| Abstract |
Методом моделирования процесса затвердевания предложена геометрия малоприбыльного расширяющегося книзу слитка массой 5,9 т, используемого для получения круглого проката. Выбранная геометрия позволяет получить в затвердевшем металле структуру с благоприятным расположением физической и химической неоднородностей литого металла. Расчетом температурных полей установлено, что в предложенном слитке через 105 мин после начала затвердевания происходит смыкание продвигающегося фронта кристаллизации и образование протяженной «замкнутой» зоны жидкого металла, высота которой составляет 37 % высоты тела слитка. Приведенные данные согласуются с реальными усадочными дефектами, протяженность которых составила 36 % высоты тела слитка. Сопоставление расчета поля распределения температур с определением параметров литой структуры показало, что в подприбыльной части слитка значения межосных расстояний максимальные, что связано с улучшением эффективности работы прибыли, которое приводит к уменьшению интенсивности затвердевания и перемещению легкоплавких примесей (С, S, P), а также неметаллических включений из подприбыльной в прибыльную часть. Использование малоприбыльного расширяющегося книзу слитка позволяет, кроме увеличения выхода годного металла, получать качественный металлопрокат с плотной осевой зоной и минимальной химической неоднородностью.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект №18-08-00050. |
| References |
1. Дюдкин Д. А., Ксиленко В. В. Современная технология производства стали. — М. : Теплотехник, 2007. — 528 с.
2. Сафронов А. А., Тазетдинов В. И., Торохов Г. В. Освоение производства НЛЗ диаметром 550 мм из трубных марок стали на УНРС № 2 в ЭСПК «Железный озон 32» // Сталь. 2013. № 10. C. 58–62.
3. Сафронов А. А. и др. Исследование химической неоднородности металла непрерывнолитой заготовки диам. 460 и 550 мм производства ЭСПК «Железный озон 32» // Сталь. 2013. № 8. С. 18–22.
4. Bloom casters. Continuous Casting Machine Solutions: Fastest, Largest, Best in Quality. URL: https://www.danieli.com/en/products/products-processes-and-technologies/bloom-casters_26_88.htm. (дата обращения: 05.04.2019)
5. Сафронов А. А., Прилуков С. Б., Гасилов А. Ю. Качество макроструктуры НЛЗ и его регламентация // Сталь. 2013. № 11. C. 27–31.
6. Дюдкин Д. А., Ксиленко В. В., Смирнов А. Н. Производство стали. Т. 4 : Непрерывная разливка металла. — М. : Теплотехник, 2009. — 528 с.
7. Kittaka S., Kaniki T., Watanabe K., Miura Y. Multi-Mode EMS for Slab Casters – Recent Improvements and New Applications // Nippon Steel Techical Report. 2002. No. 86. P. 68–73.
8. Kubota J., Kubo N., Ishii T. Steel flow control with travelling magnetic field for slab continuous caster mold // Tetsu-to-hagane. 2000. Vol 86, No. 4. P. 271–277.
9. Носоченко О. В., Исаев О. Б., Лепихов А. С., Дектярев П. А. и др. Уменьшение осевой ликвации элементов в непрерывнолитой заготовке при введении стальной ленты // Сталь. 2003. № 9. C. 42–44.
10. Белый А. П. Центральная сегрегационная неоднородность в непрерывнолитых листовых заготовках и толстолистовом прокате. — М. : Металлургиздат, 2005. — 136 с.
11. Томе Р., Допплер К.-Г., Блеймель М., Циммер М. Использование мягкого обжатия слитка для повышения качества сортового проката автомобильного назначения // Черные металлы. 2018. № 8. С. 29–34.
12. Li J. Z., Jiang M., He X. F. et al. Investigation on nonmetallic inclusions in ultra-low oxygen special steels // MMTB. 2016. Vol. 47. P. 2386–2399.
13. Григорович К. В., Гарбер А. К. Анализ процессов внепечной обработки углеродистых сталей // Перспективные материалы. 2011. № 13. С. 13–25.
14. Дуб В. С., Сафронов А. А., Мовчан М. А. и др. Влияние технологии внепечной обработки на типы образующихся неметаллических включений и коррозионную стойкость стали // Электрометаллургия. 2016. № 5. С. 3–15.
15. Казаков А. А., Ковалев П. В., Рябошук С. В. и др. Управление процессами образования неметаллических включений при производстве конвертерной стали // Черные металлы. 2014. № 4. С. 43–48.
16. Морозова Т. В. Влияние технологии производства стали на однородность структуры и загрязненность неметаллическими включениями с целью повышения надежности магистральных трубопроводов : дис. … канд. техн. наук. — М. : ЦНИИТМАШ, 2012. — 154 с.
17. Зайцев А. И., Князев А. В., Аменжонов А. В. и др. Влияние неметаллических включений и примесей на свойства, качественные характеристики круглого проката из специальных легированных сталей // Металлург. 2017. № 8. С. 69–74.
18. Родионова И. Г., Бакланова О. Н., Аменжонов А. В. и др. Влияние неметаллических включений на коррозионную стойкость углеродистых низколегированных сталей для нефтепромысловых трубопроводов // Сталь. 2017. № 10. С. 41–48.
19. Дуб В. С., Ромашкин А. Н., Мальгинов А. Н. и др. Развитие технологии разливки стали в слитки // Черные металлы. 2015. № 8. С. 6–19.
20. Ромашкин А. Н., Дуб В. С., Толстых Д. С. и др. Критерий оценки склонности стали к ликвации в кузнечных слитках // Металлург. 2017. № 10. С. 35–40.
21. Дуб В. С., Ромашкин А. Н., Мальгинов А. Н. Анализ кинетики затвердевания стальных слитков различной конфигурации. Часть I. Результаты холодного моделирования // Металлург. 2015. № 11. С. 47–56.
22. Дуб В. С., Ромашкин А. Н., Мальгинов А. Н. Анализ кинетики затвердевания стальных слитков различной конфигурации. Часть II. Результаты холодного моделирования // Металлург. 2015. № 12. С. 20–26.
23. Мозговой А. В., Жульев С. И., Зюбан Н. А. и др. Исследование и оптимизация параметров слитка для получения крупносортового проката // Металлург. 2008. № 8. С. 33–37.
24. Руцкий Д. В., Зюбан Н. А., Гаманюк С. Б. и др. Определение геометрии слитков с минимальным развитием дефектов осевой зоны и их применение для получения сортового проката диаметром более 300 мм // Металлург. 2018. № 11. С. 33–39.
25. Жульев С. И., Зюбан Н. А., Руцкий Д. В. Стальные слитки, проблемы качества и новые технологии : монография. — Волгоград : ВолгГТУ, 2016. — 179 с.
26. Зюбан Н. А., Руцкий Д. В. Совершенствование технологии отливки крупных слитков с целью повышения надежности и эксплуатационной стойкости получаемых из них роторов турбогенераторов // Черные металлы. 2018. № 2. С. 32–38.
27. Казаков А. А., Житенев А. И., Колпишон Э. Ю. и др. Количественная оценка неметаллических включений для поковок из сверхкрупных слитков // Черные металлы. 2018. № 12. С. 50–57.
28. Пат. 84759 РФ, МПК B 22 D 7/06 / Изложница для стального слитка / А. В. Мозговой, Н. А. Зюбан, Д. В. Руцкий, Д. Н. Фёдоров, В. Г. Кнохин; опубл. 20.07.2009; бюл. № 20.
29. Руцкий Д. В., Зюбан Н. А., Чубуков М. Ю. и др. Исследование особенностей затвердевания слитков различной геометрии и утеплением прибыльной части на основе математического моделирования // Известия ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. 2017. № 6(201). С. 138–145.
30. Пат. 2285579 РФ, МПК B 22 D 7/10 / Устройство для отливки стальных слитков / С. И. Жульев, А. П. Фоменко, Д. В. Руцкий, Д. Н. Федоров ; заявл. 28.02.2005 ; опубл. 10.08.2006, Бюл. № 22.
31. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2013613206 от 28.03.2013 г. РФ, МПК (нет). Система компьютерного моделирования «Crystal» / В. П. Багмутов, И. Н. Захаров, Н. А. Зюбан, Д. В. Руцкий, С. Б. Гаманюк; ВолгГТУ, 2013.
32. Мозговой А. В. Оптимизация параметров стального слитка с улучшенными характеристиками осевой зоны для сортового проката большого диаметра : дис. … канд. техн. наук. — М. : ЦНИИЧЕРМЕТ, 2009. — 134 с.
33. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2010614950 от 29 июля 2010 г. РФ, МПК (нет). Металлографическая программа / Е. И. Бузинов, Д. В. Руцкий, А. В. Мозговой, Н. А. Зюбан, Ю. М. Шелухина; ГОУ ВПО ВолгГТУ, 2010.
34. ГОСТ 1778–70. Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений (с Изменениями № 1, 2). — Введ. 01.01.1972.
35. Хворинов Н. И. Кристаллизация и неоднородность стали. — М. : Машгиз, 1958. — 392 с.
36. Merton C. Flemings. Solidification Processing, McGraw-Hill Book Company, New York, NY, 1974. P. 420.
37. Merton C. Flemings. Behavior of metal alloys in the semisolid state // Metallurgical Transaction: A. 1991. Vol. 22, Iss. 5. P. 957–981.
38. Жульев С. И., Зюбан Н. А. Производство и проблемы качества кузнечного слитка : монография. — Волгоград : ВолгГТУ, 2003. — 168 с.
39. Руцкий Д. В., Зюбан Н. А., Гаманюк С. Б. Study of the Hot Top Performance with Various Heat Insulators // Solid State Phenomena. 2018. Vol. 265 : Materials Engineering and Technologies for Production and Processing III. P. 1099–1103.
40. Фоменко А. П. Разработка и исследование малоприбыльного слитка с прямой конусностью стенок для производства сортового проката : дис. … канд. техн. наук. — М. : ЦНИИЧЕРМЕТ, 2007. — 143 с. |
