CC BY
32
УДК 669.018.254-41
П.О. быков
снижение центральной пористости непрерывнолитого слитка за счет комплексного воздействия на процесс кристаллизации
В непрерывнолитых слитках в силу технологических особенностей процесса непрерывной разливки наблюдается физическая и химическая неоднородность в виде центральной (осевой) пористости, ликвации, неметаллических включений. Развитие осевой пористости в основном связано с наличием глубокой жидкой лунки, развитой столбчатой структурой, которая затрудняет питание слитка в процессе усадки и препятствует всплытию неметаллических включений.
Перспективным способом снижения осевой пористости в непрерывнолитом слитке является «мягкое» обжатие слитка в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ [1 - 3].
Одной из проблем широкого использования данного способа является то, что он не позволяет использовать большие степени обжатия из-за опасности развития трещин в слитке. Поэтому для его реализации используются динамические системы обжатия заготовок, состоящие из большого количества блоков для мягкого обжатия [4].
Автором статьи совместно с коллегами были проведены исследования по повышению эффективности способа мягкого обжатия непрерывнолитых слитков.
В процессе выполнения исследований был проведен анализ качества непрерывнолитых заготовок квадратного и круглого сечения, произведенных на предприятиях ПФ ТОО «Кастинг» и ПФ ТОО «KSP steel» с 2006 по 2010 год, который выявил, что в слитках имеющих развитую столбчатую структуру, величина пор и усадочных раковин имеет более высокое значение. Следовательно, при уменьшении доли столбчатых кристаллов в непрерывнолитом слитке величина осевой пористости будет меньше, что позволит уменьшить необходимую суммарную степень обжатия непрерывнолитого слитка в процессе мягкого обжатия. Также литературный обзор показал, что процесс обжатия непрерывнолитых заготовок в МНЛЗ можно интенсифицировать за счет использования сдвиговых деформаций [5].
На основании вышесказанного, автором предложен комплексный способ улучшения качества стального непрерывнолитого слитка за счет
7
пульсационной продувки металла инертным газом в кристаллизаторе и сдвигового обжатия слитка в конце зоны вторичного охлаждения МНЛЗ [6].
Способ пульсационной продувки предлагается использовать для снижения доли столбчатой структуры в слитке. Он может реализовываться в нескольких направлениях: с отсутствием всасывания расплава в погружную трубу перед подачей инертного газа под давлением в каждом цикле и с вакуумным всасыванием расплава.
Теоретический анализ показал, что реализация пульсационной продувки в кристаллизаторе МНЛЗ возможна при расходе аргона до 5 л/мин, частоте пульсаций до 16 Гц, амплитуде колебаний давления газа в системе от 0,08 до 0,15 МПа. При больших значениях этих параметров возможно возникновение возмущение на поверхности металла в кристаллизаторе и ухудшение качества поверхности слитка.
Экспериментальные исследования формирования макроструктуры непрерывнолитого слитка при пульсационной продувке проводились на лабораторной МНЛЗ для сечения кристаллизатора 30Ч30 мм и скорости вытягивания слитка 1 м/мин. Температура заливки модельного сплава 350 0С. Пульсационная продувка проводилась с вакуумным всасыванием через трубку диаметром 5 мм при глубине погружения 15 мм с частотой пульсаций 0 - 5 Гц, расходом инертного газа 0 - 5 л/мин. Давление в погружной трубе находилось в пределах 0,08 - 0,12 МПа.
После проведения экспериментов проводили макроструктурный анализ. Из полученных слитков вырезали продольные темплеты, шлифовали, полировали и подвергали травлению раствором, имеющим состав: 42 г Мо02, 29 мл Ш03, 100 мл Н20.
Исследование макроструктуры модельных слитков показало, что внутренние трещины в осевой зоне слитка отсутствуют при степени деформации до 5% и малых углах сдвига (не более 15 - 18 0). При степени деформации свыше 5% и углах сдвига около 18 0 периодически наблюдается развитие трещин выходящих на поверхность слитка, что можно объяснить потерей пластичности сплава.
Таким образом, на основании результатов физического моделирования на свинцовых модельных сплавах установлено, что использование сдвигового обжатия непрерывнолитого слитка с жидкой сердцевиной с целью снижения осевой усадочной пористости возможно при малых степенях обжатия и углах сдвига.
Краткие выводы:
1. Предложен комплексный способ улучшения качества сталь-ного непрерывнолитого слитка за счет пульсационной продувки ме-талла
8
инертным газом в кристаллизаторе МНЛЗ и сдвигового обжатия непрерывнолитого слитка в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ, подтвержденный предварительными и инновационными патентами РК № 19409, № 21195.
2. С использованием критериев подобия выполнено гидравлическое моделирование движения неметаллических включений в кристаллизаторе МНЛЗ при пульсационнсй продувке инертным газом, установлен механизм их удаления из расплава, заключающийся в том, что неметаллические включения вовлекаются вместе с подаваемым газом в образующиеся вихри, где они имеют возможность коагулировать и в дальнейшем всплывать в пристеночной области кристаллизатора.
3. Физическим моделированием, выявлен характер влияния пульсационной продувки металла инертным газом на формирование кристаллизующегося металла и установлена зависимость ширины столбчатой зоны кристаллов модельного слитка от расхода и частоты пульсаций инертного газа.
4. Физическим моделированием сдвигового обжатия непрерывнолитых заготовок в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ на модельных слитках выявлен механизм залечивания осевых усадочных дефектов и установлено, что степень их залечивания при сдвиговом обжатии выше, чем при линейном.
5. На модельных слитках установлено, что использование сдвигового обжатия непрерывнолитого слитка с жидкой сердцевиной с целью снижения осевой усадочной пористости возможно при малых степенях обжатия и углах сдвига.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Смирнов А.Н., Пилюшенко В.Л., Минаев А.А., Момот С.В., Белобров Ю.Н. Процессы непрерывной разливки. - Донецк: Изд-во ДНТУ, 2002. - 535 с.
2 Международная конференция Биярице 1976 г. Непрерывное литье стали // Труды международной конференции. - 1982. - 478 с.
3 Быков П.О., Никитин Г.М. Способ повышения качества и эффективности производства стальных непрерывных слитков. Материалы международной научной конференции «Первые Ержановские чтения» - Павлодар: ПГУ им. С.Торайгырова, 2004. - Т.1. - С. 308 - 311.
4 Терчелли К., Дисаро Д. Непрерывное литье блюмов с мягким динамическим обжатием на заводе фирмы Posco, Корея. // Metallurgical Plant and Technology (Металлургическое производство и технология). - 2010. - №1. - С. 15 - 21.
9
5. Найзабеков А.Б., Ашкеев Ж.А., Лежнев С.Н. Роль сдвиговых деформаций в закрытие внутренних дефектов // Изв. Вузов. Черная металлургия. - 1999. - №10. - С.20 - 22.
6. Быков П.О. Исследование формирования однородности не-прерывнолитого слитка с целью улучшения качества прокатной продукции: автореф. ... канд. техн. наук. - Караганда, 2010. - 21 с.
7. Заключение о выдаче инновационного патента на изобретение. Заявка № 2009/1232.1 «Устройство для моделирования процесса прокатки при производстве непрерывно-литой заготовки». / Сержанов Р.И., Быков П.О., Богомолов А.В.
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, г.Павлодар. Материал поступил в редакцию 27.02.2012.
П.О. БЫКОВ
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ УРД1СШЕ КЕШЕНД1 ЭСЕР ЕТУ АРКДСЫНДА УЗШСС1З К^УЙЬШРАН ОРТАЛЫЩ КЕУЕКТ1КТЩ Т0МЕНДЕУ1
P.O. BYKOV
REDUCTION OF CENTRAL POROSITY OF CONTINUOUSLY CAST INGOT THROUGH COMPLEX EFFECTS ON THE CRYSTALLIZATION PROCESS
Туйшдеме
Жумыста узшссЬ куйылган болаттан жасалган кесектщ сапасын жацсартудыц кешендi тэсiлiн зерттеулер жyргiзудiц нэтиже^нде усынылган.
Resume
During researches an integrated method for improving the quality of steel continuously cast ingot was proposed.
УДК 621.771:666.982.24
г.в. ГЕНЕРАЛОВА, А.В. БОГОМОЛОВ, Н. ОЖГИХИН применение термоупрочненного
арматурного проката в строительстве
Мероприятия по улучшению качества проката, как правило, требуют повышения капитальных и эксплуатационных затрат при производстве проката. Однако использование проката повышенного качества обуславливает
10
