- •Кафедра металургії чорних металів
- •Перелік умовних позначень та скорочень
- •1 Характеристика сталі заданої марки
- •2 Визначення температуРи металу при розливанні сталі на мблз
- •2.1 Методи визначення температури ліквідусу
- •2.2 Визначення температурних параметрів безперервного розливання
- •3 Розрахунок і вибір швидкісних параметрів безперервного розливання
- •4 Розрахунок параметрів КристалізаціЇ зАготовок
- •4.1. Теплофізична характеристика процесу безперервного розливання сталі
- •4.2 Розрахунок охолодження заготовки в кристалізаторі
- •4.3 Розрахунок охолодження заготовки в зоні вторинного охолодження
- •4.4 Розрахунок витрат води на охолодження заготовки у зво
- •5 Розрахунок і вибір форми технологічної осі
- •5.1 Базовий радіус мблз
- •5.2 Випрямлення безперервнолитої заготовки
- •6 Розрахунок параметрів коливання кристалізатора
- •7 Розрахунок продуктивності мблз
- •7.1 Пропускна здатність мблз
- •7.2 Підготовка мблз
- •8 Спеціальна частина
- •9 Результати розрахунку
5 Розрахунок і вибір форми технологічної осі
5.1 Базовий радіус мблз
При використанні радіальних і криволінійних МБЛЗ при переведенні злитка в горизонтальне положення його доводиться деформувати – розгинати. При розгині чи виправленні виникаючі в злитку напруги можуть перевищити межу міцності і привести до утворення різного роду тріщин. При цьому необхідно приймати до уваги сортамент, що відливається, перетин заготовки і умови охолодження злитка, тому що всі ці параметри визначають припустиму величину деформації металу.
У випадку радіальної машини розгин злитка, як правило, проводиться цілком у затверділому стані в одній точці.
Одним із способів запобігання утворенню дефектів при розгині злитка є при всіх інших рівних умовах збільшення радіуса кривизни, що дозволяє знизити величину деформації і її швидкість. На підставі досвіду експлуатації радіальних МБЛЗ і дослідження впливу величини і швидкості деформації при розгині на якість безперервного злитка ВО «Уралмаш» виробило практичні рекомендації для вибору мінімального базового радіуса радіальної МБЛЗ в залежності від товщини злитка, які представлені у таблиці 5.1.
Таблиця 5.1 – Рекомендовані ВО «Уралмаш» значення базового радіусу радіальних МБЛЗ в залежності від товщини злитка
Товщина злитка |
150 |
200 |
250 |
315 |
350 |
400 |
Базовий радіус |
5 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
Однак, як показує досвід експлуатації радіальних установок, при розливанні різних марок сталей у ряді випадків доводиться знижувати швидкість розливання сталі через появу внутрішніх гарячих тріщин у металі при його розгині. Це обумовлено тим, що до точки розгину злиток приходить з температурою в його центральній частині, близькою до температури кристалізації. В області цих температур існує так званий високотемпературний інтервал крихкості, який характеризується різко вираженим «провалом» міцністних і пластичних властивостей металу. Для багатьох сталей він виявляється при температурах 1300 0С і вище. Так, межа міцності вуглецевої сталі в температурному інтервалі крихкості знижується до 1 – 10 МПа. Тому для запобігання утворенню внутрішніх тріщин необхідно при розгині знижувати швидкість і величину деформації шарів металу, що знаходяться в температурному інтервалі крихкості [25].
Дослідження механічних властивостей сталі при 1300 – 1450 0С дозволили одержати рівняння для оцінки припустимого базового радіуса технологічної осі МБЛЗ із розгином в одній точці в залежності від марки сталі, що розливається, і інтенсивності охолодження:
(5.1)
де – товщина злитка, м;
–швидкість витягування злитка, ;
– коефіцієнт кристалізації;
–величина припустимої деформації шарів металу в температурному інтервалі крихкості (для маловуглецевого, дрібнозернистого металу можна прийняти ; для средньовуглецевого і легованого металута для високовуглецевого і складнолегованого);
–коефіцієнт, що враховує інтенсивність охолодження злитка в ЗВО (; менше значення відноситься до помірної інтенсивності, більше – до високої).
Працюючі МБЛЗ та машини, які проектуються мають значення базового радіусу, яке відповідає цілому або половинному числу (5,5; 6; 7; 8,5 м тощо). Одержане по рівнянню 5.1 значення базового радіусу необхідно округляти до цілого або половинного числа по правилам округлення.
Слід зазначити, що в реальних умовах при визначенні R0 необхідно коректувати швидкість розливання й інтенсивність охолодження для сталі конкретної марки.
Крім того, базовий радіус радіальної МБЛЗ вважається вибраним правильно, якщо металургійна довжина машини розрахована по базовому радіусу на 25% для сортових і блюмових МБЛЗ та на 10% для слябових перевищує металургійну довжину МБЛЗ, розраховану за часом повної кристалізації. Це необхідно для врахування можливого збільшення часу кристалізації у зв'язку з коливаннями швидкості та часу розливання.
Якщо вибраний радіус значно перевищує рекомендовані у таблиці 5.1 значення, або у разі намагання збільшити швидкість розливання необхідно вибирати не радіальну МБЛЗ, а значно сучаснішу криволінійну, з базовим радіусом розрахованим по рівнянню 5.1 та декількома точками правки.
Приклад 12. Визначити базовий радіус радіальної МБЛЗ для розливання високовуглецевих легованих сталей у заготовки перетином .
Приймаємо для даного сортаменту наступні вихідні дані: припустима деформація внутрішніх слоїв у температурному інтервалі крихкості ; інтенсивність охолодження – помірна,; швидкість витягання злитка; коефіцієнт кристалізації.
Базовий радіус складе:
При базовому радіусі МБЛЗ ділянка затвердіння (металургійна довжина) машини складе:
Повний час кристалізації заготовки перетином складе:
.
Необхідна мінімальна металургійна довжина при швидкості витягання злитка складе:
Отже, необхідно чи збільшити радіус машини, чи зменшити швидкість витягання злитка. Зберігаючи швидкість витягання злитка , тому що вона визначає продуктивність установки, приймаємо базовий радіус установки. При цьому радіусіскладе ≈ 19 м, що забезпечить запас довжини для можливого збільшення часу кристалізації на 18%. Як уже відзначалося, цей запас для квадратної заготовки повинен складати 25%, тому при експлуатації МБЛЗ і розливанні легованих марок сталі максимальна швидкість лиття не повинна перевищувати.
Приклад 13. Визначити базовий радіус та вибрати тип МБЛЗ для розливання маловуглецевого, дрібнозернистого металу у заготовки перетином .
Приймаємо для даного сортаменту наступні вихідні дані: припустима деформація внутрішніх слоїв у температурному інтервалі крихкості ; інтенсивність охолодження – помірна,; швидкість витягання злитка; коефіцієнт кристалізації.
Базовий радіус складе:
При базовому радіусі МБЛЗ ділянка затвердіння (металургійна довжина) машини складе:
Повний час кристалізації заготовки перетином складе:
.
Необхідна мінімальна металургійна довжина при швидкості витягання злитка складе:
Отже, необхідно чи збільшити радіус машини чи зменшити швидкість витягання злитка. Зберігаючи швидкість витягання злитка , тому що вона визначає продуктивність установки, приймаємо базовий радіус установки. При цьому радіусіскладе, що забезпечить запас довжини для можливого збільшення часу кристалізації більш ніж на 25%. У відповідності з таблицею 5.1 для товщини заготовки 116 мм рекомендується радіальна МБЛЗ з базовим радіусом до 5 м. Тому вибираємо не радіальну, а криволінійну МБЛЗ з базовим радіусом 3 м та декількома точками правки.