Разработка и исследование малоприбыльного слитка с прямой конусностью стенок для производства сортового проката

• Автор: Фоменко, Алексей Петрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Развитие физической неоднородности в процессе кристаллизации стального слитка

1.1. Физическая неоднородность слитка, явление усадки стали

1.2. Типы слитков, применяемых для получения металлопроката

1.3. Влияние геометрических и технологических параметров на развитие усадочной раковины в слитках

1.4. Заключение

2. Методика исследования физической, структурной и химической неоднородности металла слитков и проката и моделирование процессов затвердевания стали в изложнице

2.1. Сведения о материале исследования

2.2. Методика исследования структурной неоднородности

2.3. Методика исследования химической неоднородности

2.4. Методика моделирования процессов теплообмена в системе слитокизложница
2.5. Методика расчта теплового баланса прибыли
2.6. Разработка математической модели кристаллизации слитка
2.7. Методика работы с комплексом
2.8. Методика исследования проката
2.8.1. Методика исследования головной обрези
2.8.2. Методика исследования сортового проката
3. Исследование обычного прибыльного слитка стали массой 6, тонны
3.1. Исследование кристаллического строения слитка
3.2. Исследование химической неоднородности слитка
3.3. Результаты моделирования тепловых полей
3.4. Выводы по третьей главе
4. Исследование слитка с прямой конусностью массой 5,9т
4.1. Исследование кристаллического строения слитка
4.2. Исследование химической неоднородности слитка
4.3. Результаты моделирования тепловых полей
4.4.Сравнение параметров обычного прибыльного слитка массой 6,
т и слитка с прямой конусностью массой 5,9т
4.5. Выводы по четвертой главе
5. Моделирование кристаллизации слитков с различными геометрическими и технологическими параметрами
5.1. Начальные условия для моделирования. Их влияние на процесс кристаллизации и образование дефектов в слитке
5.2. Параметры моделируемых слитков
5.3. Слиток, применяемый на ЗКО в настоящее время
5.4. Слитки с различной конусностью
5.5. Слитки с различным отношением высоты к диаметру
5.6. Слитки с различным объемом прибыли
5.7. Слитки из разных марок сталей
5.8. Слитки с разными начальными температурами металла
5.9. Определение рационального слитка
5 Заключение
6. Опытно промышленное опробование слитка с прямой конусностью
6.1. Прокатка опытных слитков
6.1.1. Прокатка опытных слитков на передельную заготовку
6.1.2. Прокатка передельных заготовок на сортовой прокат
6.2. Исследование химической неоднородности сортового проката
6.3. Заключение
Выводы
Список использованной литературы


Температура разливки не оказывает прямого влияния на развитие усадочной рыхлости. Она лишь определяет уровень температуры расплава в прибыли, от которого, при прочих равных условиях, зависит интенсивность питания усадки при затвердевании. Уменьшение внутренней энергии при охлаждении затвердевших объёмов стали вызывает термическое сжатие, неодинаковое в различных интервалах температур. Уп,-(Тс-Т'к„„), (1. Тко„ - конечная температура до которой охлаждается слиток, К. Таким образом, явление усадки неизбежно сопровождает процесс затвердевания стали. Основными факторами, влияющими на сё развитие, являются химический состав, определяющий интервал затвердевания стали, геометрические параметры слитка, температура разливки, а также интенсивность охлаждения слитка. Умелое варьирование этими параметрами способно обеспечить получение слитка с необходимым расположением дефектных участков, что, как следствие, даёт возможность повысить качественные показатели готовых изделий и экономическую эффективность производства. Как было показано, явление усадки неизбежно сопровождает процесс затвердевания стального слитка. Проявляется оно во внутренних объёмах слитка в виде усадочной раковины, рассеянной пористости и осевой неоднородности. Осевая неоднородность при этом может выражаться как в виде отдельных пор различного размера, так и в виде трещин. Усадочная раковина формируется в результате непрерывного опускания уровня металла в прибыли в основном вследствие его объёмной усадки в жидком состоянии, а трещины возникают в результате разрядки напряжений, являющихся следствием неодновременного изменения отдельных объёмов слитка в период его затвердевания и дальнейшего охлаждения. И те, и другие формы проявления усадки негативным образом сказываются на качестве слитка и, следовательно, на готовой продукции. К дефектам стального слитка, обусловленным явлением усадки, можно отнести усадочную раковину и осевые трещины. Последние подразделяются на дугообразные, У-образные и вертикальные трещины []. В работах [1, , , , ] указывается, что решающее влияние на формирование физической неоднородности стальных слитков оказывает интенсивность их охлаждения, характеризующаяся градиентом температур в затвердевающей корке 5Т и величиной интервала кристаллизации АТкр между температурами ликвидуса и солидуса. В том случае, если ДТкр/ЗТ « 1, то реализуется последовательный механизм кристаллизации, развивающийся под влиянием термического переохлаждения, при котором усадочные явления проявляются в виде развитой усадочной раковины. Если АТкр/6Т - 1, то имеет место, последовательно-объёмная кристаллизация, протекающая под действием термического и концентрационного переохлаждений. При этом в слитке наблюдается сосредоточенная усадочная раковина и пористость. И, наконец, если ДТкр/бТ » 1, то происходит объёмная кристаллизация, развивающаяся исключительно под действием концентрационного переохлаждения, что приводит к распределению усадочных пустот по всему объёму слитка в форме пористости. Очевидно, что отношение АТ,ф/6Т учитывает только теплофизические свойства сплава и условия теплообмена слитка с окружающей средой. Для углеродистых сталей, затвердевающих в изложнице, это отношение равно 0,-0,5 []. Этот случай занимает промежуточное положение между последовательным и объёмно-последовательным затвердеванием. Формирование усадочных раковин практически всегда сопровождает кристаллизацию стального слитка. Механизм их образования впервые был описан Д. К. Черновым в г. Схема образования усадочной раковины в слитке показана на рисунке 1. При условии равномерного теплоотвода стенками и дном изложницы быстро образуется корочка застывшего металла определенной толщины (см. Так как затвердевание металла сопровождается сокращением объёма, то жидкая составляющая, плотно прилегающая к затвердевшему слою, компенсирует происшедшую усадку, то есть уровень жидкого металла в изложнице понижается (см. По мере продвижения фронта кристаллизации от поверхности к центру слитка уровень жидкости всё время будет снижаться.