Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время технология непрерывной разливки стали является доминирующей в металлургическом производстве. Процесс происходит в машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), основными узлами которых являются кристаллизатор и роликовое полотно в виде секций и блоков.
В медном водоохлаждаемом кристаллизаторе формируется сляб, который выходит в зону вторичного охлаждения и окончательно затвердевает при движении по роликовому полотну. Ролики являются одним из основных элементов, определяющих длительность работы МНЛЗ. Любое изменение рабочей поверхности роликов отражается на качестве непрерывно-литой заготовки. На ней могут иметь место закаты, наддавы, царапины. В процессе эксплуатации ролики изнашиваются, происходит увеличение растворов (расстояние между верхними и нижними роликами), что способствует увеличению количества осевых дефектов. Поломка роликов приводит к деформации и прорыву корочки слитка, что вызывает к необходимость остановки МНЛЗ и дорогостоящих ремонтов. Наработка роликов определяет ремонтный регламент секций, длительность их эксплуатации до очередного ремонта, а соответственно, и самой МНЛЗ. Многие работы, посвященные изучению этого вопроса, имеют существенный недостаток - ролик рассматривается как самодостаточная деталь в отрыве от факторов реального производства. Тем более, что эти факторы часто индивидуальны и характерны для конкретного производителя. Поэтому исследования и оценку связи поломок роликов с технологическими режимами разливки, свойствами материала, достаточностью охлаждения и т.п., определение зон поломок, в частности для ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК), необходимо производить непосредственно на месте, отталкиваясь от фактически сложившейся и установившейся технологии разливки.
Поиск способов совершенствования производства роликов, предотвращения поломок и сохранения их рабочей поверхности, увеличения срока службы является важной и исключительно актуальной задачей.
Целью работы является создание ресурсосберегающих технологий изготовления методом электрошлакового переплава (ЭШП) биметаллических слитков для роликов МНЛЗ, имеющих увеличенный срок службы.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Изучить и проанализировать причины вывода из строя роликов слябовых МНЛЗ кислородно-конвертерного цеха (ККЦ) и электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ) ММК в процессе эксплуатации.
-
Разработать ресурсосберегающую технологию изготовления слитков для выплавки роликов методом ЭШП с использованием корочки флюса, которая образуется при наплавке и представляет из себя отходы производства.
-
Разработать новую технологию изготовления биметаллический слитков для изготовления роликов и их бандажированых конструкций для слябовых МНЛЗ ММК.
-
Разработать новую технологию электрошлаковой наплавки роликов (ЭШН) МНЛЗ на печах ЭШП и методику расчета режимов электрошлаковой наплавки.
1. На основе экспериментальных промышленных исследований установлено, что при производстве биметаллических слитков методом ЭШП изменение химического состава металла происходит в переходной зоне высотой, равной 80 мм для роликов диаметром 300-400 мм, а характер изменения содержания хрома и никеля в этой зоне носит нелинейный характер.
2. Разработана методика расчета параметров ЭШН отработавших роликов, позволяющая определять напряжение и силу тока, при которых время наплавки сокращается в два раза, а наработка изготовленных роликов превышает наработку наплавленных электросварным способом в 1,2 раза.
3. На основе анализа поломок роликов установили критическое значение линейной скорости непрерывной разливки стали для слябовой МНЛЗ, равной 0,1–0,2 м/мин, при которой резко возрастает опасность поломки роликов.
Практическое значение работы состоит в разработке технологии производства биметаллических слитков для роликов слябовых МНЛЗ:
- из слитка, выполненного из бывшего в употреблении ролика, путем наплавки по диаметру методом ЭШН на монофилярных печах ЭШП стандартной конструкции;
- из слитка, составленного из трех частей: торцы из стали 38Х2Н2МА, а сердцевина из стали 25Х1М1Ф;
- бандажированных и наплавленных роликов.
Стойкость роликов всех трех типов существенно выше стойкости роликов, имеющихся в цехе. Акты испытаний прилагаются. На первые две технологии получены патенты на полезные модели.
Разработана ресурсосберегающая технология использования отработанного флюса при ЭШП и ЭШН с получением дополнительного экономического эффекта в размере 260 тыс. руб. в год.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на ежегодных научно-технических конференциях Магнитогорского государственного технического университета в 2009-2012 гг., ХI - ХII международных научно-технических конференциях молодых специалистов (Магнитогорск, 2010-2011 гг.), XIV, XV научно-технических конференциях молодых специалистов ЗАО «Механоремонтный комплекс» (Магнитогорск, 2010, 2011 гг.), 68-й межрегиональной научно-технической конференции (Магнитогорск, 2010 г.), конкурсе инновационных технологий России «Архимед-2012» (г. Санкт-Петербург).
Публикации. Основное содержание работы отражено в 11 публикациях, в том числе трех печатных работах, опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК, а также в двух патентах РФ на полезные модели.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 106 наименований, 12 приложений на 24 листах, содержит 141 страницу машинописного текста, 62 рисунка, 22 таблицы.
