CC BY
62
ВЕСТНИК
ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
1999г. Вып. №7
УДК 621.746.62: 620.192.22
Макуров С.Л.*
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КРУПНЫХ СТАЛЬНЫХ СЛИТКОВ
Выполнен критический анализ существующих представлений о процессе формирования крупных стальных слитков спокойной стали и методах исследования этого процесса. Путем компьютерного моделирования и экспериментальными методами изучены теплофизические и гидродинамические условия разливки и затвердевания листовых слитков массой 10-30 т. Показано, что за счет улучшения качества жидкой стали, оптимизации геометрических параметров слитков, режимов их отливки и выдержки в изложницах, возможно получение крупного слитка с высокой степенью физической и химической однородности.
Развитие металлургической промышленности Украины в условиях рыночной экономики и свободной конкуренции требует снижения материало- и энергоемкости продукции. При этом высокие требования к качеству продукции рассматриваются в тесной связи со снижением ее себестоимости на всех стадиях производства [1].
Отсутствие необходимых капиталовложений ведет к тому, что в ближайшие годы на Украине и в странах СНГ" будут преобладать традиционные технологии производства стали, возможности которых далеко не исчерпаны. Поскольку весьма значительным остается объем ста ли разливаемой в изложницы, эффективность сталеплавильного производства, в значительной мере, определяется уровнем технологии разливки стали и качестсом слитка
Вопросы, связанные с формированием и неоднородностью сталекых слитков, ¡т'чаютс-металлургами во »сеч иромышлекно развитых странах более ¡00 лет и нашли отражение в научных трудах проф. ИХ. Казанцева [2-3].
Производство высококачественных толстых листов и плит возможно только из крупных слитков, поэтому требования к качеству внутреннего строения таких слитков непрерывно растут вместе с ростом требований к надежности получаемых из них изделий .
Механизм процесса формирования слитка и его внутреннее строение являются предметом многочисленных исследований, обзор которых приводится в монографиях [4-9].
Неоднородность и пороки стальных слитков возникают в процессе затвердевания металла и увеличиваются вместе с ростом массы слитка. На развитие неоднородности влияют теплофизические, гидродинамические, массообменные, физико-химические и другие процессы, происходящие при разливке и затвердевании металла, которые необходимо продолжать изучать для создания рациональной формы крупных слитков и оптимальной технологии их производства.
Методы исследования процесса затвердевания стальных слитков согласно [7] подразделяются на разрушающие (требующие отбраковки или порезки слитков) и неразрушающие.
К первой группе методов относятся: опрокидывание изложницы (выливание жидкого остатка), ввод индикатора, термический анализ (установка термопар внутри изложницы или в ее стенке).В качестве индикатора чаще всего используют радиоактивные изотопы [10], однако возможно использование элементов-примесей растворимых в жидкой стали и легко определяемых химанализом, например, серы.
Для выявления протяженности зоны жидко-твердого состояния метод ввода индикатора необходимо сочетать с методом опрокидывания, однако проведение исследований на нескольких слитках неоправданно дорого.
*ПГТУ, канд. техн. наук, доц.
Для выявления конфигурации твердо-жидкой зоны представляет интерес метод взрыва [11]. При периодическом введении ампул (зарядов) с небольшим количеством взрывчатого вещества (1-5 г) в незатвердевшую сердцевину слитка в результате гидравлического удара происходит практически мгновенное уплотнение дендритной структуры и выдавливание ликватов из междендритных промежутков двухфазной зоны. На серном отпечатке продольного темплета слитка легко выявляются белые полосы отрицательной ликвации серы, а на поперечных темплетах от слитка и проката - серия "ликвационных квадратов", соответствующих моментам ввода зарядов. Преимущество метода состоит не только в его быстродействии по сравнению с методом ввода индикатора (усвоение последнего объемом жидкого ядра требует определенного времени), но также в неограниченности числа вводов зарядов в слиток вплоть до распространения твердо-жидкой зоны на весь объем. При исследовании этим методом процесса кристаллизации в горизонтальных сечениях можно обойтись без порезки слитка, отбирая пробы от готового проката. При этом металл не загрязняется примесями и направляется по основному назначению, т.е. метод в последнем случае является неразрушающим.
Большие возможности для исследования процесса формирования крупных слитков предоставляют неразрушающие методы дифференцированного [7,12] и горизонтального [13,14] зондирования. Сущность первого способа состоит в погружении в слиток стального прута с дифференцируемым усилием, а точнее вначале без усилия, а затем с максимальным нажимом. Такой прием позволяет определять высоту твердой, двухфазной и жидкой зоны, а также усадку. Однако, имеет место некоторая субъективность получаемых результатов в связи с трудностями эксперимента. При этом твердо-жидкая зона воспринимается как твердая.
Метод горизонтального зондирования [13] заключается в измерении угла отклонения стального прута от вертикали при соприкосновении с фронтом горизонтального затвердевания.
Недостатком метода является погрешность, вызываемая намораживанием металла на прут, а также деформация последнего.В работе [14] метод был усовершенствован: вместо стального прута использовала метанлокерамический щуп (сплав молибдена с оксидом циркония, который почти не подвергается воздействию жидкой стали при температуре до ! 800 '(' и очень плохо смачивается сталью).
В связи со значительной трудоемкостью экспериментальных методов представляют интерес методы физического и математического моделирования кинетики затвердевания стальных слитког.[15].
Моделирование процесса затвердевания слитков на прозрачных расплавах [ 16] позволяет получить качественную картину процесса и оценить влияние перегрева расплава, конусности слитка и др. факторов на формирование кристаллической структуры.
Методы математического моделирования основаны на решении дифференциальных уравнений тепло-массопереноса. Аналитические методы решения задач теплопроводности приводят в простейших случаях к известному уравнению квадратного корня (задача Стефана):
где х - толщина затвердевшего слоя; т - время; к - коэффициент затвердевания;
С - постоянная.
Более сложные аналитические решения [4] в связи с бурным развитием вычислительной техники утратили свое значение также, как методы аналогового моделирования. В настоящее время широкое распространение персональных компьютеров позволяет широкому кругу исследователей использовать численные методы решения задач затвердевания слитков и отливок. Из всех численных методов лишь один является универсальным и может применяться в линейных и нелинейных задачах решения дифференциальных уравнений. Это метод конечных разностей, который в работе [17] впервые был использован для решения задач затвердевания, охлаждения и нагрева стальных слитков под прокатку.
Новые возможности для математического моделирования процессов затвердевания появились с созданием теории двухфазной зоны металлического слитка [18]. Согласно этой теории в двухфазной зоне происходит объемная кристаллизация, переохлаждение металла снимается, и в каждой точке устанавливается равновесная температура и концентрация примеси в соответствии с диаграммой состояния сплава. Тем самым, не вдаваясь в структурные
0)
особенности роста твердой фазы и явно не выделяя положение фронта кристаллизации, теория позволяет решить задачу о распределении температуры и концентрации примеси в слитке для любого момента времени.
Математический аппарат для решения задач затвердевания слитков любой массы и формы разработан достаточно подробно [19,20]. Однако, отсутствие данных о теплофизических свойствах материалов при высоких температурах и невозможность учета всего многообразия факторов, сопровождающих кристаллизацию промышленных слитков, приводит к усложнению задачи, а результаты часто не согласуются с экспериментальными данными. Задача значительно упрощается, а точность расчетов увеличивается при введении в расчет экспериментальных данных изменения энтальпии сталей и результатов прямых температурных измерений в производственных условиях [21].
Достаточно подробную информацию о процессе затвердевания крупных слитков можно получить при рациональном сочетании расчетных и экспериментальных методов исследования [22]. Такая информация крайне необходима для решения задач оптимизации производства слитков.
В настоящее время на основании большого объёма новых данных о процессах формирования стальных слитков, сложилось представление об объёмно-последовательной кристаллизации слитка [23].
При отливке крупных слитков заливка металла в изложницу производится с перегревом 50-80 °С, причем в процессе заливки температура металла в среднем понижается на 30 °С. Эти данные были получены путём непосредственных измерений малоинерционными термопарами
погружения [24].
Результаты измерения температуры жидкой стали в крупных листовых слитках малоуглеродистой стали приведены на рис. 1
20 30 40 50 80 70 80 время от конца заливки, мин
Рис. 1 - Изменение температуры жидкой сердцевины в процессе затвердевания крупных листовых слитков малоуглеродистой стали. Цифры у кривых - масса слитка, т; заштрихованная область соответствует интервалу кристаллизации сталей (без учета ликвации в слитках), пунктиром показаны данные работы [25].
Равновесные температуры кристаллизации сталей определили термическим анализом [26] проб, отбираемых из жидкой сердцевины слитка в специальные кварцевые пробоотборники [27].
Из данных рис.1 следует, что тепло перегрева в жидкой сердцевине крупных листовых слитков массой от 10 до 30 т, отлитых сифоном, рассеивается через 10-40 мин после окончания разливки. В дальнейшем температура жидкого ядра слитков поддерживается на уровне ликвидуса (или несколько ниже), что создает условия для начала объёмной кристаллизации.
Уменьшение скорости кристаллизации приводит к тому, что между твердой и жидкой фазой развивается промежуточная двухфазная область, включающая твердо-жидкую и жидко-
твердую её часть на границе с жидким металлом. С появлением этой области связывают развитие всех видов неоднородности слитка.
Главной особенностью затвердевания крупных слитков является тот факт, что большинство из них относится к укороченному типу (Н/ЕК2) и завершает затвердевание в вертикальном направлении [23]. Основные пороки слитков, например, шнуры внецентренной ликвации и др. образуются на стыке фронтов горизонтального и вертикального затвердевания, а также в двухфазной зоне, заполняющей центральную область слитка. Поэтому при исследовании процесса затвердевания крупных слитков необходимо анализировать развитие фронтов как горизонтального, так и вертикального затвердевания, сопоставляя экспериментальные данные с результатами компьютерного моделирования. Такой подход осуществили при изучении процесса затвердевания листовых слитков массой 20-30 т малоуглеродистой стали, отливаемых сифонным способом. На рис.2 приведены результаты компьютерных расчетов температурного поля (а) и продвижения области горизонтального затвердевания (б) в среднем поперечном сечении ( в направлении малой оси) для крупных листовых слитков, выполненные по методике [28]. Пунктиром на рис.2а показаны температуры ликвидуса и солидуса Ст.З сп.
а б
Рис.2 - Температурное поле (а) и продвижение области горизонтального затвердевания (б) в крупных листовых слитках малоуглеродистой стали по результатам компьютерного моделирования в сравнении с экспериментальными данными:® -[13], О -[29], □ - [30] Д , х - [31]. Цифры у кривых на рис. 2а показывают время затвердевания слитков, мин; на рис. 26 - 1-фронт начала затвердевания, 2-фронт конца затвердевания.
Результаты расчета на рис. 26 сопоставлены с экспериментальными данными горизонтального зондирования [13] и ввода радиоактивных изотопов [29-31]. Расчетные и экспериментальные данные хорошо согласуются. Интересно отметить, что в течение трех часов горизонтальное затвердевание слитков разной массы происходит практически одинаково с коэффициентом затвердевания к в уравнении (1) равным 24,2 - 24,6 мм • мин °'5.
Кинетику вертикального затвердевания крупных листовых слитков изучали методом дифференцированного зондирования с одновременным вводом радиоактивного индикатора фосфор-32. Результаты исследований приведены на рис 3.
Рис.З-Кинетические кривые вертикального затвердевания и изохроны кристаллизации крупных листовых слитков массой 20 т (а) и 27 т (б), полученные по данным дифференцированного зондирования и ввода изотопа: 1 -граница твердой фазы, 2- граница двухфазной зоны, 3 - уровень металла в прибыли (данные зондирования); I- граница тела слитка, II - начальный уровень налива металла; цифры у границ радиоактивных зон (изохрон кристаллизации) соответствуют времени ввода индикатора после окончания заливки металла.
Из приведенных данных следует, что кинетические кривые вертикального продвижения твердой фазы для обоих слитков имеют общую форму и состоят из трех участков. Подобные закономерности были полу чены для крупных слитков различной массы и формы [7,23].
Первый участок кривых соответствует начальному периоду затвердевания до 100-140 мин. где выполняется загон квадратною корня, однако скорость нарастания твердой фазы от дна изложницы значительно больше чем от боковых стенок. По мнению [32] этому способствует не только интенсивный отвод тепла в донной части слитка, но также осаждение на дно изолированных кристаллов, образующих донный конус.
Накопление кристаллов в ценной части слитка приводит к образованию обширной двухфазной зоны и вытеснению переохлажденной жидкости вверх. Это сопровождается охлаждением нижней области, т.к. основная масса тепла выделяется при кристаллизации жидкой стали. Последнее приводит к ускорению вертикального затвердевания ( второй участок кинетической кривой). Начало ускоренного затвердевания зависит от массы слитка: 120 мин для 20 - т слитка и 140 мин для 27 - т слитка.
Третий участок кинетической кривой вертикального затвердевания соответствует завершению процесса формирования тела слитка. Замедление процесса связано с уменьшением интенсивности отвода тепла через образовавшийся слой твердой фазы и уменьшением поступления кристаллов в осевую зону от бокового фронта затвердевания, поверхность которого уменьшается [23].
Рассмотренные особенности процесса затвердевания крупных стальных слитков, обусловленные механизмом объемно-последовательной кристаллизации, были учтены при разработке оптимальной конструкции и технологии отливки листового слитка массой 30 т для производства толстых листов.
Результаты предварительных исследований показали, что качество металла опытного 27- т слитка является удовлетворительным. Необходимость увеличения толщины плит, прокатываемых из крупных слитков до значений 200-250 мм, требует увеличения исходной толщины слитка до 0,9-1,0 м, что может привести к усилению его неоднородности. Тем не менее в мировой практике имеется опыт сифонной отливки листовых слитков массой до 74 т [33].
При конструировании 30 - т листового слитка стремились обеспечить возможно меньшее развитие химической, физической и структурной неоднородности, что достигается согласно [7] созданием высокой направленности затвердевания. Показателем этой направленности (ф)
является отношение времени горизонтального затвердевания (тгор) в верхней части слитка ко времени вертикального затвердевания т Вер тела слитка [23]:
Ф = ^гор!^ верт (2)
В работе [31] был выполнен анализ расчетных кинетических кривых затвердевания двух возможных вариантов 30 - т слитка. При <р =1, высота слитка достигает 3 м, а продолжительность полного затвердевания -360 мин. Увеличение высоты слитка создает неудобство при разливке и способствует возникновению поперечных трещин [7]. В случае ф =1,25, высота слитка составляет 2,4 м, а продолжительность затвердевания -320 мин, т.е. на 40 мин меньше. Последний вариант был признан оптимальным для проектирования опытного образца крупного листового слитка массой 30 т.
Известно, что слитки с повышенной конусностью и малым отношением H/D отличаются меньшей осевой рыхлостью [7]. Для опытного 30 - т слитка приняли H/D прИВ = 1,7 (для сравнительного 20 - т слитка этот показатель равен 1,8). Для усиления направленности затвердевания и улучшения стрипперования слитка его конусность приняли переменной по высоте: в нижней части -15%, в средней части-6 %, в верхней части - 2,5 %.
С целью снижения опасности возникновения трещин конструкция 30 - т слитка отличалась созданием специального профиля боковой поверхности [34].
Для обеспечения качественной поверхности крупных листовых слитков разливку необходимо проводить сифонным способом [33]. При этом важной задачей является расчет оптимальных размеров центровой и сифонной проводки, от которых зависит время заполнения изложницы. Опытные слитки отливали сифонным способом на четырехместных поддонах, заполнение изложниц производили через два питателя. Процесс сифонной разливки иллюстрируется схемой на рис. 4.
Путем решения дифференциального уравнения движения металла и центровой и сифонной проводке получена расчетная формула:
l3ñr~0A5 - уГн,}. в)
Л"
где То,, - время заполнения изложницы, с: S - эквивалентное сечение изложницы, м~: u коэф-фициент расхода; © - сечение литникового канала, м*: Нт - начальный уровень металла в изложнице, м; Н2 - конечный уровень металла в изложнице , м.
Коэффициент расхода ц определяли исходя из местных сопротивлений отдельных участков центровой и сифонной проводки и данных по вязкости малоуглеродистой стали [35].
Результаты расчетов показали, что увеличение высоты центровой не решает задачи существенного увеличения скорости разливки, тем более, что по техническим причинам это увеличение не превышает 300 мм. Лимитирующим звеном, определяющим скорость сифонной разливки крупных слитков, является сечение литниковых каналов. Увеличение на 10 мм диаметра сифонной проводки позволяет согласно расчету по формуле (3) снизить продолжительность наполнения изложницы ЛП-30 на 16 % по сравнению с изложницей ЛП-20. Полученные данные использовали при составлении технологической инструкции по подготовке составов.
В процессе освоения сифонной отливки листовых слитков было установлено, что при прокатке толстых листов поверхностные дефекты располагались в большей мере на стороне, соответствующей широкой грани слитка более удаленной от центровой. Это связано с инерционным отклонением фонтанирующей струи при заполнении изложницы от вертикали в сторону движения металла. Для уменьшения вредного явления размыва корочки слитка отверстия питателей смещали в сторону противоположную движению металла. На рис. 5 показана зависимость числа слитков с трещинами от величины этого смещения по результатам опытной отливки. Оптимальным следует считать смещение 80 - 120 мм.
/00 ж
Смещение оси питателя, мм
Рис.4 - Схема сифонной разливки к выводу формулы продолжительности заполнения изложницы. Условные обозначения : Н, - начальный уровень металла в изложнице, Н2 конеч—ный уровень металла в изложнице, Нц - уровень металла в центровой,®ц - площадь поперечного сечения центровой, сол - площадь поперечного сечения литника, 8„ - площадь поверхности металла в изложнице, Н - ферростатический напор в произвольный момент времени.
Рис. 5 - Зависимость числа слитков с трещинами от величины смещения оси питателя относительно большой оси изложницы. Цифры у точек - число осмотренных слитков, о - омываемая широкая грань. 9 - несмываемая широкая грань.
Важным фактором, определяющим качество поверхности слитка при сифонной разливке, является оптимальная температура разливаемой стали [8]. При низкой температуре стали возможны завороты коркк, образующейся на зеркгсе металла, при высокой - поверхность слитка поражается горячими т.у.-щингыи. особен-.о при кивком отношении [Мп]/ [5].
В процессе разливки производили измерение температуры струи металла по методике [Зб] при входе в центровую нп '-ет^реч поддонач с изложницами ЛП-20. Схема и результаты опытов приведен;.! па рис 6,
Рис.6 - Схема и результаты измерения температуры струи жидкого металла, истекающей из ста-леразливочного ковша: 1-ковш, 2-центровая, 3-струя, 4-малоинерционная термопара, 5-электронный потенциометр. Значки на кривых соответствуют различным плавкам.
Наибольший перепад температур наблюдается между первым и вторым поддонами, что объясняется сливом донных (холодных) порций металла из ковша в первую центровую.
На третьем поддоне температура меняется незначительно, а на четвертом она понижается в процессе разливки в связи с охлаждением остатка металла в ковше. Максимальная температура стали отмечается в середине разливки для всех марок сталей.
При исходной температуре металла в ковше 1560-1570 °С ее понижение в процессе разливки составляет примерно 20 °С. Охлаждение металла в процессе заливки в изложницы составляет 30 °С (по данным замера температуры в изложницах на поддонах 2 и 3 и в центровой трубке на границе с литником).
Полученные данные температурных измерений позволили вычислить эффективный коэффициент охлаждения металла в ковше при выдержке, транспортировке и разливке стали, который составляет Кэ= 4 10"3 °С/с.
Если принять перегрев стали, необходимый для нормальной сифонной разливки равным 40 °С [37], оптимальная температура металла в ковше после аргонной обработки определится по формуле:
(4)
где 1К -температура стали в ковше, °С; ^ - температура ликвидус стали, °С; твыд - время выдержки ковша,с; тр- продолжительность разливки, с.
Увеличение массы слитков с 20 до 30 т позволило увеличить массовую скорость разливки стали и ограничиться тремя поддонами вместо четырех. В этих условиях перегрев металла уменьшили в среднем на 10 °С, не опасаясь понижения его жидкотекучести. При этом формула (4) упрощается:
К + 4-1(Г3г0 +30, (5)
где то - общее время выдержки, транспортировки и разливки металла, с.
При разливке металла с пониженной температурой уменьшается поражеяность слитка продольными трещинами. Предупреждение возможных заворотов корки достигается применением теплоизолирущих смесей оптимального состава [11 ■
При отливке 30 т слитков применяли перл изочрафигоЕую смесь, однако, хорошие результаты были получены также при использовании зольно-графитовой смеси. Расход теплоизолирующей смеси при разливке должен быть минимальным (1,0-1,5 кг/т) во-избежаниие пораженности поверхности слитков шлаковыми включениями.
При необходимости смесь добавляли в процессе разливки для исключения оголения поверхности металла в количестве до 5-10 кг на слиток. Продолжительность заполнения тела слитка составляла 12-14 мин, прибыли - 3 мин. Такую скорость разливки можно считать оптимальной, т.к. дальнейшее ее увеличение вызывает проплавление слоя теплоизолирущей смеси, размывание корковой зоны слитка, а иногда приводит к переполнению центровой. Уменьшение скорости разливки ниже оптимальной приводит к появлению "заворотов корки".
Для выявления поверхностных дефектов металла производили визуальный осмотр поверхности слитков, подкатов, листов и строили топографические карты дефектов. Оценку качества внутреннего строения слитков производили путем изучения макроструктуры, химнеоднородности, распределения неметаллических включений и определения механических свойств литого и катаного металла.
Результаты проведенных исследований показали, что увеличение массы слитка с 20 до 30 т не привело к ухудшению качества металла практически По всем показателям. Максимальная степень ликвации углерода и фосфора находится на одинаковом уровне, а серы увеличилась незначительно (на 5-7 %). Это связано с довольно высоким качеством жидкой стали после ее продувки аргоном в ковше.
Качество стали существенно улучшается при обработке ее в ковше синтетическим шлаком и защите струи металла при разливке от вторичного окисления. На опытной плавке Ст. 5 сп. массой 344 т провели обработку металла известково-глиноземистым синтетическим шлаком в количестве 5 т, что составило 1,6 % от массы плавки. Содержание серы при этом понизилось с 0,035 до 0,019 % т.е. почти в 2 раза. Защиту струи металла от вторичного окисления осуществили аргоном с помощью специального устройства [38]. В результате был
получен 30 - т слиток более высокого качества. Ударная вязкость образцов стали от листа толщиной 100 мм увеличилась в среднем на 10 % и составила 0,72 МДж /м2.
На рис. 7 приведены схемы кристаллического строения крупных листовых слитков, полученные в результате изучения макроструктуры продольных темплетов.
500 мм
шт
г
Рис.7 - Кристаллическое строение крупных листовых слитков: а - ЛП-20, б - ЛП-27, в - ЛП - 30,
г - ЛП 30 с обработкой синтетическим шлаком и защитой струи аргоном.
Все изученные слитки имеют классическое строение. Вместе с тем ширина зоны разориентирсвйнны;; кристаллом » слитках массой 27-30 т на 20-30 % больше, чем в 20 - т слитке. Это связано с тем, что условия формирования периферийных зон всех слитков мало отличаются дру| от друга, а поперечное сечение слитков увеличенной массы на 15-20 %
больше.
Увеличение поперечного сечения слитка приводит к тому, что увеличивается ширина и уменьшается высота донного конуса. Слитки ЛГ1-30 имеют закрытую усадочную раковину и плотную подприбыльную часть, что связано с выпуклой формой головной части слитка и увеличенной (по узкой грани) величиной заплечиков. Слиток ЛП-30, обработанный синтетическим шлаком, характеризуется меньшим развитием Л-неоднородности.
Таким образом, используя традиционные методы отливки листовых слитков в изложницы, можно в результате улучшения качества жидкой стали, оптимизации параметров слитков и режимов их отливки уменьшить развитие неоднородности крупного листового слитка.
Важным моментом оптимизации технологии производства крупных слитков является сокращение времени транспортировки и выдержки слитков в изложницах. Эта выдержка не должна быть меньше времени затвердевания, соответствующего достижению двухфазной областью осевой зоны слитка [11]. По результатам расчетов и экспериментальных исследований выдержка составов с изложницами от конца разливки до начала снятия прибыльных надставок должна составлять 4 часа. При этом температура поверхности слитков не понижается ниже 800 °С. Для исключения возможности появления горячих трещин передачу слитков к нагревательным колодцам желательно производить в вагонах-термосах.
Оптимизация технологии разливки стали в крупные слитки позволила снизить расходный коэффициент металла на 20 кг/т, а также сократить число изложниц, поддонов, расход сифонного припаса и потери металла в литниках.
Выводы
1 Экспериментальными методами и путем расчетов исследованы процессы разливки и кристаллизации крупных стальных слитков для производства толстых листов и установлены особенности их затвердевания, которые были учтены при разработке оптимальной технологии производства слитков.
2.Разработаны рациональные параметры и элементы конструкции нового 30 т листового слитка, обеспечивающие получение достаточно однородной внутренней структуры, снижение расходного коэффициента металла при прокатке, экономию изложниц, поддонов и огнеупоров.
3.Оптимизация температурных и скоростных режимов разливки, утепления, выдержки слитков в изложницах позволяет при условии достаточно высокого качества разливаемой стали получить крупный листовой слиток с хорошим качеством поверхности и высокой степенью физической и химической однородности.
Перечень ссылок
1. Про внесения змш до Закону УкраТни "Про основи державноУ пол ¡тики у сфер! науки i науково-техшчноУ д1яльностГ': Закон УкраТни вщ 1 грудня 1998 р. № 284-XIV // BiflOMOCTi Верховно!' Ради УкраТни. - 1999,- № 2-3.-С.20.
2. Производство полуспокойной стали для толстых листов / Казанцев И.Г., Кузнецов А.Ф., Пресняков В.М. и др. // Металлургия стали: Сб. науч. тр. / Жд.МИ.- М., 1961.- Вып.7,- С.44 -51.
3. Производство особо толстых листов из полуспокойной стали / Казанцев И.Г.. Кузнецов А Ф., Пресняков В.М. и др. // Изв. вузов. Черная металлургия.-1963.-С.40-50.
4. Раддл Р.У. Затвердевание отливок: Пер. с англ. / Под ред. В.А. Беленького. - М.: Маш-гиз. i960 - 340 с.
5. Хворинов H.H. Кристаллизация и неоднородность ;талм Пер. с чешской» < Под рел А.А.Жукова.- М.; Машгиз, 1953.- 392 с.
6. Гучяев В.Б. Литейные процессы. - М ; Л,- Машгиз. 1%0 - 4 i 6 с.
7. Скобло С.Я.. Казачков Е.А Слитки для крупных поковок. - М.: Металлургия, 1973.- 24/ с.
8. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизация стали. V! Металлургия, 1976.- 552 с.
9. Скребцов A.M. Конвекция и кристаллизация металлического расплава в слитках и отливках. -М.: Металлургия. 1993,- 144 с.
10. Скребцов A.M. Радиоактивные изотопы в сталеплавильных процессах. -М.: Металлургия,1972.-304 с.
11. Макуров С.Л. Оптимизация технологических режимов разливки и затвердевания блюминговых слитков // Вестник Приазов. гос. тех. ун-та: Сб. науч. тр. - Мариуполь, 1998.- Вып. 6.-С. 44-51.
12. Изучение кинетики процесса затвердевания осевой части слитка методом дифференцированного зондирования / Скобло С.Я., Казачков Е.А, Страхов В.Г. и др. // Известия вузов. Черная металлургия.- 1962,- №3,- С.53-59.
13. Казачков Е.А., Ревтов H.H., Фёдоров В.А. Кинетика кристаллизации крупных слитков спокойной и полуспокойной стали // Известия вузов. Черная металлургия.- 1973.-№9.-С.39-42.
14. Бахнер Э., Уссар М. Условия затвердевания и температурное поле в кристаллизаторе МНЛЗ // Черные металлы.- 1976.- №5.- С.3-9.
15. Яковлев Ю.Н. Физическое и математическое моделирование сталеплавильных процессов // Вопросы теории и практики сталеплавильного производства: Сб. науч. тр. / ММИ.- М., 1991.-С.32-44.
16. Страхов В.Г., Казачков Е.А., Скобло С.Я. Моделирование затвердевания слитка // Производство и обработка стали: Сб. науч. тр. / Жд.МИ,- М., I960.- Вып. 5. - С.84-94.
17. Sarjant R.J., Slack M.R. Internal temperature Distribution in the Cooling and Reheating of Steel Ingots // Journal of the Iron and Steel Inst.- 1954.- Part 4, №8,- P.428-444.
18. Борисов В. Т. Теория двухфазной зоны металлического слитка. -М.: Металлургия, 1987.-232 с.
19. Самойлович Ю.А. Формирование слитка. - М.: Металлургия, 1977,- 160 с.
20. Самойлович Ю.А. Микрокомпьютер в решении задач кристаллизации. -М.: Металлургия, 1988.-184 с.
21. Казачков Е.А., Макуров С.Л., Парафейник Е.П. Расчет на ЭВМ процесса затвердевания крупных стальных слитков // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1974,- №5.- С.35-39.
22. Казачков Е.А., Макуров С.Л. О рациональном сочетании расчетных и экспериментальных методов исследования процесса формирования стальных слитков // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1979,- №3.. с. 29-31.
23. Казачков Е.А. Затвердевание и неоднородность крупных листовых слитков // Вопросы теории и практики сталеплавильного производства: Сб. науч. тр. /ММИ.- М., 1991,- С. 154-166.
24. Казачков Е.А., Макуров С.Л., Фёдоров В.А. Исследование температурного состояния жидкой сердцевины стальных слитков // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1976,- №3.- С.37-40.
25. Кавава Т. Модель образования зоны равноосных кристаллов в слитке спокойной стали // Тэцу то хаганэ - 1980,- Т.66, № 8,- С. 1084-1092.
26. Казачков Е.А., Макуров С.Л. Изменение энтальпии некоторых сталей при высоких температурах // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1978,- №1.- С.67-69.
27. A.c. 859857 СССР, МКИ G01N1/10. Пробоотборник жидкого металла / С.Л Макуров, Е.А Казачков, В.И. Шибанов (СССР).- № 2856518; Заявлено 21.12.79; Опубл. 30.06.88, Бюл. №32.-2 с.
28. Казачков Е.А., Макуров С.Л. Математическое моделирование процесса затвердевания стальных слитков прямоугольного сечения /У Изв. вузов. Черная металлургия. - 1974,- №11.-С. 54-57.
29. Беляев Ю.П., Куликов В. О., Жигула A.B. Некоторые определяющие факторы процесса кристаллизации листовых слитков кипящей и спокойной стали и их влияние на качество металла /7 Сталеплавильное производство: Сб. тр. / Дон. НИИЧМ,- М., 1969,- Вып. 9,- С. 107-114.
30. Comer C.R., Andrews K.S. Study of steel soiidification by the use radioactive isotopes // Journal of the Iron and Steel Inst - 1969.- Vol.207, №1.- P.26-35.
3J. Исследование процесса чатвердеваиия крупных листовых слитков / Казачков Е.А.. Макуров С.Л. Масюка b j i. !< ар. :¡ Формирование стального слитка: Сб. науч. тр. / ИГ1Л АН УССГ,- N , !98б - С. 64-6".
32. Берем.. К.Ф.. Кооц Т.. Baim^unm Г. Кристаллизация крупных стальных слитков // Черные к-лалл;.;.- ¡970,- .Ni»i9.- С.25-35.
33. Orte R Т. Big Ingots, Big Píales for Big ТоЬз/УОреп Hearth Conference Award Paper.- New
York, ! 970,- Vol.52.- P. 8-1Í.
34. А. с 1303254 СССР, МКИ B22D 7/00. Слиток/ Е.А.Казачков, Б.Н.Мосюра, Г.КЗмиевский, С.Л.Макуров (СССР).-№ 3787801/22-02; Заявлено 18.09.84; Опубл. 15.04.87, Бюл № 14. -3 с.
35. Макуров С.Л. Исследование вязкости расплавов на основе железа методом крутильных колебаний тигля/УВестник Приазов. гос. тех. ун-та: Сб. науч.тр.- Мариуполь, 1996.- Вып. 2,-С. 40-42.
36. Температурный режим сифонной отливки крупных листовых слитков / Казачков Е.А., Макуров С.Л.,Мосюра Б.Н. и др. //Проблемы стального слитка: Сб. науч.тр. /ИПЛ АН УССР.-К., 1988.-С.151-154.
37. Разработка технологии ускоренной сифонной разливки стали под теплоизолирующими смесями / Житник Г.Г., Федоров В.А., Шабловский В.А., Макуров С.Л. //Сталь.-1978.-№ 2,-С. 133-135.
38. Пат. SU 1774896 A3 СССР, МКИ B22D 7/12. Устройство для защиты струи металла при сифонной разливке/ Е.А.Казачков, С.Л..Макуров, А.А.Яцко, Г.А.Николаев (СССР).-№ 4848524/02; Заявлено 11.06.90; Опубл. 07.11.92, Бюл.№ 41.- 3 с.
Макуров Сергей Леонидович. Канд. техн. наук, доцент кафедры теории металлургических процессов, окончил Мариупольский металлургический институт в 1971 году. Основные направления научных исследований - изучение физико-химических свойств металлургических расплавов и совершенствование процессов разливки стали.
