Разработка рациональных режимов электрошлакового переплава роликов и стенок кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок

• Автор: Юсин, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

1. Состояние вопроса

1.1. Сущность процесса электрошлакового переплава

1.2. Влияние конструкции кристаллизатора на ход процесса ЭШП

1.3. Параметры процесса ЭШП, определяющие его технологический режим и качество отливки

1.4. Математическое моделирование процесса ЭШП

1.5. Возможность электрошлакового переплава цветных металлов

1.6. Цели и задачи исследования

2. Математические модели процесса электрошлакового переплава

2.1. Электрическая модель процесса электрошлакового переплава

2.2. Тепловая модель работы кристаллизатора ЭШП с составной стенкой из материалов с различной теплопроводностью

3. Математическое моделирование процесса ЭШП

3.1. Моделирование электрического режима переплава
3.1.1. Влияние напряжения на вторичной обмотке печного трансформатора на рабочие характеристики процесса ЭШП
3.1.2. Влияние межэлектродного промежутка и глубины шлаковой ванны на рабочие характеристики процесса ЭШП
3.1.3. Влияние коэффициента заполнения кристаллизатора на рабочие характеристики процесса ЭШП
3.2. Моделирование теплового режима для кристаллизатора с медно-стальной составной стенкой
3.3. Оценка результатов моделирования электрического режима процесса ЭШП
4. Технология ЭШП отходов металлургического оборудования

4.1. Исследование действующей технологии по ЭШП роликов
МНЛЗ, списанных по износу
^ 4.2. Электропроводность шлаков для ЭШП
4.3. Расчёт новых режимов ЭШП стали 25X1МФ на применяемых в ЦРМО-3 флюсах по математической модели
4.4. Исследование технико-экономических показателей процесса ЭШП на флюсах различных химических составов по математической модели
5. Совершенствование технологии ЭШП меди
5.1. Исследование существующей технологии ЭШП меди
5.2. Коррекция состава флюса №
5.3. Разработка и апробация состава флюса № 3 для ЭШП меди
Основные выводы
Список использованных источников
Приложение
Процесс ЭШП возник в 50-е годы. Основные закономерности протекания процесса ЭШП и влияние основных параметров на ход процесса были изложены в работах: Б.Е. Патона, Б.И. Медовара, Ю.В. Латаша, М.М. Клюева, А.Ф. Каблуковского, Ю.М. Миронова. Первоначально процесс ЭШП предназначался для рафинирования металла от неметаллических включений и десульфурации металла. Поэтому стоимость металла ЭШП была оправдана наивысшим качеством металла.
В последние годы из-за широкого внедрения внепечного рафинирования, эта функция ЭШП утрачивает своё значение. Основное назначение ЭШП на сегодняшний день - получение плотной однородной структуры слитка по всему сечению. Также исключается возможность образования каких-либо дефектов структуры слитка и попадание неметаллических включений в тело слитка. С учётом вышесказанного можно сказать, что сегодня появилась возможность увеличивать производительность процесса ЭШП, так как процесс рафинирования металла не является лимитирующим звеном. Производительность процесса ЭШП может лимитироваться лишь скоростью кристаллизации металлической ванны. В связи с этим актуально рассмотреть возможность повышения производительности процесса ЭШП, как путём изменения технологических параметров переплава, так и путём доработки конструкции некоторых элементов установок ЭШП.
Интенсивное развитие кислородно-конвертерного способа выплавки стали и рост объёмов производства в последние годы привели к значительному увеличению доли стали, разлитой на установках непрерывной разливки. Сочетание конвертеров и машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) методом “плавка на плавку" позволяет повысить выход годного металла до 96...99 %.
Наиболее трудно определяемым параметром является сопротивление шлаковой ванны. Шлаковая ванна при ЭШП представляет собой приёмник электроэнергии [3], чья динамическая вольтамперная характеристика линейна, в результате чего кривые тока и напряжения при питании от источника промышленной частоты не искажены и синфазны. Последнее свидетельствует о слабом влиянии индуктивности ванны. В связи с этим шлаковая ванна при ЭШП, в качестве приёмника электроэнергии, может быть представлена сопротивлением яиа, имеющим активный и линейный характер. Величина сопротивления кип зависит от химического состава шлака, расположения электрода в ванне (расстояние между электродами, заглубление электрода), коэффициента заполнения кристаллизатора, температуры шлаковой ванны. Изменение химического состава шлака вызывает изменение сопротивления ванны, поскольку при этом изменяется удельная проводимость шлака. Сопротивление шлаковой ванны с увеличением диаметра кристаллизатора уменьшается. Увеличение абсолютной величины заглубления электрода и высоты слоя шлака, как и уменьшение межэлектродного промежутка, вызывает уменьшение сопротивления ванны [5]. Сопротивление шлаковой ванны в первую очередь связано с температурным полем шлака.
Ка=Риа(Тиа)~. (2.17)
*эф
где риа(Тиа) - удельное сопротивление шлака в зависимости от его химического состава при средней температуре шлаковой ванны для квази-стационарного периода (температура равна 1700 - 1750 °С); - эффективный межэлектродный промежуток; Б3ф - площадь эффективного
Л-с12
сечения шлаковой ванны Б,ф = - ‘кр. Параметр лиз получается усреднением межэлектродного промежутка между всеми точками конического торца электрода и металлической ванной.