллизаторов'

Моделирование процесса холодной кузнечной протяжки стенок сборных кристаллизаторов Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
86
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Металлообработка
ВАК
Область наук
Ключевые слова
ДЕФОРМАЦИЯ / ДОЛГОВЕЧНОСТЬ / МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / МЕДНЫЕ СТЕНКИ КРИСТАЛЛИЗАТОРА / ПЛАСТИЧНОСТЬ / ПРОЧНОСТЬ / СТРУКТУРА МЕТАЛЛА / ТЕХНОЛОГИЯ / ХОЛОДНАЯ КУЗНЕЧНАЯ ОБРАБОТКА

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Абрамова Наталья Борисовна, Востров Владимир Николаевич, Аптекарева Ольга Натановна

Представлена методика расчета рациональных технологических режимов процесса холодной кузнечной протяжки медных стенок кристаллизаторов с использованием метода конечных элементов. Установлены эффективные диапазоны основных технологических параметров процесса.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Абрамова Наталья Борисовна, Востров Владимир Николаевич, Аптекарева Ольга Натановна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Моделирование процесса холодной кузнечной протяжки стенок сборных кристаллизаторов»

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

УДК 621.771.67: 621.787

Моделирование процесса холодной кузнечной протяжки стенок сборных кристаллизаторов

Н. Б. Абрамова, В. Н. Востров, О.Н. Аптекарева

Актуальность работы

Эффективность процесса непрерывного литья заготовок является критерием оценки технического уровня черной металлургии. Качество машин непрерывного литья заготовок (рис. 1) в значительной степени связано с конструктивно-технологическими параметрами кристаллизаторов и их эксплуатационными характеристиками.

Кристаллизатор (рис. 2) — самый ответственный узел машин непрерывного литья. В кристаллизаторе формируется слиток. Кристаллизатор должен обеспечить интенсивный отвод тепла с поверхности отливки и минимальное трение при скольжении формирующейся корки по стенке кристаллизатора. Кристаллизаторы работают в условиях циклических тепловых потоков (плотность тепловых потоков достигает 20 МВт/м2) в диапазоне температур 290-870 К, интенсивного износа, циклических термодинамических напряжений и коррозии разных типов [1, 2].

Кристаллизаторы подразделяются на гильзовые и сборные. Рабочим элементом гильзовых кристаллизаторов являются гильзы, а сборных — стенки (рис. 3). Преимуществом сборных кристаллизаторов является универсальность. Достоинством гильзовых кристаллизаторов считается более высокая надежность.

Потребительские свойства кристаллизаторов непосредственно связаны с условиями их работы. Материал кристаллизаторов должен соответствовать ряду требований, необходимых для процесса разливки: хорошей термической проводимостью, достаточной твердостью, стойкостью к износу и механическим повреждениям.

Медь, обладающая высокой теплопроводностью, является незаменимым материалом для стенок кристаллизаторов. Стенки кристаллизаторов, изготовленные из меди с содержанием серебра до 0,12 %, имеют высокую прочность, твердость и температуру рекристаллизации, но более низкую теплопровод-

Рис. 1. Машина непрерывного литья заготовок: 1 — кристаллизатор

Рис. 2. Кристаллизатор

Рис. 3. Стенки сборных кристаллизаторов

ность по сравнению с другими марками медных сплавов. Серебросодержащая медь является дорогим материалом.

В Российской Федерации наиболее распространены марки серебросодержащей меди М1Р (99,9 % Си, 0,08-0,12 % Аг, 0,060,012 % Р) и М2Р (99,7 % Си, 0,08-0,12 % Аг, 0,06-0,012 % Р).

Бескислородные меди марок М0, М00 содержат 99,95-99,99 % Си. Характеризуются низким содержанием кислорода. В отличие от марок М1р, М2р, бескислородные меди имеют меньше примесей и высокую теплопроводность.

Зарубежные фирмы отдают предпочтение хромо-цирконистым бронзам. Стоимость этих бронз на 30-40 % выше цены на медь, что связано со сложной технологией плавки и термообработки. Производство бескислородной меди — недостаточно изученный процесс, однако удельный вес бескислородной меди в производстве цветных металлов постоянно растет.

Перспективным материалом стенок сборных кристаллизаторов является бескислородная медь М-ЭЛП (99,98 % Си), полученная в печи электронно-лучевого переплава. Медь М-ЭЛП обладает рядом уникальных свойств. В частности, практически отсутствием кислорода, высокой плотностью 9 х 103 кг/м3, моду-

лем упругости 110-130 х 103 МПа, теплопроводностью 380-400 W/м • К, коэффициентом линейного расширения 170-180 х 10"5 С-1. Медь М-ЭЛП значительно дешевле меди М1р, М2р.

Технология изготовления заготовки существенно влияет на ее физико-механические свойства. В литом состоянии медь имеет крупнозернистую структуру (рис. 4). Под воздействием термических напряжений и в условиях слабой связи между крупными зернами по границам последних образуются трещины даже при воздействии на литой металл относительно небольших механических усилий.

Для повышения физико-механических свойств материалов применяют методы объемного деформирования (прессование, прокатка, ковка). Улучшение физико-механических свойств медных стенок кристаллизаторов в результате их деформирования объясняется тем, что при работе кристаллизаторов в диапазоне температур 970-1000 К активно окисляются границы зерен литой меди. В деформированных зернах данный эффект снижается и прочность границ зерен уменьшается не так существенно. Кроме того, размельчение зерен при деформировании также способствует повышению прочности их границ.

Одной из эффективных операций деформирования литой структуры является прессование. Однако вследствие отсутствия контейнеров необходимых размеров или гидравлических прессов с достаточным усилием не всегда имеется возможность выполнить прессование слитка больших размеров для получения требуемой заготовки. В этом случае и при мелкосерийном производстве целесообразно применять операцию ковки [3]. В процессе вытяжки ковкой происходит измельчение зерна (рис. 5, а), а при значительных степенях деформации образуется волокнистая структура (рис. 5, б).

Деформирование слитков цветных сплавов в одном направлении (прессование, прокатка и др.) приводит к образованию волокнистой структуры даже при небольших степенях деформации. Микроструктура прокатанной меди М1р, с логарифмической степенью деформации е = 0,20, приведена в работе [4], на

Рис. 4. Макроструктура меди М-ЭЛП в литом состоянии

ООБРАБОТ

Рис. 5. Макроструктура меди М-ЭЛП после холодной кузнечной протяжки при логарифмической степени деформации 0,22 (а) и 0,73 (б) и количестве проходов 10 (а) и 13 (б)

рис. 68. Как показали исследования [2], волокнистая структура стенки кристаллизатора снижает ее долговечность.

Постановка задачи

Южно-Уральский машиностроительный завод, входящий в ОАО «Машиностроительный концерн "ОРМЕТО-ЮУМЗ"», является основным поставщиком блюмовых и слябо-вых машин непрерывного литья заготовок для металлургических заводов Российской Федерации и других стран. Стенки сборных кристаллизаторов изготавливают из проката серебросодержащей меди марки М1р. Разрезка проката на штучные заготовки выполняется на строгальном станке отрезными резцами, после чего заготовки фрезеруются по контуру [5]. Долговечность стенок кристаллизаторов составляет 750-780 плавок (рис. 6). Под долговечностью понимается ко-

1600

1200

Рис. 6. Долговечность Р стенок сборных кристаллизаторов при логарифмической степени деформации е = 0,20 - 0,30:

1 — медь М-ЭЛП, поковка; 2 — медь М1р, прокат

личество плавок Кпл, выдерживаемых кристаллизатором на протяжении всего срока работы. На рис. 6 обозначено Ып — количество перестрожек стенки кристаллизатора. Перестрожка осуществляется после исчерпания стенкой ресурса безотказности Исследования долговечности стенок сборных кристаллизаторов выполнены на производственной площадке ОАО «Днепродзержинс-кий металлургический комбинат».

По предлагаемой технологии [6] стенки сборных кристаллизаторов формообразовы-вали из бескислородной меди М-ЭЛП. Бескислородную медь М-ЭЛП получали в виде плит или слябов в печи ЭЛП-30, размеры устанавливаются по требованию заказчика. В печи осуществляли переплавку металла в глубоком вакууме, используя энергию электронного луча. Плотность литой заготовки составила 8,93 ^ 8,94 г/см3. После холодной кузнечной протяжки заготовок, долговечность стенок сборных кристаллизаторов равнялась 1600-1650 плавкам (см. рис. 6), что в 2,02,5 раза превышает долговечность стенок из проката серебросодержащей меди М1р.

Примеры базовой и разработанной технологий изготовления медных стенок разборных кристаллизаторов представлены ниже. Для выбора рациональных режимов процесса холодной кузнечной протяжки стенок сборных кристаллизаторов и оценки их надежности разработана математическая модель исследуемого процесса.

Базовая технология

1. Обрезка кромок горячекатаного листа из меди М1р. Толщина листа — 95 мм.

2. Резка проката на штучные заготовки на строгальном станке отрезными резцами. Ширина резца — 5 мм. Размеры заготовки — 440х95х1070 мм.

3. Фрезерование по контуру. Размеры стенки кристаллизатора — 440х75х1000 мм.

Предлагаемая технология

1. Получение сляба из меди М-ЭЛП в печи электроннолучевой плавки.

2. Резка ленточной пилой на штучные заготовки с размерами 425х130х1015 мм. Толщина пилы — 3 мм.

3. Фрезерование: снятие фасок 10х45°.

4. Кузнечная протяжка, обеспечивающая логарифмическую степень деформации по-

ковки 0,20...0,30. Размеры поковки — 440х х95х1070 мм.

5. Фрезерование по контуру. Размеры стенки кристаллизатора — 440х75х1000 мм.

Математическая модель напряженного

и деформированного состояний поковки

При построении модели напряженного и деформированного состояний поковки принимаем следующие допущения:

• материал подчиняется в упругом состоянии закону Гука и ассоциативному закону течения в пластическом состоянии;

• немонотонный процесс объемного формообразования заменяется рядом монотонных процессов;

• полная скорость деформации {ё} включает скорость упругой деформации и скорость пластической деформации {ё} = {ее} + + {еР};

• напряжение текучести от и коэффициент упрочнения Н' = йот/йе являются функциями интенсивности пластической деформации ег;

• материал удовлетворяет условию несжимаемости:

о,

УУ

огг =

(1)

ау ~ ^у + &уа0 >

(3)

где уи — компоненты девиатора напряжений; о^а0 — компоненты вароиации гидростатического напряжения, а0 = (охх + Оуу + + огг)/3, где охх — нормальное напряжение в направлении оси х; Оуу — нормальное напряжение в направлении оси у; огг — нормальное напряжение в направлении оси г.

Девиатор напряжений у ¿у пропорционален девиатору скоростей деформаций %у:

¥у = 2 УЛу,

У

(4)

где у — коэффициент пропорциональности, а гидростатическое напряжение а0 связано с изменением объема

а0 = кепА.%

(5)

где охх, Оуу, огг — скорости деформации в направлениях оси х, у, г соответственно.

Математическая постановка задачи теории упругопластического течения базируется на начале виртуальных скоростей. Для любого кинематически возможного поля скоростей в произвольный момент времени справедливо условие равенства мощностей внутренних и внешних сил [7]:

|стл {5еу }йУ = | р} {5^- (2)

где Оуг — компоненты тензора напряжения, соответствующие осям х, у, г ( и I принимают значения х, у, г); егу — компоненты тензора скоростей деформации; — компоненты внешних сил на поверхности 5; {иу} — вариация скорости в направлении действия компоненты внешних силру; V — объем тела; 5 — площадь поверхности, в состав которой входит малая площадь поверхности 5М, где определены скорости; 5т — площадь поверхности, на которой заданы внешние силы трения ру. Напряжение о^ можно представить как сумму девиаторной и шаровой частей тензора

где к — коэффициент пропорциональности; е0 — скорость изменения объема деформации, е0 = ех + £у + ег, где ех , Еу, ег — скорости изменения объема деформации в направлениях осей х, у, г соответственно; ^¿у — девиатор скоростей деформации, ^¿у = егу - (1/3)8гуЕо; Ат — интервал времени, за который происходит изменение напряженно-деформированного состояния.

Предполагается, что изменение объема носит упругий характер. Модуль объемной деформации определяется как

к = £/[3(1 — 2у)]

(6)

где Е — модуль упругости; V — коэффициент Пуассона (для исследуемого процесса холодной пластической деформации медных материалов v = 0,31 ^ 0,34 [3]).

С ориентацией на численное решение методом конечных элементов, уравнение виртуальных мощностей (2) может быть представлено в матричной форме:

2 /(Г) ^ауг +|5¿оауг

уг

21 , (7)

г

где 8е — вариация скорости деформации; {8е}г — вариация скорости деформации конечного элемента с номером г; Т — знак транспонирования вектора; Vr — объем конечного элемента с номером г; {0и}г — вариация скорости деформации конечного эле-

мента с номером г; Р — площадь поверхности контакта инструмента с заготовкой; Яг — площадь контактной поверхности конечного элемента г.

Для конечного элемента г имеем соотношения связи параметров внутри элемента с их узловыми значениями:

{и К = [ N ]{и}; а£= [К ]{ст0}; {5 }г = [ N ]{5},

(8)

где N — функции формы.

Выразив параметры, входящие в выражение (7), через скорости перемещений и гидростатическое давление, получим уравнение

х } [В]т Ыти}-Зт1]т [до]

Г уг

_ ы

З1 ^ ^'"кАт

Г уг

= [до] {р^ -

¿V +

-^ЕI {^М7 №

Г уг

м

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Зк

Л

(9)

где В — матрица, связывающая векторы деформации и перемещений в конечном элементе; И — матрица связи компонент деформаций и напряжений; I — единичная матрица; О — модуль сдвига; Р — сила на поверхности контакта инструмента с заготовкой; {а^} — среднее напряжение; {5*} — средняя площадь контактных поверхностей конечных элементов.

Для элементов находящихся в упругом состоянии, матрица [И] связи компонент деформаций и напряжений [7] равна [И] = [Ие],

[& ] =

Е

х

х

' 1 -V

1 - 2v

V /(1 -

(1 + ^

V /(1 - 2^ V /(1 - 2^ ООО

1 -V

1 - 2v V /(1 - 2^ V /(1 - 2^

V /(1 - 2 V) ООО

1 -V

1 - 2v

ООО

О О О 1 2 О О

О О О О 1 2 О

О О О О О 1

(10)

Для элементов в пластическом состоянии [7] [И] = [ИР],

[ Ш ] = [Б ]

9(2в)2

4о? (Зв + Н)

с' о'

О О О оо

о

/2

БУМ

о

./2

о^ о о^ о о^ о

^хх^уг ^уу^уг ^гг^уг

о

уг

оххогх оууогх оггогх оугогх

о

о{.„о„„ о(,„о„„ о~~о„„ о„~о„„ о~„о

о

хх^ху ^уу^ху ^гг^ху ^уг^ху ^гх^ху ^ху_

(11)

где О — модуль сдвига, О = 0,5Е(1 + V); аг — интенсивность напряжений;

0,5 •

ш

■°гг )2 + (агг

)2 +

У&хх-ауу )2 +6 -(ауг

т и гх ху')

где ауг — касательное напряжение перпендикулярное оси х; агх — касательное напряжение перпендикулярное оси у; аху — касательное напряжение перпендикулярное оси г; Н' — параметр, характеризующий упрочнение, Н' = dаg/(d£) = аг/ег, где £г — интенсивность скоростей деформации:

¿гг ) + (Ег

Г +

(Е )2 + — .(¿2

К^хх уу > 2 »г

|р2 1Ё2 ' т ' ГЛ' т ^ху '

; (13)

ахх, а , агг — компоненты девиатора напряжений: а^ — (ахх+ауу+агг)/3; агг = агг — (ахх ^ ауу ^ агг ) / ауу = ®уу —

" {*хх +ауу+агг )/3-

Переход из упругого в пластическое состояния оценивается по скорости диссипации энергии пластического деформирования [7]:

Ж = {а £ + а £ + а £ + а £ (12)

р [_ хх хх.1 УУ УУл zz zz.\ ху zz .1 ] У-*-*-1/

Если диссипация энергии оказывается отрицательной, то считают, что элемент вернулся в упругое состояние, и матрицу [И^] заменяют на [Ие].

Задача упругопластичности является существенно нелинейной, поскольку глобальная матрица жесткости зависит от матрицы [И], а та, в свою очередь, — от текущего напряженно-деформированного состояния заготов-

а> <?п I

Рис. 7. Схема задания граничных условий заготовки стенки кристаллизатора: Но — высота заготовки; Н — обжатие поковки; Ъ — высота, I — длина заготовки

ки. Процесс расчета выполняется поэтапно, начиная от исходного ненагруженного состояния заготовки. В результате рассматривается вся история нагружения и прослеживается переход элементов из упругого состояния в пластическое. Результатом решения является вектор скоростей {и} в узловых точках значения которого используются для определения компонент тензора скоростей деформаций и напряжений.

В граничных узлах симплекс-элемента в направлении оси г задаем скорость перемещения бойка иг (см. рис. 7). В двух других направлениях — проекции вектора сил трения Ит на оси х (Дт.х) и у (Дт,у). Значения проекциям Ят х и Дту в первом приближении даем на основании априорной информации. После первой итерации расчета определяем величину несовпадения направления векторов {Дт} и {и}. Корректируем соотношение проекций ДТфХ, Ит.у и повторяем вычисление величины несовпадения направлений данных векторов. Процесс итерации

МПа

400

300

б) О. I а,

200

100

Рис. 8. Кривые упрочнения медных материалов:

1 — медь МС; 2 — медь М1р; 3 — медь М-ЭЛП; а^ — интенсивность напряжений; 8Ь — интенсивность деформаций

Рис. 9. Эпюры контактных напряжений при холодной кузнечной протяжке заготовки стенки кристаллизатора из меди М-ЭЛП: а — сечение У = 0; б — сечение Х/1 = 0,5:

1 — а22/а8 при 8 = 0,22, ц = 0,2; 2 — 822/а8 при 8 = 0,10, ц = 0,1; 3 — а22/а8 при 8 = 0,10, ц = 0,1; 4 — а22/а8 при 8 = 0,05, ц = 0,1; 5 — ауу/а8 при 8 = 0,22, ц = 0,2; 6 — ахх/а8 при 8 = 0,22, ц = 0,2; 7 — а2у/а8 при 8 = 0,22, ц = 0,2

повторяется до тех пор, пока векторы {Дт} и {и} не станут коллинеарны.

Разбивка тела заготовки на конечные элементы в виде тетраэдров выполняется с помощью специальной программы АМЭУЭ. В расчете использовались кривые упрочнения медных материалов представленные на рис. 8. На рис. 9 представлены эпюры контактных напряжений, полученные численным решением для диапазона изменения коэффициентов трения на поверхности контакта с инструментом, имеющим коэффициент трения ц = 0,1 и ц = 0,2. При ц = 0,1 неравномерность деформации проявляется незначительно, поскольку на всей поверхности контакта имеет место скольжение. По мере увеличения коэффициента трения и обжатия заготовки большее влияние оказывает эффект прилипания, и неравномерность напряженного и деформированного состояний уси-

0,2 0,4 0,6 0,8 Х/1

б) £*

Х/1

Рис. 10. Распределение интенсивности деформаций в поверхностном слое поковки из меди М-ЭЛП при различных значениях обжатий Н: а — в плоскости, проходящей через ось х (см. рис. 7); б — в плоскости, проходящей через ось у (см. рис. 7): 1 — £ = 0,22; 2 — е = 0,10; 3 — е = 0,05

ливается. Максимум контактных напряжений наблюдается в областях значений х/1 = = 0,2; х/1 = 0,7; у/(Ь/2) = 0,5, где I — длина заготовки; Ь — высота заготовки.

Распределение интенсивности деформации ег в поверхностном слое поковки при различных значениях суммарной степени логарифмической деформации е приведено на рис. 10. Расчетные данные удовлетворительно совпадают с экспериментальными, которые получены методом измерения твердости.

Технологические режимы

Потребительские свойства кристаллизаторов характеризуются физико-механическими свойствами: циклической долговечностью,

пределом выносливости, пределом прочности, твердостью поверхностного слоя; износостойкостью, плотностью и др. От данных свойств материала зависит рабочее состояние поверхностного слоя стенок кристаллизаторов и, следовательно, количество термоциклов, плавок и т.п. при эксплуатации.

Рациональные значения обжатия поковок установлены экспериментально. В качестве целевой функции использована безотказность наработок стенок сборных кристаллизаторов в процессе эксплуатации, то есть количество плавок выдерживаемых стенками, прежде чем возникнет необходимость их перестрожки. В качестве примера на рис. 11 представлены зависимости безотказности ^Пл.б стенок кристаллизаторов из кованой меди М-ЭЛП и прокатанной меди М1р от обжатий между 4 и 5-й перестрожками. Рациональные значения логарифмической степени деформации заготовки для меди М-ЭЛП и меди М1р находятся в интервале е = 0,20 ^ 0,30.

Единичное обжатие поковки оказывает существенное влияние на ее качество. На рис. 12 показана зависимость безотказности наработки КПлб между 4 и 5-й перестрожками стенки кристаллизатора из меди М-ЭЛП от количества проходов п кузнечного бойка. Поковки стенки кристаллизатора обжаты до величины логарифмической степени деформации е = 0,20 ^ 0,30. Рациональные технологические режимы холодной кузнечной протяжки медных стенок сборных кристаллизаторов определяются по алгоритму, представленному на рис. 13.

Блок 1 подготовил программу к работе. Блок 2 вводит в компьютер исходные данные:

Пл^ 250

200

150

100

Рис. 11. Безотказность Кпл б наработок стенок сборных кристаллизаторов между 4 и 5-й перестрожками: 1 — медь М-ЭЛП, поковка; 2 — медь М1р, прокат

Плб, шт 250

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

200

150

100

Рис. 12. Зависимость безотказности наработки стенки кристаллизатора из меди М-ЭЛП между 4 и 5-й перестрожками от количества проходов п кузнечного бойка (е = 0,20 - 0,30)

Рис. 13. Алгоритм расчета рациональных технологических режимов кузнечной протяжки заготовок медных стенок сборных кристаллизаторов:

геометрические размеры заготовки и инструмента, физико-механические свойства материала заготовки и инструмента. Начальные параметры технологического процесса кузнечной протяжки: скорость перемещения и исходное количество проходов бойка, тоже вводятся в компьютер.

Блок 3 разбивает заготовку на конечные элементы. Задание граничных условий заготовки, для вычисления напряженного и деформированного состояний методом конечных элементов, осуществляется в блоке 4. В блоке 5 задается исходное количество проходов бойка. В блоке 6 количество проходов бойка увеличивается на единицу.

Вычисление напряженного и деформированного состояния заготовки производится в блоке 7. В блоке 8 определяются рациональные обжатия поковки для заданной марки материала.

Блок 9 определяет безотказность поковки на у-й итерации. Логический блок 10 сравнивает безотказность поковки на у-й итерации с безотказностью поковки в предыдущей итерации. Если безотказность новой итерации увеличилась, то программа переходит к блоку 6, который повышает количество итераций. В противном случае расчет завершается и печатаются параметры техпроцесса, напряженное и деформированное состояния заготовки, количество проходов бойка, безотказность поковки.

Приведем пример расчета рациональных технологических режимов процесса изготовления медной стенки сборного кристаллизатора по разработанному алгоритму. Исходная литая заготовка из меди М-ЭЛП имеет модуль упругости Е = 128 ГПа, модуль сдвига О = = 44,7 ГПа, коэффициент Пуассонаv = 0,34 [3]. Размеры литой заготовки до кузнечной протяжки: а х Ь х I = 425 х 130 х 1015 мм, где а — ширина, Ь — высота, I — длина заготовки.

В результате расчета получены следующие рациональные технологические режимы кузнечной протяжки: логарифмическая степень деформации заготовки е = 0,24, количество проходов кузнечного бойка п=11. Размеры поковки после кузнечной протяжки равны а х Ь х I = 440 х 95 х 1070 мм. Безотказность наработки стенки кристаллизатора, изготовленной из данной поковки, составит 220 плавок.

Эксперименты показали удовлетворительное совпадение практических и расчетных данных. Микроструктура поковки из меди М-ЭЛП после холодной кузнечной протяжки при логарифмической степени деформа-

Рис. 14. Микроструктура меди М-ЭЛП при е = 0,24 и п = 11

ции е = 0,24 и количестве проходов п = 11 показана на рис. 14.

Разработанная технология повысила долговечность стенок сборных кристаллизаторов в 2,0-2,5 раза, по сравнению с изготовленными по базовой технологии.

Выводы

Вычисленные по предлагаемым методикам технологические параметры процессов холодной кузнечной протяжки медных стенок кристаллизаторов позволили создать структурное состояние поковок, которое обеспечило повышение долговечности стенок сборных кристаллизаторов из слитков бескислородной меди М-ЭЛП в 2,0-2,5 раза по сравнению с тем, чего удалось добиться благодаря базовой технологией.

Установлено, что медные стенки сборных кристаллизаторов, имеют наибольшую безотказность при логарифмической деформации

в диапазоне 0,20-0,30 и 10-14 проходах кузнечного бойка.

Применение литого слитка в качестве исходной заготовки (в этом состоит отличие от базовой технологии, основанной на использовании проката) позволило расширить номенклатуру стенок сборных кристаллизаторов за счет материалов, обладающих более высокими эксплуатационными характеристиками и не используемых в настоящее время для изготовления проката.

Литература

1. Абрамова Н. Б., Лптекарева О. Н. Разработка технологии изготовления заготовок для медных стенок кристаллизаторов МНЛЗ // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. № 3. С. 53-55.

2. Абрамова Н. Б., Лптекарева О. Н., Востров В. Н. Надежность бойков для холодной кузнечной протяжки медных поковок // Металлообработка. 2010. № 3 (57). С. 26-32.

3. Технология заготовительных производств: Энциклопедия: В 3 т. / Ред. совет: К. В. Фролов и др. М.: Машиностроение, 1996. Т. Ш-2. 736 с.

4. Мальцев М. В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1970. 364 с.

5. Пат. КИ 2141884 С1 Российская Федерация. МПК В22Ш1/04 Кристаллизатор / С. М. Чумаков, М. В. Филатов, В. П. Климов и др. № 98101825/02; заявитель и патентообладатель ОАО «Северсталь»; заявл. 02.02.1988; опубл. 27.11.1999. Бюл. № 18. 6 с.

6. Пат. КИ 2253540 С2 Российская Федерация. МПК В22Б11/057. Способ изготовления изделий из бескислородной меди для кристаллизатора машин непрерывного литья заготовок / Н. Б. Абрамова, Л. П. Соломин. № 2003104784/02; заявители и патентообладатели Н. Б. Абрамова, Л. П. Соломин, О. Н Аптекарева; заявл. 17.02.2003; опубл. 10.06.2005. Бюл. № 11. 3 с.

7. Рыбин Ю. И., Рудской А. И., Золотов А. М. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением. СПб.: Наука, 2004. 644 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.