DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций


Разработка и исследование малоприбыльного слитка с прямой конусностью стенок для производства сортового проката

Фоменко Алексей Петрович, 14.03.2007

 

Усадочная раковина:

- протяженность

- % к высоте тела слитка

- % к площади осевого темплета 320

Ликвация в верхней части тела слитка (%):

- углерода

- фосфора +25,0

+17,0 - 10,0

Ликвация в нижней части тела слитка (%):

- углерода

- фосфора

В опытном слитке зона осевой рыхлости менее развита и располагается в теле на 17,1% от его длины при максимальном диаметре 7,5%. Далее она переходит во вторичную усадочную раковину (см. рисунок 2).Эта раковина имеет значительную протяженность (38,0% от высоты тела слитка) и не большой диаметр ( 4,2% от диаметра слитка). Стенки раковины чистые не окисленные.

Объем несплошностей, находящихся в центральной части, составляет 0,03% от объема тела слитка. Подприбыльный мост плотного металла в верхней части слитка, препятствует не желательному окислению стенок вторичной усадочной раковины (см. рисунок 2). Такой незначительный поперечный размер дефектов в слитке с прямой конусностью, гарантирует их заварку в результате последующего передела слитка на прокат небольшого поперечного

На рисунке 3 приведена макроструктура осевой зоны, включающей вторичную усадочную раковину. Поверхностные слои стенок осевой несплошности имеют неодинаковое строение.

а – вид вторичной усадочной раковины; б, в, г – строение стенок в нижней, средней и верхней частях вторичной усадочной раковины

Рисунок 3 – Строение вторичной усадочной раковины в слитке c прямой конусностью

В нижней части раковины литая структура более мелкая, а в верхней грубая, с четким дендритным строением стенок.

Плотное дендритное строение стенки нижней части вторичной раковины (см. рисунок 3б) показывает, что ее затвердевание происходило в условиях подпитки каркаса жидким металлом из выше лежащих объемов. Грубое дендритное строение стенок раковины в средней и верхней части усадочной раковины (см. рисунок 3в,г) является следствием того, что последующее затвердевание происходило в условиях нехватки жидкой фазы, которая частично была израсходована для компенсации усадки нижних объемов металла при их затвердевании.

Моделированием процессов теплообмена в системе «слиток-изложница» способом конечных разностей показало, что через 1 час 45 минут после окончания разливки происходит постепенное формирование подприбыльного моста. График распределения температур приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 Распределение температур по сечению опытного слитка после окончания разливки

Подприбыльный мост образуется на уровне 21% - 23% от верха слитка (415мм). Под мостом располагается узкая, вытянутая вдоль оси вторичная усадочная раковина.

Образование подприбыльного моста происходит в условиях, когда металл, в прибыльной части слитка находится в жидком состоянии, что обуславливает достаточно активную подпитку его верхних горизонтов. Через два часа после окончания разливки прибыль содержит ещё порядка 9% по массе металла с температурой свыше 1500 ?С, тогда как максимальная температура в теле слитка составляет 1485 ?С (см. рисунок 4). Это свидетельствует о хорошей работе прибыли и высокой эффективности, использованных теплоизоляционных вкладышей и экзосмеси и подтверждается рисунком 5. Тепловой баланс прибыльной части слитка приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Тепловой баланс прибыли слитка с прямой конусностью стенок массой 5,9т

Количество тепла

Приход 218,5 100%

Охлаждение металла до температуры ликвидуса 31,7 14,5%

Охлаждение металла до температуры солидус 16,3 7,5%

Охлаждение металла до средней температуры по слитку через 2 часа 7,3

Скрытая теплота кристаллизации 163,2 74,7%

Расход 137,3 62,9

Потери на нагрев футеровки и прибыли 72,1 33%

Потери с наружной поверхности прибыли 58,3 26,7%

Потери от зеркала металла 6,9 3,2%

Работа прибыли 81,2 37,1%

потери на нагрев прибыльной части изложницы и потери с её поверхности составляют 59,7% от общего тепла, выделяемого расплавом прибыльной части. Потери через зеркало металла составили всего 3,2% от общего тепла выделенного прибылью. Это хорошо видно на рисунке 4, где изотермы в прибыльной части изложницы практически параллельны горизонту, что свидетельствует о высокой эффективности, утепления головной части усадочная раковина в опытном слитке представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Прибыльная часть опытного слитка

Результаты исследования химической неоднородности представлены на рисунке 6.

а – обычный прибыльный слиток массой 6,57т стали 20;

б – слиток с прямой конусностью стенок массой 5,9т стали 20

Рисунок 6 – Химическая неоднородность исследуемых слитков