Оптимизация формы поперечного сечения непрерывно-литых слябов

та на метизном переделе. Так, за счет сталеплавильного передела обрывность при волочении высокоуглеродистой проволоки снизилась на 0,10 т-1.

2. Для дальнейшего улучшения качества высокоуглеродистой стали имеет смысл исследовать и внедрить еще ряд технологических операций. К ним можно отнести: выбор оптимальных режимов работы ЭМП, исследование возможности применения технологии «мягкого обжатия», использования центральной затравки в кристаллизаторе, применения модифицирования расплава перед или в процессе непрерывной разливки и т.д.

УДК 621.746.27:047

К.Н. Вдовин, В.М. Салганик, В.В. Точилкин

ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» И.Е. Петров, A.A. Подосян, А.Е. Позин

ЗАО «Механоремонтный комплекс»

ОПТИМИЗАЦИЯ ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНО-ЛИТЫХ СЛЯБОВ

Непрерывная разливка стали является наиболее прогрессивным и эффективным способом получения заготовок непосредственно на специальных установках МНЛЗ - машина непрерывного литья заготовок. В настоящее время металлургические отрасли более 100 стран снабжены МНЛЗ всевозможных видов. Общий объём разливаемой на МНЛЗ стали составляет более 90% от всей выплавляемой стали в мире, из них около 60% отливается на сля-бовых МНЛЗ. Подавляющее большинство непрерывно-литых слябов идет на станы горячей прокатки.

Основным узлом МНЛЗ является кристаллизатор. Кристаллизатор слябовой МНЛЗ состоит из узких и широких медных стенок, закрепленных на стальном основании, формирующих прямоугольную полость, в которой в процессе разливки происходит затвердевание металла с образованием корочки и формированием сляба. Кристаллизация металла в полости кристаллизатора происходит в направлении теплоотвода, т.е. в сторону медных стенок. Таким образом, в месте соединения узких и широких медных стенок теплоотвод от корочки сляба направлен к двум стенкам одновременно, что приводит к преохлаждению ребровой зоны. Экспе-

риментальные данные и результаты математического моделирования показывают, что температура угла сляба, в зависимости от химического состава разливаемой стали, находится в диапазоне 700-900°С (рис. 1).

Рис. 1. Расчет температуры поверхности сляба сечением 250x1300 на выходе из кристаллизатора

Известно, что при температуре металла ниже 900°С существует «провал» пластических свойств металла, приводящий к опасности образования поперечных трещин на поверхности заготовки в процессе ее деформации при загибе и разгибе.

В частности, при разливке слябов на МНЛЗ-5 ЭСПЦ ОАО «ММК» (ММК) низкая температура ребровой зоны сляба научастке разгиба приводила к образованию грубых поперечных трещин глубиной до 30 мм, располагающихся вблизи угла, а также появлению угловых поперечных трещин глубиной до 10 мм (рис. 2). Подобные проблемы имеются на всех металлургических предприятиях, в частности ОАО «Северсталь» [1].

Рис. 2. Вид поперечных трещин в ребровой зоне непрерывно-литого сляба

Эти виды дефектов трансформировались в грубые плены и трещины на поверхности горячекатаного листа, вид которых представлен на рис. 3.

Рис. 3. Дефекты на поверхности горячекатаного листа

С целью снижения отбраковки слябов по данному виду дефектов на ММК была разработана специальная конструкция узких стенок - с «буртами» (рис. 4), защищенная патентом на полезную модель № 89996 [2].

С января по июль 2009 года на ММК проводились опытные эксплуатации кристаллизаторов с узкими стенками этой конструкции. В ходе работ было выявлено, что полученная непрерывно-литая заготовка, значительно меньше подвержена вышеописанным дефектам, а доля брака горячекатаного листа по дефектам «плена» и трещина снизилась в несколько раз.

На основании полученных положительных результатов в ММК было принято решение о разливке всех марок трещиночув-ствительных сталей (низколегированные, трубные, автомобильные и др.) только через кристаллизаторы, укомплектованные узкими стенками с «буртами».

Рис. 4. Эскиз узкой стенки кристаллизатора МНЛЗ ММК с «буртами»

Несмотря на явный положительный эффект от изменения профиля непрерывно-литых заготовок во время их прокатки, имеются проблемы аналогичные тем, что и при прокатке слябов прямоугольного сечения.

Для решения данного вопроса предлагается увеличить скосы на углах сляба, установив в углах кристаллизатора специальные водоохлаждаемые вставки.

Для получения нового профиля необходимо спроектировать узкие медные стенки со сложной конфигурацией рабочей поверхности, обеспечивающей теплоотвод от кристаллизующегося металла в «переходных» областях.

Анализ возможности получения предлагаемой формы сечения сляба методом непрерывной разливки показал, что изготовление сложного профиля на радиальных кристализаторах является трудной задачей из-за наличия большого количества сопрягаемых деталей высокой точности с крайне сложной конфигурацией. На прямых кристаллизаторах эта задача существенно упрощается. Таким образом, на данный момент изготовление стенок с новым профилем возможно только для МНЛЗ с вертикальным головным участком.

За основу для получения новых стенок были взяты существующие узкие стенки кристаллизатора МНЛЗ-5 ЭСПЦ ММ К. По торцам узких медных стенок предложено изготовить специальные пазы с отверстиями для подвода и отвода охлаждающей воды, в которые будут установлены специальные медные вставки, имеющие форму прямой шестигранной призмы с основаниями в виде неправильного шестиугольника. Рабочая поверхность этих вставок, выполненная в виде сопряженных по ломаной линии трех боковых граней, формирует переходные области предлагаемой оптимизированной формы сляба, а на оборотной стороне нарезаны каналы охлаждения специальной формы (рис. 5).

Новая конструкция узких стенок, обеспечивая равномерное охлаждение корочки в углах сляба, позволяет улучшить структуру закристаллизовавшегося металла и снизить его переохлаждение, в результате чего уменьшится вероятность образования трещин по углам сляба. Кроме того, повышенная температура переходной области сляба позволяет говорить о снижении твердости корочки сляба в этой области, что приводит к уменьшению износов в нижней части узких медных стенок в месте контакта. На новую конструкцию стенок получен патент на полезную модель № 113684 [3].

л_в_в.

Рис.5. Схема конструкции узкой стенки кристаллизатора МНЛЗ-5 ЭСПЦ ММК

Список литературы

1. Улучшение качества металлопродукции за счет оптимизации формы непрерывно-литой заготовки / Степанов A.A., Белый

B.А., Ламухин A.M., Зинчан С.Д., и др. // Труды 8 конгресса сталеплавильщиков. М.: ОАО «Черметинформация», 2004.

C. 552-554.

2. Пат. 89996 РФ, МПК B22D 11/043. Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок / В.И. Кадошников, С.Н. Ушаков, К.Н. Вдовин, В.И. Завьялов, И.М. Захаров, М.В. Кадошникова, A.A. Подосян, А.Е. Позин. Заявитель и патентообладатель ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»: №2009130616/22; заявл. 10.08.2009; опубл. 27.12.2009.

3. Пат. 113684 РФ, МПК B22D 11/043. Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок / В.В. Галкин, С.Н. Бердников, К.Н. Вдовин, В.М. Салганик, А.Е. Позин, A.A. Подосян, Д.В. Юречко, И.Е. Петров, В.В. Точилкин. Заявитель и патентообладатель ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»: №2011136422/02; заявл. 10.09.2011; опубл. 27.02.2012.