5.2 Випрямлення безперервнолитої заготовки

Безперервнолитий злиток під час кристалізації постійно знаходиться під дією зовнішніх сил, величина і характер яких визначаються конструктивними параметрами МБЛЗ. Тому, для нього характерно одночасне існування умов кристалізації і деформування, що визначає можливість утворення дефектів, які мають різну природу.

Одним із серйозних дефектів безперервно литих злитків є внутрішні гарячі тріщини.

Причинами, що викликають утворення внутрішніх тріщин, можуть бути усадочні чи термічні напруги, а також вплив зовнішніх сил, характер і величина яких залежать від конструктивних параметрів МБЛЗ.

Конструктивні рішення таких важливих вузлів МБЛЗ як кристалізатор та опорні роликові секції зони вторинного охолодження дозволяють досягти на сучасних сортових установках швидкості витягування заготовок більш .

При цьому глибина лунки рідкого металу може значно перевищувати довжину ділянки МБЛЗ із постійним радіусом кривизни.

При випрямленні безперервнолитого злитка з рідкою серцевиною, теплофізичні умови кристалізації і охолодження впливають на процес утворення внутрішніх тріщин.

Від того, як повинна бути побудована зона виправлення, що забезпечує деформацію злитка в двофазному стані без утворення тріщин, залежить вибір типу МБЛЗ, призначених для виробництва заготовок з високоякісних сталей.

Умови утворення тріщин при виправленні безперервнолитого злитка відрізняються від умов утворення тріщин при усадці, тому що при виправленні утворення тріщин відбувається під дією напружень розтягнення і зв'язаної з ними деформацією, які викликані зовнішніми силами. Тому характер і величину деформації можна змінювати за рахунок конструктивних параметрів МБЛЗ, таких як радіус кривизни і довжина радіальної ділянки, кривизни і довжини ділянки випрямлення і т.д.

Критерієм утворення тріщин при виправленні і виборі раціональної кривої випрямлення є залежність представлена у виді:

, (5.2)

де – фактична відносна деформація обраного шару;

–припустима відносна деформація для даної марки сталі при температурі ,⁰С.

Даний критерій заснований на експериментальних роботах в області вивчення гарячих тріщин у сталевих злитках.

Недоліком запропонованого критерію є те, що він не враховує кінетику розвитку внутрішніх деформацій і зміни деформаційної здатності металу, що кристалізується, тобто не враховує, що при кристалізації одночасно протікають взаємозалежні процеси – процес агрегатного перетворення, що обумовлює безупинну зміну механічних властивостей і процес накопичення деформацій.

Дослідження механічних властивостей різних сталей при високих температурах виявляє важливу закономірність: – усі сталі у визначеному інтервалі температур мають різко виражений провал міцності і пластичності. Цей інтервал, названий температурним інтервалом крихкості, характеризується низькими значеннями механічних характеристик, має різну величину і залежить від хімічного складу сталі.

Умова, при якій зі зменшенням швидкості деформації гранично припустимі деформації збільшуються, стала основною передумовою випрямляти не цілком затверділий злиток не в одній точці, а на ділянці зони вторинного охолодження деякої довжини, щоб значно зменшити швидкість деформації.

Приклад 14. Розрахувати криву плавного випрямлення злитка з рідкою серцевиною перетином при розливанні високовуглецевих легованих сталей. Базовий радіус кривизни радіальної ділянки, швидкість витягування злитка, відстань між точками правки. Приймаємо коефіцієнт кристалізаціїі коефіцієнт інтенсивності охолодження, точку переходу від радіальної ділянки до криволінійної при відносній товщині кірки, припустиму деформацію.

Повний час кристалізації злитка складе:

.

При товщина кірки, що кристалізувалася, до моменту розгину злитка буде:

.

Час руху злитка до точки розгину:

.

Відстань від нейтральної осі до небезпечного шару:

.

Час перебування шару, що деформується, в температурному інтервалі крихкості:

.

Радіус першої точки правки злитка:

.

Якщо прийняти за центр координат точку закінчення радіальної ділянки, то координата першої точки правки буде:

.

Радіус кривизни другої точки правки:

координата точки виправлення:

Аналогічно розраховуємо радіуси кривизни і координати точок виправлення для всієї кривої плавного випрямлення результати яких представлені в табл. 5.2.

По отриманим даним можна побудувати криву плавного випрямлення.

Останньою точкою криволінійної ділянки приймається та, у якій за результатами розрахунку отримано останній позитивний радіус. Одержання негативного радіуса свідчить про те, що крива перейшла через горизонт і розрахунок слід припинити.

Таблиця 5.2 – Результати розрахунку кривої плавного випрямлення МБЛЗ

Радіус кривизни, м	Координати точок виправлення, м
R1 = 10,6	х1 = 1,19	у1 = – 0,14
R2 = 11,5	х2 = 2,38	у2 = – 0,26
R3 = 12,3	х3 = 3,57	у3 = – 0,38
R4 = 13,4	х4 = 4,76	у4 = – 0,49
R5 = 14,6	х5 = 5,96	у5 = – 0,56
R6 = 16,1	х6 = 7,17	у6 = – 0,65
R7 = 18,1	х7 = 8,37	у7 = – 0,73
R8 = 20,3	х8 = 9,57	у8 = – 0,80
R9 = 23,3	х9 = 10,77	у9 = – 0,86
R10 = 27,3	х10 = 11,97	у10 = – 0,91
R11 = 33,1	х11 = 13,17	у11 = – 0,95
R12 = 41,9	х12 = 14,37	у12 = – 0,98
R13 = 57,9	х13 = 15,57	у13 = – 1,00
R14 = 89,4	х14 = 16,77	у14 = – 1,02
R15 = 206,3	х15 = 17,97	у15 = – 1,03
R16 = ∞	х16 = 18,17	у16 = – 1,03

Приклад 15. Розрахувати криву плавного випрямлення злитка з рідкою серцевиною перетином при розливанні низьковуглецевих легованих сталей. Базовий радіус кривизни радіальної ділянки, швидкість витягування злитка, відстань між точками правки. Приймаємо коефіцієнт кристалізаціїі коефіцієнт інтенсивності охолодження, точку переходу від радіальної ділянки до криволінійної при відносній товщині кірки, величину припустимої деформації.

Повний час кристалізації злитка складе:

.

При товщина кірки, що кристалізувалася, до моменту розгину злитка буде:

.

Час руху злитка до точки розгину:

.

Відстань від нейтральної осі до небезпечного шару:

.

Час перебування шару, що деформується, в температурному інтервалі крихкості:

.

Радіус першої точки правки злитка:

.

Якщо прийняти за центр координат точку закінчення радіальної ділянки, то координата першої точки виправлення буде:

.

Аналогічно розраховуємо радіуси кривизни і координати точок виправлення для всієї кривої плавного випрямлення; результати представлені в таблиці 5.3.

По отриманим даним будуємо криволінійну ділянку технологічної осі МБЛЗ (рис. 5.1).

Таблиця 5.3 – Результати розрахунку кривої плавного випрямлення МБЛЗ.

Радіус кривизни, м	Координати точок виправлення, м
R1 = 3,77	х1 = 0,5	у1 = – 0,07
R2 = 5,06	х2 = 1,0	у2 = – 0,12
R3 = 7,72	х3 = 1,5	у3 = – 0,15
R4 = 16,25	х4 = 2,0	у4 = – 0,16
R5 = – 156,3	х5 = 2,5	у5 = – 0,16

Рисунок 5.1 — Криволінійна ділянка технологічної осі МБЛЗ