Ресурсосберегающий способ плавки и литья низколегированных медных сплавов для изготовления стенок кристаллизаторов МНЛЗ

• Автор: Нефедьев, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Кристаллизатор срок службы, условия работы, причины выхода из строя

1.2. Медные сплавы, используемые для изготовления кристаллизаторов МНЛЗ

1.3. Пути повышения стойкости кристаллизаторов.

1.3.1. Низколегирование медные сплавы для изготовления кристаллизаторов МНЛЗ.

1.3.2. Влияние легирования на удельное электросопротивление меди.

1.3.3. Влияние легирования на температуру рекристаллизации меди

1.4. Утилизация медных отходов методом ЭШ.

1.5. Теплопроводность материалов.

Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
2.1. Материалы, использованные в работе
2.2. Оборудование, использованное в работе.
2.3. Определение износостойкости сплавов.
2.4. Исследование литейных свойств медных сплавов
2.5. Измерение теплофизических свойств опытных сплавов.
2.5.1. Методика проведения эксперимента
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, МЕХАНИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ МЕДНЫХ СПЛАВОВ.
3.1. Исследование микрострукту ры низколегированного медного сплава с различным содержанием железа
3.2. Исследование твердости и износостойкости медных сплавов с разным содержанием железа
3.3. Исследование влияния содержания железа в низколегированном медном
сплаве на температуры плавления и кристаллизации.
3.4. Исследование процесса первичной рекристаллизации низколегированных медных сплавов.
3.5. Исследование теплопроводности и температуропроводности низколегированных сплавов Си Ре
3.6. Совершенствование конструкции кристаллизатора МНЛЗ
3.7. Исследование литейных свойств низколегированнЕ.тх сплавов Си Ре Выводы по главе 3
Глава 4. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫ X СПЛАВОВ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА.
4.1. Моделирование электрических и тепловых характеристик установки электрошлакового переплава меди
4.2. Математическая модель поцесса ЭШП.
4.3. Численное решение краевой задачи определения электрических характеристик ЭШП
4.3.1. Расчет джоулева тепловыделения в шлаковой ванне
4.3.2. Тепловой баланс в шлаковой ванне при плавлении расходуемого электрода
4.4. Расчт скорости движения фронта плавления электрода при его электрошлаковом переплаве
4.5. Влияние эффекта Пельтье на скорость кристаллизации слитка
4.6. Опытнопромышленные испытания технологии изготовления литых заготовок для производства узких стенок кристаллизаторов МНЛЗ.
4.7. Выводы по главе 4
Выводы по работе.
Библиографический список.
Введение
Актуальность


Кроме того, в интервале рабочих температур 0 - 0 °С медь теряет механическую прочность из-за протекания последовательных процессов первичной и вторичной рекристаллизации, поэтому необходимо поднять температурный интервал рекристаллизации хотя бы до 0 - 0 °С. Для этой цели разрабатывают сплавы на основе меди с повышенной температурой рекристаллизации [1, 3]. Рабочая поверхность медных стенок истирается затвердевшей коркой непрерывнолитой заготовки, а износ рабочей поверхности стенки увеличивается от верхней кромки кристаллизатора к нижней. Это объясняется увеличением усилия, с которым корка прижимается к стенкам кристаллизатора вследствие усадки и роста ферростатического давления жидкого металла []. В кристаллизаторах слябовых МНЛЗ максимальный износ узких стенок наблюдается в середине грани в нижней части и может достигать 2-3 мм за кампанию, минимальный - в участках широких граней, прилегающих к узким стенкам. В кристаллизаторах квадратного сечения (сортовых) в первую очередь вырабатываются углы медных облицовок, что объясняется искажением профиля (ромбичностыо) сортовой заготовки при прохождении ее через кристаллизатор и возникновением при этом значительных сил трения в углах, где заготовка образует острый угол [, ]. Интенсивному износу стенок способствует также образование трещин на их рабочей поверхности. По мере увеличения количества разлитой стали растет протяженность и глубина трещин; в месте их расположения и происходит интенсивный износ стенок. Главной причиной образования трещин на медных стенках являются термические напряжения, возникающие при соприкосновении рабочей поверхности стенок с коркой кристаллизующего слитка. Быстрому износу медной стенки кристаллизатора способствует также ее коробление из-за термических напряжений []. Многочисленными отечественными и зарубежными исследованиями установлено, что износ рабочей поверхности медных стенок кристаллизаторов приводит как к снижению их срока службы, так и образованию на поверхности непрерывнолитых заготовок паукообразных трещин [ - ]. Они возникают при температуре — °С и развиваются по границам аустенитных зерен, обычно трещины на поверхности располагаются отдельными очагами, достигающими размера мм в диаметре []. Глубина трещин в основном не превышает 5 мм, но может быть и - мм. Установлено, что металл в районе паукообразных трещин обезуглерожен, трещины сильно окислены и имеют интеркристалл итный характер; в окалине, заполняющей трещины, обнаружена медь в виде вкраплений [, ]. Межремонтный период эксплуатации кристаллизатора можно разделить на три интервала: интервал интенсивной приработки (от 1-й до -й плавки), интервал окончательной приработки (от -й до -й плавки), интервал стабильной работы кристаллизатора (после -й плавки) []. Чистая медь - традиционный материал для изготовления кристаллизаторов MHJ, так как обладает высокой теплопроводностью. Это имеет решающее значение для интенсивного отвода тепла от жидкого металла к охлаждающей воде и формирования достаточной толщины прочной корки твёрдого метала. Вместе с тем, низкие износостойкость и жаропрочность меди являются причиной низкой стойкости стенок кристаллизаторов и пораженности непрерывнолитых заготовок поверхностными дефектами. Жаропрочность и износостойкость материала кристаллизаторов - это факторы, имеющие максимальную значимость для эффективного повышения долговечности кристаллизаторов []. По мнению М. Г. Юдинцева - управляющего проектом «Медные стенки» ОАО «Кировский завод по обработке цветных металлов» (КЗ ОЦМ), входящего в структуру УГМК, существующие медные сплавы с добавкой серебра (МСр 0,1) обладают требуемой жаростойкостью, но имеют высокую стоимость. КЗ ОЦМ предлагает микролегированную оловом медь марки М1рО, используемую для изготовления стенок кристаллизаторов. Но автор работы [] утверждает, что в каждом учебнике по металловедению можно найти данные о том, что легирование меди оловом и фосфором позволяет увеличить жаростойкость сплава до уровня сплава меди с серебром БрСр 0,1, т. При этом сплав М1рО сохраняет высокую теплопроводность [, ].