Совершенствование конструкции узких стенок кристаллизаторов слябовых МНЛЗ на основе математического моделирования усадки непрерывно-литой заготовки

• Автор: Позин, Андрей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

1Л. Типы машин непрерывного литья заготовок

1.2. Кристаллизатор МНЛЗ - назначение, условия работы

1.3. Причины выхода кристаллизаторов из строя и способы повышения их эксплуатационной стойкости

1.3.1. Микролегирование меди различными химическими элементами

1.3.2. Специальные вставки на рабочей поверхности кристаллизаторов

1.3.3. Защитные покрытия рабочих стенок кристаллизаторов

1.3.4. Совершенствование конструкции стенок кристаллизаторов

ГЛАВА II. ИЗУЧЕНИЕ ПРИЧИН ИЗНОСОВ УЗКИХ МЕДНЫХ СТЕНОК КРИСТАЛЛИЗАТОРОВ МНЛЗ

2.1. Конструкции кристаллизаторов слябовых МНЛЗ
кислородно-конвертерного цеха ММК
2.2. Анализ параметров износа узких медных стенок кристаллизаторов обычной конструкции и их средняя наработка
2.3. Исследование причин износов узких медных стенок кристаллизаторов изготовленных с применением известных методов увеличения наработки
2.3.1. Исследование износов узких стенок кристаллизаторов из легированных марок меди
2.3.2. Исследование износов узких стенок кристаллизаторов с применением износостойких вставок
2.3.3. Исследование износов узких стенок кристаллизаторов с применением
защитных покрытий медных стенок
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II
ГЛАВА III. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ СЛИТКА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ И РАСЧЕТ ЕГО УСАДКИ

3.1. Модели затвердевания слитка
3.2. Приближенный учет конвекции жидкого ядра кристаллизующегося слитка
3.3. Математическая модель теплового состояния заготовки в кристаллизаторе
3.4. Математическая модель линейной усадки слитка
3.5. Численная реализация квазиравновесной модели затвердевания слитка
3.6. Численный расчет средней температуры боковой грани
3.7. Описание программного продукта «Моделирование усадки сляба в кристаллизаторе МНЛЗ»
3.8. Адекватность созданной математической модели
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III
ГЛАВА IV. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ УЗКИХ МЕДНЫХ СТЕНОК, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОВЫШЕНИЕ СРЕДНЕЙ
НАРАБОТКИ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение А
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е
Приложение Ж
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Непрерывная разливка стали является высокоэффективным энергосберегающим и достаточно экологически чистым процессом, обеспечивающим увеличение выхода годного металла как в деформированном, так и недеформированном состоянии [1].
В настоящее время непрерывная разливка стали освоена более чем в 90 странах мира. Успешно действуют примерно 1750 МНЛЗ, что позволяет отливать на них более 85 % всей производимой стали [2]. При этом в США, странах ЕС, Японии доля непрерывно-литой стали составляет 94-95 % и более, Бразилии - 72 %, Китае - 55 %, России - 55-60 %, Украине - 20-25 % [3].
Ожидается, что практически полное оснащение предприятий черной металлургии в мире машинами непрерывной разливки произойдет примерно к 2020 г. [2, 4-8].
Технологию и оборудование непрерывной разливки стали, несмотря на достигнутые большие успехи в этой области, продолжают совершенствовать во всех индустриально развитых зарубежных странах, где эта технология находится в стадии довольно интенсивного развития. Об этом, например, свидетельствуют, с одной стороны, намерения японских металлургов в ближайшем будущем вдвое увеличить скорость разливки на традиционных МНЛЗ, а с другой - появление и быстрое распространение компактных литейно-прокатных агрегатов для производства тонких слябов и в самом ближайшем будущем действительно рождение нового процесса прямой отливки полосы на двухвалковых МНЛЗ (проект Castrip) [ 1 ].
Показателем технического ресурса кристаллизатора МНЛЗ является максимальное число плавок при серийной разливке стали.
Первой в Европе применила серийную разливку фирма «British Steel». При отливке слябов она достигла в серии более 700 плавок. При отливке блюмов фирма «Voest Alpine» приблизилась к серии из 400 плавок [1].
В 1989 г. на заводе в Мидзусиме фирмы «Кавасаки стил», Япония, был установлен мировой рекорд последовательной разливки на слябовой МНЛЗ

место на кристаллизаторах с наработкой: для MHJI3 № 1 и 4 - 80... 115 сталеразливочных ковшей (плавок), для МНЛЗ № 2 и 3 - 100...135. Данные наработки (стойкости) кристаллизаторов внесены в технологическую инструкцию по разливке стали на МНЛЗ ККЦ и определяют сроки их регламентной замены.
В настоящее время назначенный ресурс кристаллизаторов составляет для МНЛЗ № 1 и 4 - 115 плавок, МНЛЗ № 2 и 3 - 135. Количество ремонтов (пере-строжек) узких стенок в среднем составляет 8, а широких более 10 раз.
Таким образом, средний ресурс стенок кристаллизаторов МНЛЗ № 1 и 4 составляет: узких 8 * 115 = 920 плавок, широких 10 * 115-1150 плавок, для МНЛЗ № 2 и 3 узких - 8 * 135 = 1080 плавок, широких 10 * 135 = 1350 плавок.
С момента внедрения технологии непрерывной разливки на ККЦ и по настоящее время в ЦРМО № 3 проводят систематические измерения износов медных стенок после эксплуатации. Измерению подлежат, в обязательном порядке, стенки с кристаллизаторов с наработкой, превышающей назначенную, с аварийных кристаллизаторов, либо кристаллизаторов, имевших замечания в процессе разливки. Остальные кристаллизаторы проверяются выборочно.
Первоначально замеры износов по углам узких стенок проводили следующим образом - стенка укладывалась на подложки, рабочей поверхностью вверх, на стенку, по нижнему срезу устанавливалась поверочная линейка типа ШД-2-1000 ГОСТ 8026 и при помощи набора щупов ГОСТ 882 определялась величина износа (рис. 16).
В настоящее время замеры износов узких стенок производятся на копировально-фрезерном станке 6В444. Стенки после эксплуатации устанавливали на специальном приспособлении и выставляли в вертикальной плоскости по неизношенным участкам, либо по поверхности стальной стенки. Замеры проводили по карте замеров индикатором часового типа ИЧ-25 кл. 1 ГОСТ 577-68 с точно-
Рис. 16. Замер износов при помощи поверочной линейки