Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Исследование затвердевания стали в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ с целью совершенствования температурно-скоростного режима разливки

Диссертация: Исследование затвердевания стали в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ с целью совершенствования температурно-скоростного режима разливки
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

При постановке задач данного исследования одним из основных вопросов было определение того, насколько обоснованным был перенос температурно-скоростного режима разливки, отработанного на МНЛЗ с кристаллизатором длиной 1200 мм, на условия разливки стали на модернизированных МНЛЗ, имеющих укороченный кристаллизатор. Если этот перенос режима разливки был обоснованным, то либо при разливке стали… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Общие закономерности затвердевания стали
    • 1. 1. Затвердевание стали в изложнице
    • 1. 2. Затвердевание стали в кристаллизаторе MHJI
  • 2. Проведение экспериментов по изучению затвердевания стали в кристаллизаторе слябовой MHJI
    • 2. 1. Краткое описание выплавки и непрерывной разливки стали в кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК»"
    • 2. 2. Выбор метода исследования затвердевания стали в кристаллизаторе
    • 2. 3. Проведение опытов по изучению затвердевания в кристаллизаторе конструкционной стали
  • 3. Результаты опытов по исследованию теплообмена между слитком-и укороченным кристаллизатором
    • 3. 1. Разработка математической модели для изучения теплообмена между слитком и кристаллизатором.41 ^
    • 3. 2. Теплообмен между слитком и кристаллизатором
  • 4. Особенности затвердевания стали разного химического состава в кристаллизаторах различной длины
    • 4. 1. Толщина слоя затвердевшего металла
    • 4. 2. Температура поверхности слитка на выходе из кристаллизатора
  • 5. Совершенствование температурно-скоростных режимов непрерывной разливки стали на слябовых MHJI3 с укороченным кристаллизатором
    • 5. 1. Требуемая толщина слоя затвердевшего металла на выходе из кристаллизатора
    • 5. 2. Рациональная температура разливки стали

Исследование затвердевания стали в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ с целью совершенствования температурно-скоростного режима разливки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В первые годы работы кислородно-конвертерного цеха Магнитогорского металлургического комбината (ККЦ ОАО «ММК») была отработана технология непрерывной разливки на двух машинах непрерывного литья заготовок (MHJI3) с криволинейной технологической осью. Каждая машина имела по два «сдвоенных» радиальных кристаллизатора и в зависимости от ширины отливаемых слябов могла работать либо в двухручьевом, либо в четырехручьевом режиме. Длина медных плит кристаллизаторов составляла 1200 мм. Найденная путём многолетних экспериментов технология была ориентирована на разливку преимущественно углеродистой конструкционной стали относительно простого марочного сортамента. Опыт работы ККЦ ММК на стадии освоения производства, включая технологию непрерывной разливки, отражен в диссертации С. К. Носова [1].

Важнейшим компонентом технологии непрерывной разливки является её температурно-скоростной режим. Он оказывает решающее влияние как на протекание собственно процесса разливки (длительность, стабильность, вероятность возникновения аварийных ситуаций, износ основных агрегатов), так и на качество получаемых слитков. Технологические инструкции по разливке стали, действующие в кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК», для каждой группы марок стали, близких по химическому составу, задают скорость вытягивания слитка из кристаллизатора в зависимости от температуры металла в промежуточном ковше MHJI3.

Практически с начала эксплуатации ККЦ ММК работа отделения непрерывной разливки стали была ориентирована на разливку методом «плавка на плавку». При таком режиме работы важнейшим фактором производственного процесса является синхронизация работы кислородных конвертеров, агрегатов внепечной обработки стали и машин непрерывного литья заготовок. В этих условиях длительность разливки каждой плавки довольно жёстко определена, а скорость вытягивания слитков из кристаллизатора определяетсяв основном шириной отливаемых слябов (толщина всех, слябов одинакова — 250 мм). При этом организация-рационального температурно-скоростного режима непрерывной разливки сводится? к обеспечению температуры металла впромежуточном ковше в соответствии с химическим составом' разливаемой стали и скоростью вытягивания слитка из кристаллизатора, обеспечивающей требуемую длительность разливки плавки.

Период освоения: и отработки технологии производства и разливки, стали совпал с экономическими изменениями в стране. Рыночная экономика потребовала расширениясуществующего: в цехе сортамента, а также увеличенияпроизводства, В связи: с этим в 1994 году были введеныв эксплуатацию1 еще две МНЛЗ и освоенаразливкав? четыре: ручья [2]. В период с 1995 по 1998 гг. была освоена: разливка низкои среднеуглеродистой стали, а также: стали некоторых низколегированных, электротехнических, динамных, релейных марок.

По мере расширения? сортамента, освоениявновь вводимою в эксплуатацию: техники были проведены дальнейшие совершенствованиям технологии разливки, которые достаточно подробно изложены в ряде диссертационных работ [3.5]. Этот период (с 1998 по 2003 г) связан со значительным увеличением, производства стали в ККЦ. Для этого были построены. кислородный конвертер № 3 и произведена модернизация, МНЛЗ* № 2 (конец 2001 г) и № 3 (февраль 2003 г), в связи с чем суммарная производительность отделения непрерывной разливки выросла до 10 млн. т литой заготовки в год [2].

Модернизированные МНЛЗ имеют укороченные кристаллизаторы. Длинам медных плит составляет 950 мм. Несомненно, уменьшение длины кристаллизатора на: модернизированных МНЛЗ заметно отразилось, на формировании в нём затвердевшей оболочки слитка;

Время, в течение которого увеличение производства стали имело первостепенное значение (иногда в ущерб качеству), закончилось с началом финансового кризиса 2008 г. В условиях значительного сокращения производства проблема получения качественной металлопродукции (непрерывнолитой слябовой заготовки) выходит на первый план. Поэтому, одним из вопросов, требующих решения в последнее время, является выбор рациональных параметров непрерывной разливки стали на модернизированных машинах, в первую очередь — температурно-скоростного режима.

При постановке задач данного исследования одним из основных вопросов было определение того, насколько обоснованным был перенос температурно-скоростного режима разливки, отработанного на МНЛЗ с кристаллизатором длиной 1200 мм, на условия разливки стали на модернизированных МНЛЗ, имеющих укороченный кристаллизатор. Если этот перенос режима разливки был обоснованным, то либо при разливке стали на MHJI3 старой конструкции имеются определённые резервы повышения^ эффективности их работы, которыенужно выявить и использовать, либо конструкция укороченного кристаллизатора создаёт > условия, обеспечивающие формирование достаточно прочной* затвердевшей оболочки, и эти условия требуется определить. Если же перенос температурно-скоростного режима с машин первоначальной конструкции на модернизированные не был достаточно обоснованным, то нужно провести его корректировку.

Совершенно очевидно, что ответ на поставленные выше вопросы следует искать на основе изучения особенностей затвердевания стали в кристаллизаторе в тесной связи с его конструкцией, причём главным фактором конструкции кристаллизатора выступает его длина. Кроме того, нужно установить, как влияют на формирование достаточно прочной затвердевшей оболочки слитка химический состав металла и основные параметры температурно-скоростного режима.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. При решении задач совершенствования технологии непрерывной разливки, возникающих при модернизации производства, затвердевание стали в кристаллизаторе с необходимой точностью можно описывать известным законом квадратного корня. На коэффициент затвердевания в математическом выражении этого закона заметное влияние оказывает перегрев заливаемого металла над температурой ликвидуса.

2. Метод синтеза промышленных экспериментов и математического моделирования позволяет экспериментально исследовать влияние химического состава стали и параметров разливки на затвердевание металла в кристаллизаторе без активного вмешательства в производственный процесс.

3. При заливке из промежуточного ковша в кристаллизатор температура стали уменьшается незначительно — на 2. .4 °С. Поэтому перегрев металла над температурой ликвидуса в промежуточном ковше является достаточно объективной характеристикой теплового состояния металла, поступающего в кристаллизатор. За время пребывания в кристаллизаторе металл практически всегда успевает охладиться до температуры ликвидуса.

4. При затвердевании углеродистой конструкционной стали в кристаллизаторе традиционной длины (1200 мм) коэффициент затвердевания меняется в пределах 23.27 мм/мин0,5. Колебание его величины связано с различиями в перегреве разливаемого металла над температурой ликвидуса: повышение перегрева на 10 °C уменьшает коэффициент затвердевания на 1,3 мм/мин0'5. При скорости вытягивания слитка до 1 м/мин затвердевшая оболочка на выходе из кристаллизатора имеет толщину 28 мм и более, а температуру поверхности 1300. 1330 °C, что обеспечивает её достаточную прочность.

5. Затвердевание конструкционной углеродистой и низколегированной стали в укороченном кристаллизаторе происходит практически одинаково и в соответствии с закономерностями, характерными для затвердевания металла в кристаллизаторе традиционной длины. Однако уменьшение длины кристаллизатора приводит к снижению времени нахождения металла в кристаллизаторе и толщины слоя затвердевшего металла на 3. .5 мм. 6. Для оценки прочности оболочки слитка предложен условный критерий прочности, представляющий собой произведение толщины затвердевшей оболочки на выходе из кристаллизатора на среднее понижение температуры поверхности слитка за время пребывания в кристаллизаторе.

7. Оптимальный перегрев металла в промежуточном ковше над. температурой ликвидуса при заливке в кристаллизатор слябовой МНЛЗ составляет 10. 15 °C. На практике он меняется в широких пределах — от 3 до 30 °C при разливке углеродистой и низколегированной стали, и от 40 до 60 °C при разливке трансформаторной стали. Разработаны рекомендации по уточнению температуры металла, подаваемого на МНЛЗ, с учетом марочного сортамента и скорости вытягивания, обеспечивающие разливку стали методом «плавка на плавку».

Показать весь текст

Список литературы

  1. С.К. Разработка технологии производства стали в высокопроизводительном кислородно-конвертерном цехе: канд. дисс, 1997 г. 120 с.
  2. В.Ф., Сеничев Г. С., Тахаутдинов Р. С. и др. Опыт освоения непрерывной разливки стали в ОАО «ММК»: сб. статей «60 лет непрерывной разливки стали в России" — под ред. д.т.н. С. В. Колпакова и Е. Х. Шахпазова. М.: Интерконтакт Наука, 2007 г. 512 с.
  3. Р.С. Совершенствование технологии производства стали в высокопроизводительном кислородно-конвертерном цехе в условиях реструктуризации экономики: докт. дисс. 2003 г. 280 с.
  4. Р.С., Киселев В. Д., Бояринцев А. В. и др. Результаты освоения и совершенствования технологии непрерывной разливки стали в ККЦ ОАО „ММК“ // Сталь. 2001 № 1. С. 15−18.
  5. С.В. Совершенствование режимов вторичного охлаждения слябовых непрерывнолитых заготовок: канд. дисс. 2003 г. 140 с.
  6. . Б. Б. Затвердевание и неоднородность стали. Под научной редакцией докт. техн. наук проф. О. А. Нехендзи. М.: Металлургиздат, 1950. 228с.
  7. .Б. Литейные процессы. М.: Машгиз, 1960. 416с.
  8. . Б. Теория литейных процессов. Учебное пособие для вузов. JL, Машиностроение, 1976. 216 с.
  9. Н.И. Кристаллизация и неоднородность, стали. М.: Машгиз- 1958. 392с.
  10. В.А. Стальной слиток. М.: Металлургиздат, 1961. 360с.
  11. В.А. Разливка и кристаллизация. М.: Металлургия, 1976. 552с.
  12. Р.У. Затвердевание отливок. М.-: Машгиз, 1960. 392с.
  13. С.И., Гольдфарб Э.М.,'Кравцов А.Ф. и др. Расчеты нагревательных печей. К.: Техника, 1969. 540с.
  14. М. Процессы затвердевания. М.: Мир, 1977. 420 с.
  15. JI. Затвердевание и кристаллизация слитков. Перевод с чешского Побегайло В. М. Под ред. Кашина В. И. М.: Металлургия, 1985. 248с.
  16. Н.Н., Король В. В., Радя B.C. Разливка черных металлов: справ, изд. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1987. 272 с.
  17. Г. В. К расчету кривой затвердевания прямоугольных слитков // Известия ВУЗов ЧМ 1968. № 1. С. 48−52.
  18. А. А., Китаев Е. М., Гущин В. Н. Теплопередача в системе слиток изложница — окружающая среда//Известия ВУЗов ЧМ 1981 № 1. С. 118−121.
  19. Н. Н., Козин В. А. Физико-математическая модель затвердевания сплавов в сложных условиях теплоотвода // Известия ВУЗов ЧМ. 1991. № 2. С. 67−70.
  20. Г. Л., Леонтьев В. А., Аксельрод Л. Н. Затвердевание и охлаждение слитков различных марок сталей в изложницах // Сталь. 1965. № 6. С. 529−534.
  21. М.Я., Царев А. В. К вопросу о кристаллизации стальных слитков // Металлы. 1997. № 4. С. 44. 48.
  22. Горелкина- А. Е. Определение периода кристаллизации» рельсовых слитков массой 7—8 т. Сб. науч. тр. Проблемы стального слитка. Физико-химические процессы кристаллизации стальных слитков- под ред. В. А. Ефимова. М.: Металлургия, 1967. № 2. С. 82−93.
  23. А. В. Экспериментальное исследование влияния зазора между слитком и изложницей на скорость затвердевания стали // Известия ВУЗов ЧМ 1982. № 10. С. 54−57.
  24. Р.П. Скорость затвердевания и химическая неоднородность поверхностной зоны крупного листового слитка углеродистой стали // Известия ВУЗов ЧМ. 1990. № 3. С. 30−31.
  25. Р.С., Голубев В. М., Рубцов Ю. А. Эффективность использования микрохолодильников при отливке слитков // Сталь. 1996. № 10. С. 18−19.
  26. Т., Бримакомбе Д. Математический анализ затвердевания- многокомпонентных сплавов // Тэцу то хаганэ. Iron and Steel Institute^ of Japan- 1986. № 6. G. 532−540.
  27. JI.C. Расчеты тепловых процессов, связанных с формированием стального слитка // Известия ВУЗов ЧМ, 1962. № 1. С.57−60.
  28. Урбанович Л.И.,.Гиря А. П., Емельянов В. А. Затвердевание и охлаждение непрерывного слитка // Известия ВУЗов ЧМ, 1975. № 7. С.56−58.
  29. . Определение кинетики затвердевания и глубины лунки при непрерывной разливке стали // Известия ВУЗов ЧМ. 1994. № 11. С. 15−17.
  30. Г. М., Ганкин В:Б., Сливчанская В. В. Методика исследования непрерывного слитка кипящей стали// Сталь. 1968. № 5. С.413−417.
  31. Н.И., Сергиенко B.C., Травин О. В. Кинетические закономерности формирования : непрерывного слитка кипящей стали // Сталь. 1969. № 12. С.1088−1092.
  32. Л.А., Манохин Л, И, Никитенко Н.И. Оптимальные условия затвердевания непрерывного слитка// Сталь. 1969. № 12. С. 1092—1094.
  33. . Н.А., Скворцов А. А. Некоторые вопросы затвердевания непрерывного слитка: сб. науч. тр.- под ред. Мартынова М-: Металлургия. 1970. С.32−42- :
  34. Рутес- B.C., Лейтес А. В., Кубиков В. П. Особенности кристаллизации* круглых непрерывнолитых слитков из высоколегированных сталей и сплавов: сб- науч. трудов- под ред. Мартынова М.: Металлургия. 1970. С. 121−126.
  35. Еланский' Г. Н., Косырев А. И., Сургаева Е. В. и др. Формирование: корочки? при? затвердевании непрерывнолитой заготовки квадратного сечения // Труды-конгресса сталеплавильщиков. Г. Магнитогорск. 15—17 октября 2002. Mi: Чёрметинформация: 2002. С1 529−531.
  36. М., Кокатул С. Термический анализ кристаллизатора на слябовой-УНРС № 2:на заводе в Берне Харбор. // Iron and Steelmaker. 1994- № 5- С.77−841
  37. Г.М- Ицкович, Н.И.' Сауткин, А. В. Ларин. Скорость затвердевания и глубина жидкой фазы непрерывного1 слитка малоуглеродистой кипящей стали- // Металлург. 1963. № 5. С. 10 -12.
  38. Бровман М: Я., Царев А. В. II Металлы. АН РФ. 1997. № 4: С.44−48.
  39. Манохин А. И, Ефименко С. П., Казачков Е. А. и др. Характеристики перемешивания металла в жидкой сердцевине непрерывного слитка // Непрерывная разливка стали: тематический сб. науч. тр. институтов и предприятий. Выпуск 1. М.: Металлургия, 1973. С.55−58.
  40. Товпенец Б. А, Потанин Р. В., Чернышева С. Н. Непрерывная’разливка* стали^ в круглые слитки на радиальной установке // Непрерывная разливка стали: тематический сб.* науч. тр. институтов и предприятий. Выпуск 1. М.: Металлургия, 1973. С.85−89:
  41. B.C., Аскольдов В. И., Евтеев Д. П. и др. Теория непрерывной разливки. Mi: Металлургия, 1971. 296 с.
  42. Дж. Б. Лин. Исследование непрерывной разливки стали. Перевод с английского под ред. Фульмахта В. В. М.: Металлургия, 1982. 200с.
  43. В.А. Тепловая работа' машин непрерывного литья заготовок: учеб. пособие для ВУЗов. М-.: Металлургия, 1988. 143 с.
  44. Нисковских В: М., Карлинский С. Е., Беренов А. Д: Машины непрерывного литья слябовых заготовок. М.: Металлургия, 1991. 272 с.
  45. ЕвтеевД.П., Колыбалов И. Н. Непрерывное литье стали. М.: Металлургия: 1984. 200 с.
  46. Соболев В. В, Трефилов П: М., Теплофизика затвердевания металла при непрерывном литье. М: Металлургия- 1988. 160 с.
  47. Ю.А., Крулевецкий С. А., Горяинов В. А., Кабаков З. А. Тепловые процессы при- непрерывном литье стали. М: Металлургия, 1982. 152с.
  48. В.А., Китаев Е. М. Теплофизика формирования-непрерывнолитого слитка. М: Металлургия, 1974. 215с.
  49. Бойченко М: С., Рутес B.C., Фульмахт В. В. Непрерывная-разливка стали. М: ГНТИЛ по черной и цветной металлургии, 1961. 328 с.
  50. Ефимов В. А1., Эльдарханов5 A.G. Технологии современной металлурги. М.: Новые технологии, 2004. 784 с.
  51. А.А., Акименко А. Д. Теплопередача и затвердевание* стали" в установках непрерывной разливки. М: Металлургия, 1966. 190с.
  52. Д.А., Селиванов' В.Н, Масальский A.G. Затвердевание трансформаторной стали-в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ // Тезисы докладов Международной научно-технической' конференции молодых специалистов. Магнитогорск: Изд. МЕТУ, 2006. С.49−50.
  53. Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) кислородно-конвертерного цеха. Технологическая инструкция ТИ 101-СТ-ККЦ-10−2007 г. 60с.
  54. В.В., Трефилов П. М. Особенности затвердевания полых цилиндрических слитков при непрерывном литье стали // Известия ВУЗов ЧМ. 1990 № 3. С.83−85.
  55. Zhu Zhiyuan, Wang Xinghua, Wang Wanjun, Zhang Jiongming. Распределение толщины корочки в кристаллизаторе и расстояние между дендритами в корочке непрерывнолитого сляба // Beijing keji daxue xuebao-J. Univ. Set. and Techn. Beijing. 2000. № 6: C.515−519
  56. Мартынов- O.B., Криштал M.A., Козин B.E., Килдей В. Ф. Методика измерения температурного поля слитка при непрерывной разливке стали. В сб. Непрерывная разливка-стали- под ред. канд. техн. наук. О. В. Мартынова, М. г Металлургия. 1970. С.69−79.
  57. О.В., Криштал М. А., Козин В. Е., Рожков В. П. Температурные измерения в процессе непрерывной разливки стали. В, сб. Непрерывная^ разливка стали- под ред. канд. техн: наук. О. В. Мартынова, М.: Металлургия, 1970. С.59−69.
  58. Мартынов О. В, Криштал М. А., Козин В. Е., Килдей В. Ф. Некоторыеtвопросы затвердевания" непрерывного стального слитка. В. сб. Непрерывная разливка стали--под ред. канд. техн. наук. О. В: Мартынова, М.: Металлургия, 1970.' С.3212:
  59. Л.И. Кристаллизатор УНРС как объект управления. В сб. Проблемы стального слитка. Физико-химические процессы* кристаллизации^ стальных слитков- под. Ред. В. А. Ефимова. М.: Металлургия, 1974. № 5. С. 605— 608.
  60. В.В., Гонтарев Ю. К., Николаев Г. А. и др. Экспериментальное исследование тепловой работы радиального кристаллизатора МНЛЗ // Известия ВУЗов ЧМ. 1990. № 9. С.25−26.
  61. Д.А., Селиванов В. Н., Масальский А. С. Затвердевание стали в кристаллизаторе // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова, № 4. Магнитогорск: Изд. МГТУ, 2005. С.6−8.
  62. A.M. Справочник. Сталеплавильное производство. Т.1. М.: Металлургия, 1964. 529 с.
  63. Л.С. К вопросу затвердевания металла в кристаллизаторе. В сб. Проблемы стального слитка. Физико-химические процессы кристаллизации стальных слитков- под ред. В. А. Ефимова. М.: Металлургия, 1974. № 5. С. 600 605.
  64. Д.А., Селиванов В. Н., Масальский А. С. Разработка нового подхода к изучению тепловых процессов в кристаллизаторе // Литейные процессы. Вып. 5: Межрег. сб. науч. тр.- под ред. В. М. Колокольцева. Магнитогорск: Изд. МГТУ, 2005. С.139−142.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!