DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 31.01.2011

Материалы

загрузка...

Создание и усовершенствование высокопроизводительных радиальных машин непрерывного литья сортовых и трубных заготовок

Смоляков Анатолий Соломонович, 31.01.2011

 

2.1.3. Анализ взаимодействия валков тянуще-правильного устройства с непрерывнолитой заготовкой. 33

2.2. Разработка конструкции и промышленное освоение радиальных многоручьевых сортовых МНЛЗ. Модернизация действующих сортовых МНЛЗ на металлургических заводах России и зарубежных стран. 39

3. Модернизация основного технологического оборудования действующих радиальных машин непрерывного литья круглых трубных заготовок. 45

3.1. Анализ влияния изгиба и правки круглой непрерывнолитой заготовки в процессе её затвердевания на величину овальности её поперечного сечения. 45

3.2. Анализ формирования затвердевающей корки круглой непрерывнолитой заготовки в гильзе кристаллизатора. Определение конструктивных параметров рабочей полости гильзы. Анализ влияния разнотолщинности стенки гильзы на качество круглой заготовки. 49

3.3. Модернизация действующих радиальных машин непрерывного литья круглых трубных заготовок на металлургических заводах России и зарубежных стран. 55

4. Создание технологии и оборудования для производства гильз для непрерывного литья круглых трубных и сортовых заготовок. 57

5. Основные выводы и результаты работы. 63

6. Основные работы, опубликованные автором по теме диссертации в виде научного доклада. 65

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы:

Успешным освоением промышленных вертикальных машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) в пятидесятых годах прошлого века была доказана высокая эффективность процесса непрерывного литья по сравнению с разливкой стали в изложницы.

В ходе эксплуатации вертикальных машин обозначились некоторые проблемные вопросы, такие, как ограниченные скорость литья и длина отливаемой заготовки, неудобства при монтаже, обслуживании и ремонте, значительные капитальные затраты при строительстве высоких башен или при сооружении глубоких колодцев и невозможность совмещения вертикальных машин с прокатными станами.

Высоко оценивая перспективы развития процесса непрерывной разливки стали, основатель и руководитель ВНИИМЕТМАШ (1959-1984) академик А.И.Целиков считал, что необходимо вести работы по изысканию и промышленному освоению других схем и конструкций машин непрерывного литья, которые, обладая преимуществами вертикальных, были бы лишены присущих им недостатков. Поэтому научно-исследовательская и конструкторская деятельность автора, результаты которой изложены в настоящем докладе, является актуальной для развития современной металлургической промышленности. С этой целью во ВНИИМЕТМАШ в 1962 году был организован конструкторский отдел машин непрерывного литья стали, в котором автор работает с 1963 года, сначала – главным конструктором проекта, с 1978 года – заведующим лабораторией, а с 2009 года по настоящее время – заведующим отделом. Автор руководил и руководит до настоящего времени разработками, выполняемыми во ВНИИМЕТМАШ с целью создания, развития и промышленного освоения нового поколения радиальных машин непрерывного литья стали.

Цель работы:

Целью настоящей работы является создание новых и усовершенствование существующих радиальных высокопроизводительных машин непрерывного литья сортовых и трубных заготовок, а также их промышленное освоение.

Работы, направленные на решение указанной задачи, проводились под руководством автора доклада. Основными из них являются:

разработка и создание принципиально новых МНЛЗ;

теоретическое обоснование разработки конструкций узлов МНЛЗ;

анализ динамического взаимодействия основных технологических узлов радиальных МНЛЗ с отливаемой непрерывнолитой заготовкой;

разработка новых конструктивных решений основного технологического оборудования, способствующих расширению марочного и размерного сортамента заготовок, а также увеличению производительности МНЛЗ;

промышленное освоение вновь созданных, а также модернизация действующих радиальных МНЛЗ;

разработка новой конструкции гильз кристаллизаторов для литья сортовых и круглых трубных непрерывнолитых заготовок, которые обеспечивают улучшение качества продукции и увеличение производительности МНЛЗ.

Научная новизна работы:

1. Впервые теоретически доказано, что устойчивость против искажения профиля поперечного сечения радиальной непрерывнолитой сортовой заготовки существенно больше, чем у заготовки, полученной в прямом кристаллизаторе, причем, разница тем больше, чем меньше радиус кривизны, что особенно важно для литья мелкосортовых заготовок.

2. Установлено, что для улучшения качества осевой зоны и уменьшения ромбичности сортовой заготовки целесообразно применение вместо квадратной прямоугольной заготовки.

3. Впервые предложена методика расчета длины активной зоны удержания сортовой заготовки, отливаемой на радиальных машинах непрерывного литья, что позволяет при высокоскоростной разливке исключить выпучивание корки слитка и обеспечить получение качественной сортовой заготовки.

4. Впервые проведен теоретический анализ деформирования затвердевающей корки круглого слитка в кристаллизаторе. Установлено, что для исключения разностенности корки, приводящей к искажению профиля поперечного сечения слитка и появлению трещин термического происхождения, на рабочей поверхности гильзы следует выполнить участки синусоидальных вогнутых поверхностей, убывающих сверху вниз по специальной кривой от максимума на верхнем торце гильзы до нуля на стыке с конической формообразующей частью.

5. Впервые выполнен анализ влияния разнотолщинности стенки гильзы, предназначенной для литья круглого слитка, на равномерность теплоотвода от него водой, обтекающей наружные стенки гильзы. Установлено, что общепринятая допустимая разнотолщинность гильз, равная 7%, при полном контакте корки слитка со стенками гильзы, который обеспечивается за счет рациональной рабочей полости типа «ВМ-синус», не обеспечивает равномерный по всему периметру слитка теплоотвод, что может приводить к образованию овальности и дефектам круглого слитка. Разработаны новые технология и оборудование, позволившие уменьшить разнотолщинность гильз в 7 раз.

6. Впервые выполнен теоретический анализ динамических процессов при взаимодействии с затвердевающей сортовой и круглой трубной заготовкой таких узлов МНЛЗ как кристаллизатор, механизм качания кристаллизатора (МКК), затравка и тянущее устройство. Установлено отрицательное влияние зазоров в шарнирных соединениях между рычагами МКК и между звеньями затравок на качество слитка. Впервые разработаны новые конструкции бесшарнирной гибкой затравки, рессорного МКК и предварительно напряженного привода МКК с выборкой зазоров в зубчатом зацеплении, что исключает нарушение заданного режима качания кристаллизатора и позволяет повысить качество непрерывнолитых сортовых и круглых трубных заготовок.

7. Впервые выполнен теоретический анализ влияния изгиба и правки непрерывнолитой круглой заготовки в процессе её затвердевания. Установлено, что основной вклад в образование овальности даёт изгиб заготовки на базовый радиус, при этом овальность увеличивается при увеличении скорости литья.

Практическая ценность и реализация в промышленности:

Автор руководил следующими нижеперечисленными работами по созданию, проектированию, изготовлению и внедрению на отечественных и зарубежных промышленных предприятиях новых радиальных МНЛЗ различного назначения, а также модернизации существующих МНЛЗ и освоению вновь созданного оборудования.

1. Создание и промышленное освоение первой, крупнейшей в мировой практике на период создания, четырёхручьевой МНЛЗ радиального типа для производства крупносортовых заготовок из плавки весом 200 т на Руставском металлургическом заводе, которая открыла путь широкому применению радиальных крупносортовых машин непрерывного литья стали в металлургическую практику. После освоения этой МНЛЗ машины вертикального типа, за редким исключением, не строились.

2. Разработка совместно с Южуралмашзаводом проекта и промышленное освоение крупносортовых МНЛЗ радиального типа для металлургических заводов в г. Бхилаи (Индия), г.Визахапатнам (Индия), г. Бекабад (Узбекистан) и Оскольского электрометаллургического комбината (ОЭМК).

Развивая эти работы, Южуралмашзавод поставил в дальнейшем подобные МНЛЗ Новокузнецкому и Орско-Халиловскому меткомбинатам и металлургическим заводам в Болгарии, Турции, Пакистане, Нигерии и Югославии.

3. Опыт и результаты исследований, проведенных под руководством автора, были использованы при создании и промышленном освоении первых отечественных сортовых шестиручьевых МНЛЗ металлургических заводов Молдавского и «Амурметалл», а также – Новокраматорским машиностроительным заводом при проектировании двух шестиручьевых МНЛЗ для заводов в г. Енакиево (Украина) и двухручьевых МНЛЗ для заводов в г. Омутнинске и в г. Ярцево.

4. Под руководством автора были выполнены работы по модернизации действующих МНЛЗ с целью увеличения производительности, повышения выхода годного, расширения марочного и размерного сортамента, повышения качества заготовок. С этими целями были успешно проведены работы на МНЛЗ ОЭМК, Волжского трубного и Молдавского металлургического заводов; заводов «Амурметалл», в г. Решице (Румыния), «KSP Steel» (Казахстан), «Серп и молот» и Нижнесергинского метизно-металлургического; метзаводов Фроловского, Волгоградского «Красный Октябрь», «Лиепаяс металлургс» (Латвия), Белорусского, «Баку Стил» (Азербайджан) и «Новоросметалл». Все эти работы существенно улучшили технико-экономические показатели производства непрерывнолитых заготовок.

5. Разработана оригинальная конструкция гильз кристаллизаторов для высокоскоростного непрерывного литья сортовых и круглых трубных заготовок. Создано оборудование и технология изготовления гильз. Создан и эксплуатируется на опытном заводе ВНИИМЕТМАШ участок для производства гильз для непрерывного литья сортовых и круглых заготовок. Гильзы на постоянной основе изготовляются для МНЛЗ различных предприятий, в т.ч. и на экспорт.

Основные решения, выносимые на защиту: