CC BY
68
мальный коэффициент теплопередачи наблюдается при соотношении а/Ь=2, и он растет при высоте канала более 12 мм. При максимальном тепловом потоке через стенку с фрезерованными каналами температуры рабочей поверхности ниже температуры разупрочнения меди на 30 град.
20 22 b , мм
Рис. 5. Зависимость температуры рабочей поверхности стенки от высоты прямоугольного канала при среднем и максимальном тепловом потоке (/ =сопэ1, С =сопэ1)
tp, 0C
210 -
УДК 621.746.5.047:669.14 В.В. Мошкунов
ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» А.М. Столяров
ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»
ПРИМЕНЕНИЕ МЯГКОГО ОБЖАТИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТОГО СЛЯБА НА КРИВОЛИНЕЙНОЙ МНЛЗ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ УЧАСТКОМ
В кислородно-конвертерном цехе ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» с января 2010 года эксплуатируется одноручьевая криволинейная МНЛЗ №6 с вертикальным участком производства фирмы «SMS Demag». На этой машине возможна
© Мошкунов В.В., Столяров А.М., 2010
отливка слябов толщиной 190, 250, 300 мм и шириной от 1400 до 2700 мм. МНЛЗ построена для снабжения металлом нового стана «5000» ЛПЦ №9, производящего толстый горячекатаный лист, используемый при производстве труб большого диаметра и в судостроении. К листовому металлу предъявляются высокие требования как по однородности его состава и свойств, так и по отсутствию внутренних и поверхностных дефектов. Такие требования не возможно удовлетворить без получения непрерывнолитого сляба высокого качества. Одним из способов повышения качества литого металла является мягкое обжатие сляба, которое возможно в конечных сегментах зоны вторичного охлаждения (ЗВО) МНЛЗ. В работе приводятся результаты исследования влияния мягкого обжатия заготовки на ее качество.
На начальном этапе освоения стана «5000» толстый лист катался из непрерывнолитых слябов, отлитых на криволинейной МНЛЗ №4 без осуществления мягкого обжатия, так как к тому моменту МНЛЗ №6 еще не была пущена в эксплуатацию. Для контроля качества макроструктуры слябов отбирались поперечные темплеты, которые после соответствующей обработки оценивались по четырехбалльным шкалам ОСТ 14-4-73. Было проведено исследование качества 396 темплетов из слябов с МНЛЗ №4 без обжатия и 36 темплетов аналогичной толщины 250 мм с МНЛЗ №6, при отливке которых мягкое обжатие производилось. Небольшое количество исследованных слябов с новой машины объясняется тем, что в основном на этой МНЛЗ отливаются заготовки большей толщины - 300 мм. В процессе исследования на каждой МНЛЗ разливался металл класса прочности К52, К56 и К60. Сравнение качества слябов одинаковой толщины 250 мм, отлитых без обжатия, и слябов, отлитых с мягким обжатием, по дефектам «Осевая рыхлость» («ОР») и «Осевая химическая неоднородность» («ОХН») возможно по данным, представленным в табл. 1.
Таблица 1
Качество макроструктуры центральной части слябов толщиной 250 мм металла класса прочности К52, К56 и К60 при отливке без мягкого обжатия (числитель) и с обжатием (знаменатель)
Степень развития дефекта Дефект макроструктуры сляба, баллы
Осевая рыхлость Осевая химическая неоднородность
Минимальная 1,5 /1,0 1,5 / 1,5
Максимальная 2,5 /1,5 2,5 / 2,0
Средняя 1,64 / 1,41 1,80 / 1,60
Из приведенных данных видно, что мягкое обжатие слябов позволило уменьшить степень развития обоих дефектов. При этом дефекты величиной 2,5 балла (браковочный уровень) в результате обжатия заготовки вообще не были обнаружены. Наибольший эффект обжатия сказался на дефекте «Осевая рыхлость», максимальная величина которого не превышала 1,5 балла.
Дальнейшие исследования проводились при отливке на МНЛЗ №6 непрерывнолитых заготовок толщиной 300 мм. Разливался трубный металл класса прочности от К52 до К60. Скорость вытягивания сляба из кристаллизатора в установившемся режиме составляла 0,75-0,8 м/мин. На опытных плавках величина мягкого обжатия колебалась в интервале от 3,2 до 9,4 мм. Обжатие заготовки начиналось на различных участках ЗВО МНЛЗ: с 10, 11, 12 или 13 сегмента и продолжалось в двух или трех последующих сегментах, каждый из которых имел длину около 2,5 м. Качество макроструктуры слябов изучалось на 388 поперечных темплетах.
Результаты, характеризующие влияние абсолютной величины обжатия на степень развития дефекта макроструктуры «Осевая рыхлость» в слябах, приведены в табл. 2.
Из представленных данных видно, что только при величине обжатия 7 мм и выше имелись темплеты с самой низкой степенью развития осевой рыхлости, оцененной баллом 0,5. При величине обжатия 7-7,4 мм чаще всего встречались темплеты с осевой рыхлостью величиной 1 балл.
Таблица 2
Частота случаев (% отн.) появления дефекта «Осевая рыхлость» разной степени развития в слябах толщиной 300 мм при различной абсолютной величине мягкого обжатия заготовки
Относи- Величина дефекта «Осевая рыхлость»,
Абсолют- тельное баллы
ная вели- количест-
чина об- во изучен- 0,5 1,0 1,5 2,0
жатия, мм ных тем-
плетов, %
<6 24,7 0 4,8 19,7 0
6-6,4 29,1 0 2,8 26,7 0
6,5-6,9 16,3 0 1,5 14,3 0,3
7,0-7,4 24,0 0,3 6,2 17,2 0,3
=>7,5 5,9 0,3 2,1 3,5 0
Мягкое обжатие сляба осуществлялось на участках разной протяженностью, то есть с различной интенсивностью. Интенсивность обжатия может характеризоваться относительной величиной обжатия металла на одном погонном метре сляба, вычисляемой как отношение абсолютной величины обжатия к длине участка сляба, на котором оно производилось, и выражаться в мм/м. Данные о величине этого параметра приведены в табл. 3.
Представленные в табл. 3 данные свидетельствуют о том, что при высокой относительной величине обжатия, равной 1,25 мм/м и более, качество центральной части сляба ухудшается. Это объясняется тем, что большая интенсивность обжатия может привести к возникновению перемычек-мостов в конечной узкой части лунки жидкого металла. При этом образуются замкнутые локальные участки без подпитки жидким металлом сверху. В процессе затвердевания металла таких участков из-за усадочных процессов возникают пустоты.
Таблица 3
Влияние относительной величины обжатия сляба на частоту случаев (% отн.) появления дефекта «Осевая рыхлость»
Относительная величина обжатия сляба, мм/м Относительное количество изученных темплетов, % Величина дефекта «Осевая рыхлость», баллы
0,5 1,0 1,5 2,0
<1,0 40,7 0,3 9,8 30,4 0,3
1-1,24 25,5 0,3 7,0 18,3 0,0
=>1,25 33,8 0,0 0,5 33,0 0,3
Наиболее приемлемой является относительная величина обжатия, не превышающая 1 мм/м, при которой наиболее часто осевая рыхлость оценивалось баллом 1,0.
На рис. 1 представлена зависимость степени развития дефекта «Осевая рыхлость» от протяженности обжимаемого участка сляба. Из этого рисунка следует, что увеличение длины обжимаемого участка сляба способствует уменьшению степени развития осевой рыхлости сляба, то есть ведет к улучшению качества макроструктуры центральной части отливаемой заготовки.
В табл. 4 представлены данные о влиянии места начала обжатия сляба на степень развития дефекта «Осевая рыхлость». Место начала мягкого обжатия сляба характеризуется величиной относительной длины лунки жидкого металла к моменту начала обжатия, выраженной в процентах от общей протяженности лунки
расплава. Из приведенных в таблице данных следует, что предпочтение должно быть отдано достаточно раннему началу мягкого обжатия сляба. С учетом применения обжатия на длинном участке сляба, что можно осуществить в трех сегментах ЗВО МНЛЗ, а это составляет примерно 25% (отн.) от длины лунки жидкого металла, может рекомендоваться вариант начала обжатия в момент наличия 75% длины лунки расплава. При рассмотренной средней скорости вытягивания сляба, равной 0,8 м/мин, это соответствует началу 11-го сегмента зоны вторичного охлаждения машины.
Протяженность обжимаемого участка сляба, м Рис. 1. Зависимость степени развития дефекта «Осевая рыхлость» от протяженности обжимаемого участка непрерывнолитого сляба (в скобках указано количество изученных темплетов)
Таблица 4
Влияние места начала мягкого обжатия сляба на частоту случаев (% отн.) появления дефекта «Осевая рыхлость»
Относительная Относитель- Величина дефекта
длина лунки жид- ное количе- «Осевая рыхлость», баллы
кого металла к ство изучен-
моменту начала ных темпле- 0,5 1,0 1,5 2,0
обжатия, % тов, %
<75 29,7 0,5 8,5 20,4 0,3
75-79 18,3 0 3,1 15,2 0
80-84 34,5 0 5,2 29,1 0,3
=>85 17,5 0 0,5 17,0 0
На рис. 2 показаны сравнительные данные о качестве макроструктуры слябов, отлитых в два разных временных периода освоения технологии мягкого обжатия заготовок.
«Осевая рыхлость» «Осевая химическая
неоднородность»
- первый период времени (январь - ма й), 167 темплетов
- второй период времени (июнь - август), 221 темплет
Рис. 2. Средняя величина дефектов «Осевая рыхлость» и «Осевая химическая неоднородность» в различные периоды освоения технологии мягкого обжатия слябов
Из рисунка видно, что по мере освоения технологии мягкого обжатия слябов степень развития дефектов макроструктуры «Осевая рыхлость» и «Осевая химическая неоднородность» уменьшается, что свидетельствует о правильном направлении совершенствования режима обжатия.
Таким образом, в результате проведенных исследований с целью улучшения качества центральной части заготовки рекомендуется при разливке трубного металла со скоростью вытягивания сляба 0,8 м/мин осуществлять мягкое обжатие заготовки величиной 7-7,4 мм в 11, 12 и 13 сегментах зоны вторичного охлаждения криволинейной МНЛЗ с вертикальным участком.
