Введение к работе
Актуальность темы. Исходной заготовкой для сортового проката диаметром 150 – 340мм из конструкционных марок сталей является стальной слиток. Прокат меньшего диаметра в основном изготавливается из непрерывно литой заготовки. При этом производство с использованием стального слитка проигрывает в эффективности из-за высокой трудоемкости, расходов на литейную оснастку и повышенную прокатную обрезь.
Наряду с освоением производства непрерывнолитой заготовки большого сечения необходимы работы по разработке литейной оснастки и производственных технологий позволяющей снизить трудоемкость при подготовке и разборке литейных канав для сифонной разливки. Разрабатываемые технологии должны также обеспечить снижение прокатной обрези при высоком качестве готового сортового проката.
Проблемой получения качественных стальных слитков занимались и занимаются в настоящее время ряд российских и иностранных учёных – Н.И. Хворинов, В.А. Ефимов, С.И. Жульев, А.М. Столяров и многие другие. Их работы показывают, что получение однородного по химическому составу слитка является сложной задачей.
В связи с вышесказанным, применение современных компьютерных систем математического моделирования для оптимизации параметров слитка является актуальной задачей в металлургическом производстве. Результатами такого усовершенствования должно стать увеличение выхода годного, снижение количества и расхода литейной оснастки, а так же повышение качества сортового проката при сокращении трудоемкости производства стальных сифонных слитков.
Цель работы: повышение выхода годного при производстве сортового проката конструкционных марок сталей диаметром до 200мм.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
-
разработаны параметры слитков с прямой конусностью граней и малой (7 – 9%) величиной головной обрези и изложницы для их производства;
-
исследовано строение реального малоприбыльного слитка и его усадочные дефекты;
-
разработана технология эффективного утепления головной части слитка и рассчитана тепловая работа прибыли
-
математическим моделированием выявлены параметры усадочных дефектов и напряженное состояние металла при затвердевании слитка предложенной геометрии;
Методы исследования. Экспериментальная часть работы выполнена с применением методов оптической и растровой микроскопии OLYMPUS BX21, NEOPHOT NU2/E, MSM-2, твёрдомеров, а также разработанных новых оригинальных методик с использованием компьютерных программ – определения плотности дендритной структуры и моделирования процесса кристаллизации слитка. Исследование химической неоднородности производилось на фотоэлектрической установке ARL 3460 Metals Analyzer.
Научная новизна:
-
-
-
-
выявлены параметры усадочных дефектов, распределение ликвирующих элементов и кристаллическое строение малоприбыльного прокатного слитка с прямой конусностью граней;
-
математическим моделированием определены закономерности развития усадочных дефектов при различных температурах разливки, объемах прибыльной части в слитке с прямой конусностью граней для сортового проката;
-
-
-
-
установлено отсутствие положительной ликвации по сечению подприбыльной части нового слитка.
Практическая ценность. Предложен, исследован и внедрен в производство новый слиток для сортового проката конструкционных марок сталей, диаметром до 200мм, позволяющий снизить величину головной обрези до 7% и стабилизировать химический состав металла по концам проката.
Разработана, изготовлена и внедрена в производство новая изложница с прямой конусностью стенок и эффективным утеплением головной части, без прибыльной надставки, что сократило трудоемкость сборки-разборки литейной канавы на 30%.
Внедрение усовершенствованной технологии получения стальных слитков на ЗАО «Волгоградский металлургический завод «Красный октябрь» (ЗАО «ВМЗКО») дало экономический эффект 7 292 тыс. руб. за счет повышения выхода годного металла в прокат.
Основные положения, выносимые на защиту:
— результаты исследования структурной, физической и химической неоднородности двух слитков обычного прибыльного массой 6,57т и с прямой конусностью массой 5,9т стали 20;
— результаты моделирования тепловых полей в слитках и влияния технологических параметров разливки и геометрических параметров слитка на размеры усадочных дефектов;
— результаты сравнения качества сортового металлопроката диаметром 120 – 200мм, полученного из слитка с прямой конусностью массой 5,9т и обычного прибыльного массой 6,57т стали 20;
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 5 международных конференциях (Самара 2004 – 05гг., Магнитогорск 2005г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях ВолгГТУ (20032006 гг.). Диссертационная работа выполнена в рамках проекта Министерства промышленности, науки и технологии 6/354-03 «Разработка технологии производства металлургических заготовок повышенной однородности для изделий машиностроения» (2003 г.) по распоряжению №3.900/41-68 от 26.03.2003.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ, в том числе 1 статья в центральном рецензируемом журнале, 3 патента РФ и одно положительное решение на выдачу патента Р.Ф.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературных источников и приложения, содержит 138 страниц машинописного текста, 88 рисунков, 18 таблиц, 1 приложения и список литературы из 117 наименований.
Похожие диссертации на Разработка и исследование малоприбыльного слитка с прямой конусностью стенок для производства сортового проката
-
-
-
-
-
-
