ЗАЩИТНЫЕ ШЛАКООБРАЗУЮЩИЕ СМЕСИ ДЛЯ

Секция 6 «МАШИНЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА».
Подсекция «Машины и технологии литейного производства».
ЗАЩИТНЫЕ ШЛАКООБРАЗУЮЩИЕ СМЕСИ ДЛЯ РАЗЛИВКИ
КАЧЕСТВЕННЫХ СТАЛЕЙ
к.т.н., доц. Корчагин К.А.
МГТУ «МАМИ»
[email protected], 8 (916) 320-45-83
Шлакообразующие смеси (ШОС), применяемые при разливке стали на машинах
непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), должны выполнять следующие функции: защиту
зеркала металла от окисления воздухом, теплоизоляцию металла, ассимиляцию
неметаллических включений, всплывающих к зеркалу металла, обеспечение равномерного
теплоотвода от слитка к кристаллизатору, а также в результате образования смазывающей
прослойки между оболочкой слитка и кристаллизатором улучшение поверхности
непрерывнолитых заготовок.
Рисунок 1 - Схема охлаждения и затвердевания слитка в кристаллизаторе
Кристаллизующаяся корка непрерывнолитой заготовки имеет низкую прочность, в
особенности в зоне мениска. При вытягивании заготовки она может разрываться, что
вызывает дефекты на поверхности слитка, нарушает процесс кристаллизации, вызывает
ухудшение внутреннего строения слитка. Поэтому, чтобы уменьшить влияние разрывов на
качество непрерывнолитой заготовки, кристаллизатору придается возвратно-поступательное
движение (качание). При прохождении через кристаллизатор вследствие действия сил трения
о его стенки, сил вытягивания и взаимодействия с расплавом оболочка непрерывнолитой
заготовки находится в сложном напряжённо-деформированном состоянии. При этом
наибольшую опасность для её целостности представляют растягивающие напряжения,
возникающие при движении кристаллизатора в направлении противоположном вытяжке
НЛЗ. Поэтому одной из насущных задач обеспечения стабильности технологического
процесса непрерывного литья является равномерная и в достаточных количествах подача
смазки (ШОС) в пару трения «стенка кристаллизатора-оболочка НЛЗ» для заполнения
пространства между поверхностями слитка и кристаллизатора.
Для преодоления этих проблем наряду с применением эффективных режимов качаний
кристаллизаторов используются ШОС, выполняющие в числе прочих функций и роль
специальной смазки. Снижение сил трения между оболочкой отливки и стенкой
кристаллизатора, а следовательно блокирование опасных растягивающих напряжений,
достигается увеличением подачи смазки в пару трения «стенка кристаллизатора-оболочка
НЛЗ». Установлено, что надёжно организованная смазка контактных поверхностей снижает
сопротивления в 1,5-2,5 раза.
МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ
«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И ПОДГОТОВКА
КАДРОВ»
35
Секция 6 «МАШИНЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА».
Подсекция «Машины и технологии литейного производства».
Между поверхностью слитка и рабочей поверхностью кристаллизатора образуется
стохастический зазор, заполненный смазкой и газами, что обусловлено термическим
сжатием и расширением оболочки при ее взаимодействии с относительно холодной рабочей
стенкой.
Шлакообразующая смесь (ШОС) для кристаллизатора должна выполнять
следующие требования: равномерность подачи ШОС по ходу разливки; равномерное
покрытие зеркала жидкого металла в кристаллизаторе; рациональный расход ШОС;
обеспечение необходимых теплотехнических условий кристаллизации слитка; оптимальные
показатели вязкости и температуры плавления.
Для устранения зависания и образования поперечных трещин на МНЛЗ
предусматривают придание кристаллизатору возвратно-поступательного движения:
кристаллизатор опускается вниз на 10—50 мм со скоростью, равной скорости вытягивания
заготовки, а затем со скоростью, в 2—3 раза большей, возвращается в исходное положение.
При опускании кристаллизатора создаются хорошие условия для равномерного роста
корочки. Быстрый подъем кристаллизатора может привести к разрыву корочки в верхней,
наиболее тонкой ее части. Однако горячий подвижный металл в верхних горизонтах
кристаллизатора быстро заливает («залечивает») трещины.
Рисунок 2 - Шлакообразующая смесь в кристаллизаторе МНЛЗ
С целью проверки возможности одновременной равномерной подачи ШОС по всему
сечению кристаллизатора и определения эффективных параметров режима колебаний
специального вибрационного питателя (амплитуды и частоты колебаний, а также угла
наклона подающего лотка) были разработаны экспериментальные установки с
электромеханическими регулируемым в широком диапазоне по частоте и амплитуде
эксцентриковыми приводами. Установка
позволила определить многие важные для
компьютерных расчётов параметры, используемые для определения оптимальных режимов
подачи ШОС. В частности были получены зависимости скорости движения порошка по
МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ
«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И ПОДГОТОВКА
КАДРОВ»
36
Секция 6 «МАШИНЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА».
Подсекция «Машины и технологии литейного производства».
рабочему органу установки от таких её параметров как амплитуда, частота и ускорение
колебаний. Определение этих параметров производилось при изменениях угла наклона
рабочего органа в пределах от 0 до 25 градусов. На грузонесущем органе был установлен
аккумулирующий бункер с регулируемым расходом порошка. Для обеспечения
одновременного равномерного распределения порошка по всему сечению кристаллизатора
на нём имелись уголки со скошенными горизонтальными полками, концы которых выходили
за пределы днища, перекрывая кристаллизатор по ширине. Как показали проведенные
экспериментальные исследования, при этом обеспечивалось равномерное распределение
порошка одновременно по всему сечению ёмкости имитирующей кристаллизатор.
Рисунок 3 - Общий вид экспериментальной установки
МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ
«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И ПОДГОТОВКА
КАДРОВ»
37