Аналіз і розвиток сучасних уявлень з природи формування ромбічності безперервнолитих сортових заготовок. Частина 1

Шрифт:
64

https://doi.org/

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №2, P. 64-73

С.М. Писарський, дослідник-фрілансер, e-mail: serge.pisarsky@gmail.com
О.M. Смірнов1, д-р техн. наук, проф., зав. вiддiлу, e-mail: stalevoz@i.uahttps://orcid.org/0000-0001-5247-3908, Web of Science ResearcherID: N-1890-2017 

1Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

Надійшла 12.04.2021

УДК 621.746

Ромбічнiсть профілю, будучи дефектом форми безперервнолитих сортових заготовок, незважаючи на розвиток технології їх виробництва і вдосконалення конструкції сортових машин безперервного лиття заготовок (МБЛЗ), продовжує займати помітну частку серед інших типових дефектів. Сучасні уявлення про природу цього дефекту досі залишаються неповними, а по ряду моментів – на рівні непідтверджених припущень. Однією з найбільш помітних «білих плям» в них залишається питання про причини підвищеної схильності до ромбічності заготовок з середньо-вуглецевих марок сталі. Виконані авторами дослідження спрямовані на уточнення і розвиток існуючих уявлень про закономірності і механізми формування ромбічності як багаторівневого і багатофакторного процесу.
Зародження ромбічності відбувається в області меніска кристалізатора через нерівномірне по периметру профілю тепловідведення від заготовки. Причиною цієї нерівномірності можна вважати неоднакові по периметру умови контакту заготовки і кристалізатора. Запуск процесу деформації квадратного профілю відбувається при зниженні інтенсивності тепловідведення навіть в одному з його кутів. Флуктуації рівня металу в кристалізаторі, обумовлені нестабільністю турбулентного струменя з промковша, на думку авторів, не можна розглядати як домінуючий і незалежний фактор виникнення ромбічності. Специфічні флуктуації рівня, що часто спостерігаються на «ромбічних» струмках МБЛЗ, обумовлені насамперед динамічною взаємодією заготовки з кристалізатором.
Однією з основних причин відмінностей в умовах контакту заготовки з кристалізатором запропоновано вважати просторову (тривимірну) деформацію заготовки в межах розливної дуги МБЛЗ, яку можна розглядати як багатофакторну систему «Кристалізатор – Заготовка – Зона вторинного охолодження» (К-З-ЗBО). Запропонований підхід дозволяє інтегрувати в уточнені уявлення з природи ромбічності як положення, об'єктивність яких доведено в ході попередніх досліджень, так і відомі з практики дані про вплив на ромбічность різних факторів технологічного, технічного і іншого порядку. Такий підхід дозволяє також більш об'єктивно і глибоко зрозуміти закономірності і механізми зародження і зростання ромбічності як багаторівневого процесу. Це є необхідною умовою для підвищення якості заготовок, розробки нових технологічних рішень і оптимізації профілактичних заходів, спрямованих на зменшення ромбічності сортових заготовок

Ключові слова: Сортова МБЛЗ, ромбічнiость, применіскова область, флуктуації рівня, нерівномірність тепловідведення і затвердіння, умови контакту в кристалізаторі, тривимірна деформація.

Література

1. Дымченко Е.Н., Товкун В.И., Оробцев А.Ю., Стриченко С.М., Жиглявский А.Ю. Влияние технологических параметров 
непрерывной разливки на образование ромбичности заготовки. Сталь. 2007. № 11. С. 11–12.
2. Minaev A., Smirnov Ye., Snitko S. The investigation of the uninterruptedly-casted billets of small cross-section with the shape 
defect «rhomboidity» deformation process in box. Metal (23–25.5.2012). Brno, Czech Republic, 2012.
3. Prabal Patra, Ashish Tiwari, Punit Rathore In-situ online measurement of rhombic distortion in billets. International journal of 
innovative research in technology (IJIRT). 2019. Vol. 6. Iss. 4. P. 45–52. URL: https://www.academia.edu/40313438/
4. Madias J. A review of the rhomboidity problem in billet casting. Conference AISTech Proceedings. May 2012, Atlanta, 
P. 1241–1250. URL: https://www.researchgate.net/publication/260425873
5. Касьян Г.И., Писарский С.Н., Волков А.В. Оптимизация технологии для увеличения производства универсальной сортовой МНЛЗ (ДЭМЗ). Доклад на конф. УкАС «50 лет непрерывной разливке стали в Украине», 2010. 
URL: https://uas.su/conferences/2010/50let/16/00016.php
6. Самойлович Ю.А., Тимошпольский В.И., Кабишов С.М., Вайс Р.Б. Взаимосвязь ромбичности и возникновения внутренних трещин при непрерывном литье сортовых заготовок. Литье и металлургия. Минск: БНТУ. 2008. № 1 (45). 
С. 56–61. URL: https://rep.bntu.by/handle/data/15655
7. Kumar S., Samarasekera I.V., Brimacombe J.K. Mold thermal response and formation of defects in the continuous casting of 
steel billets. Part 2: Rhomboidity. Iron and Steelmaker. 1998. 25 (12). P. 51–66. 
8. Смирнов А.Н., Ухин В.Е. Особенности деформации твердой корочки заготовки в кристаллизаторе сортовой МНЛЗ. 
Электрометаллургия. 2009. № 6. С. 14–20.
9. Smirnov O., Ukhin V., Smirnov Ye. Physical modeling of billet rhomboidity phenomena during solidification in the CCM mould. 
Donetsk. Proceedings of DonNTU. 2011. № 2. P. 32–37.
10. Дефекты стали. Справ. изд. / Под ред. С.М. Новокщеновой, М.И. Виноград. М.: Металлургия, 1984. 199 с.
11. Габелая Д.И., Кабаков З.К., Мащенко М.А. Расчет изменения удельных объемов сплавов системы Fe-C в зависимости от содержания углерода и температуры. Изв. вузов. Черная металлургия. 2019. Том 62. № 8. С. 627–631. URL: 
https://docplayer.ru/162540263-Raschet-izmeneniya-udelnyh-obemov-splavov...ugleroda-i-temperatury.html
12. Шатов А.Я., Бойков Д.А., Ступак А.А. Линейная усадка стальных отливок, ее связь с диаграммой состояния Fe-Fe3
C. 
Вестник Брянского государственного технического университета. 2007. № 2 (14). С. 20–26. URL: http://www.docme.
su/doc/1380690/4217
13. Козлов Л.Я., Колокольцев В.М., Вдовин К.Н. и др. Производство стальных отливок: Учебник для вузов / Под ред. 
Л.Я. Козлова. М.: МИСИС, 2003. 352 с. URL: https://www.twirpx.com/file/494441/
14. Емельянов В.А. Тепловая работа машин непрерывного литья заготовок. Уч. пособие для вузов. М.: Металлургия, 1988. 
143 с. URL: https://www.twirpx.com/file/502740/
15. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учеб. для вузов. 20-е изд., стер. М.: Высш. школа, 2010. 416 с. 
URL: https://www.twirpx.com/file/2076557/
16. Буланов Л.В., Корзунин Л.Г., Парфенов Е.П. и др. Машины непрерывного литья заготовок. Теория и расчет. Екатеринбург: УЦПРиР. 2003. 349 с. URL: https://www.twirpx.com/file/63709/