CC BY
33
НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
УДК 669.18.046.518:621.764.27 Пиксаев Е.В., Платов С.И.
СКОЛЬЖЕНИЕ ЗАГОТОВКИ В РОЛИКОВОЙ ПРОВОДКЕ МНЛЗ
Роликовая проводка МНЛЗ предназначена для сохранения формы заготовки и продвижения ее по технологическому каналу. Износ роликов проводки имеет, в том числе, и абразивный характер. Для оценки влияния геометрических параметров проводки и физических параметров заготовки на интенсивнхтъ изнэса роликов необходима оценка их относительного скольжения [1, 2].
При разливке уровень мениска в кристаллизаторе остается постоянным. Эго обеспечивается постоянной подачей в кристаллизатор определенного скоростью разливки количества стали. Сталь в кристаллизаторе охлаждается, поэтому ниже мениска начинает формироваться оболочка заготовки. Охлаждение оболочки продолжается в роликовой проводке. На отечественных МНЛЗ используется рекомендованный фирмой “Урал-маш” режим вторичного охлаждения, при котором обеспечивается наибольшая скорость затвердевания заготовки при условии, что термические напряжения в ее оболочке не превышают допустимой величины. Соответствующий данному режиму охлаждения закон изменения температуры поверхности оболочки в функции от времени х с начала ее кристаллизации
Ї — к +
рХ 1
к21'
.к 3
(1)
где к1, к2, к3 - коэффициенты режима охлаждения (вы-бираютсявзависимосш отмаркистали) (см. таблицу).
В первом приближении распределение температуры по толщине оболочки можно считать линейным. При этом средняя температура оболочки
(2)
где ^ - температура на фронте кристаллизации.
Температура на фронте кристаллизации углеродистых и низколегированных сталей может быть определена по известной эмпирической зависимости
/ = 1536-(200С + 168І + 6Мп + 93Р + +11008 + 1,7Сг + 3,9№),
(3)
где С, 8І, Мп, ... - процентное содержание химических элементов.
При охлаждении плотность стали увеличивается, в результате чего в оболочке развивается усадка. Величи-
на усадки оболочки растет с ростом величины температуры ее переохлаждения ниже температуры затвердевания Д?х - ?т. В первом приближении можно счи-
тать, что величина усадки изменяется линейно в зависимости от температуры переохлаждения оболочки
у = УуМх [ур/(^ - 20)] Д^. Полную усадку стали ур можно определить по известной зависимости
Ур = [ 2,35 - (С - 0,04)0,9 - 0,1581 --0,05Мп - 0,05№ - 0,02Сг - (4)
-0,14Си - 0,13Мо -0,5У-0,12Т ]/100,
где С, 81, Мп, ... - процентное содержание химических элементов [3].
Определим, как в результате усадки и распрямления оболочки изменяется скорость ее движения в роликовой проводке.
Сталь, поступившая в кристаллизатор за время Ст, размещается в элементарном объеме, величину Су0 которого можно определить из пропорции
2п
(І а„
п
^-(ЯК - К )2
(5)
'‘0 0’
где Кя - радиус базовый стенки кристаллизатора; к0 -расстояние между широкими стенками кристаллизатора; Ь0 - расстояние между узкими стенками кристаллизатора; Са0- центральный угол элементарного объема (рис. 1).
Коэффициенты режима при толщине заготовки 0,25 м
М арки сталей к, 1 kt 2 к, 3
Низкоуглеродистые, электротехнические, низколегированные, С < 0,1%, нержавеющие (аустенитные) 774 602 0,50
Трубные, низколегированные, С > 0,1%, легированные 748 618 0,34
Высокоу гл ерод исты е, нержавею щи е (ферритные и мартенситные) 886 491 0,35
Скольжение заготовки в роликовой проводке МНЛЗ
Пиксаев Е.В. Платов, С.И.
Центральный угол элементарного объема, расположенного у мениска, найдем из выражения
ёа0 =и0ёг! ЯЯ .
Масса стали в этом объеме Оор А X
2 Яп
{ЬоК [2Яя - К ]}, (6)
где р% - плотность жидкои стали.
Через поперечное сечение роликовой проводки, отстоящее на расстоянии I от мениска, и за то же время dx проходит элементарный объем. Величину объема dVl определили из пропорции
2к^к
Я-(*1 - К )21Ь
(7)
dа, ^ dv1,
где Я-1 - радиус профиля роликовой проводки; И 1=И0(1-у^) - толщина заготовки; Ь=Ь((1-ууАti) - ши-
с1а0
на расстоянии Iот мениска Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 4.
рина заготовки; ёа/ - центральный угол элементарного объема (рис. 2).
Центральный угол элементарного объема, расположенного на расстояния I от мениска, найдем из выражения
ёа{ -о{ёх/Я{ .
В пределах радиального участка Щ = ЯЯ, а в пределах участка распрямления
Я = Яя [(!-т) + т1к/(1Я + 1к -1)]5
(8)
где т - коэффициент профиля участка распрямления (характеризует интенсивность изменения Я профиля участка распрямления); 1Я и 1К - длины радиального участка и участка распрямления; I - расстояние до рассматриваемой точки.
Величину части элементарного объема, заполненной жидкой сталью, можно определить из пропорции
2к^к
(Я -8і)2-{Я-К-8,)2 (ь,-22,)
(9)
05
где 8/ к^/т - толщина оболочки; кк = 0,0033 м/с коэффициент кристаллизации заготовки; т - время.
А величину части элементарного объема, занимаемой его твердой оболочкой, как разность
dvt. = dv, - dv ,.
и I %I
Масса стали dml в данном объеме dm| = йт, + dm= dv ,р + dv,р
(10)
(11)
где ёта - масса твердой оболочки элементарного объема; ётг1 - масса жидкой стали в элементарном объеме; рй =рг (1 + ууAtI)- плотность стали в оболочке.
Выражение (11) после необходимых подстановок и преобразований примет следующий вид:
, х
ат, =-------х
2 Я,
р% (Ь,-28,) (Я,-8,)2-(Я,-К-8$
(12)
+ Р,І
_ Я,2-(Я - К )2 ]-(ь - 251 )х
(Я-^)2 -(Я-К-8,)
При стабильном процессе непрерывной разливки
ёт1 = ёт0. (13)
После подстановки выражений (6) и (12) в выражение (13) и необходимых преобразований получим
выражение для скорости заготовки voP Л
r„
-Ь0 h (2 RR - hQ ) :
Ps Ь-25,)|_( R-«,)2 -( Ri-h-s,)' "R2-(Ri -h)2]-b -25,)x (R-s,)2 -( Ri-h-s,):
(14)
+P
Изменение скорости движения Ау — У0) по
роликовой проводке МНЛЗ № 4 ОАО “ММК” заготовок из стали марки 08Ю (ур=2,3%, кривая 1) и стали 70 (ур=1,6%, кривая 2), определенное с использованием выражения (14), представлен) на рис. 3. Начальную скорость движения заготовки приняли равнэй 0,7 м/мин.
Из анализа результатов расчета следует, что заготовки движутся в роликовой проводке с переменной скоростью, отличной от скорости разливки, из чего следует, что имеет место их относительное скольжение. Величина скольжения заготовок из сталей различных марок различная. На радиальном участке роликовой проводки скольжение определяется усадочными характеристиками стали: чем больше величина усадки, тем больше величина скольжения. На участке распрямления определяющее влияние на величину скольжения оказывает изменение кривизны его профиля.
Так же были рассчитаны фактическое и максимальное значения предварительного смещения заготовки из сталей данных марок. Из расчетов видно, что по всей длине участка фактическое значение предварительного смещения больше максимального значения предварительного смещения, что также говорит о наличие скольжения заготовки относительно роликов.
3 5 7 11 13 15 17 19 21 23 2 5 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47
номер ролика
—\2 “\1
AV, м/мин.
Рис. 3. Изменениескорости заготовки Av -vQ)
Полученные результаты могут быть использованы
при определении абразивного износа бочек роликов
роликовой проводки.
Список литературы
1. Нисковских В.М., Карлинский С.Е., Беренов А.Д. Машины непрерывного литья слябовых заготовок. М.: Металлургия, 1991. 272 с.
2. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Колокольников М.Г. Абразивное изнашивание. М.: Машиностроение, 199Q. 222 с.
3. Грузных И.В., Оболенцев И.Д Надежность и технологичность в производстве стальных слитков. СПб.: Политехника, 1992. 372 с.
List of literature
1. Niskovskih V.M., Karlinsky S.E., Berenov A.D. Continuous casting mashines for slabs // M.: Metallurgy. 1991. 272 p.
2. Vinogradov V.N., Sorokin G.M., Kolokolnikov M.G. Abrasive wear process // M.: Mashinostroenie, 199Q. 222 p.
3. Gruznyh I.V., Obolencev I.D. Reliability and adaptability in manufacturing of steel ingots // St Petersburg: Polytechnics, 1992. 372 p.
