Вивчення процесів формування підповерхневих тріщин у ромбічній сортовій заготовці при виробництві в умовах металургійного мікро-заводу

Шрифт:
23

https://doi.org/

Met. litʹe Ukr., 2020, Tom 28, №3, P. 40-46

О.М. Смірнов1, д-р техн. наук, проф., гол. наук. співр., в. о. зав. відділу, e-mail: stalevoz@i.uahttps://orcid.org/0000-0001-5247-3908 
В.Є. Ухін2, канд. техн. наук, інженер з патентної та винахідницької роботи, e-mail: ukhinvladimir@gmail.com,https://orcid.org/0000-0003-3560-4130, http://www.researcherid.com/rid/P-9805-2015
О.П. Верзілов1, канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: verzilovalex@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-0463-5006
А.Ю. Семенко1, канд. техн. наук, мол. наук. співр., e-mail: semenko.au@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-0448-1636
Д.І. Гойда1, мол. наук. співр., e-mail: goydadanil@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-4318-3084
Ю.Ю. Куліш1, мол. наук. співр., e-mail: deatherob@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-4883-9345

1 Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)
2 ТОВ «Шеффілд Рефракторіс Україна» (Дніпро, Україна)

Надійшла 31.08.2020

УДК 621.74.047

Розвиток технологічних схем виробництва сталі в останні роки характеризується зменшенням обсягів виробленої сталі в рамках окремих підприємств з одночасним підвищенням якості продукції. У свою чергу виробництво якісних і високоякісних марок сталей на сьогоднішній день стає більш виправданим в умовах сучасних металургійних мікро-заводів, ніж в умовах міні-заводів і великих цехів. Дана тенденція обґрунтована можливістю виробляти якісну продукцію невеликими партіями. Під високою якістю заготовки, що відливається, мається на увазі забезпечення високих кондицій в частині геометричної конфігурації і відсутності поверхневих і підповерхневих тріщин.
Одна з причин проривів металу полягає в формуванні між заготовкою та поверхнею кристалізатора шлакової плівки або зазору, що перешкоджає ефективному відведенню тепла та призводить до локального ущільнення твердого каркаса і прориву металу під дією феростатичного тиску. Іншою причиною такого роду аварійної ситуації прийнято вважати знеміцнення кірки через появу в ній внутрішніх тріщин, спрямованих від центру злитка до поверхні при утворенні ромбічності профіля заготовки. Однак на практиці спостерігаються випадки, коли в ромбічній заготовці прорив металу під кристалізатором викликає тріщини, що йдуть не з центру заготовки до поверхні, а, навпаки, від поверхні до центру.
Метою роботи є дослідження та ідентифікація процесів і явищ, які супроводжують формування тріщин та є причиною прориву металу і які спрямовані від поверхні злитка до його центру в ромбічній сортовій заготовці.
В даній роботі представлено дослідження та аналіз процесів і явищ, що супроводжують формування тріщин заготовки зі сталі. Розглянуто причину прориву металу сортової заготовки ромбічної форми, що сконцентрований на ділянці між поверхнею металевого злитка та його центром.
Встановлено, що поява поверхневих тріщин при розливанні сортової заготовки на машинах безперервного розливання заготовок (МБЛЗ) або на машинах напівбезперервного розливання заготовок (МНБЛЗ), викликана поперечним зменшенням або збільшенням ромбічності заготовки у діапазоні від 1–2 мм. Підтверджено, що такі процеси в свою чергу виникають через невідповідність розміру профіля гільзи по висоті параметрам усадки твердої кірки металу.

Ключові слова: металургійний мікро-завод, машина безперервного розливання сталі, машина напівбезперервного розливання сталі, ромбічність, сортова заготовка, підповерхневі тріщини.

Література

1. Дубоделов В.И., Смирнов А.Н., Ефимова В.Г., Кравченко А.В., Верзилов А.П. Гидродинамические и физико-химические 
процессы в промежуточных ковшах для непрерывного литья стали. Монография. Киев: Наукова думка, 2018. 263 с.
2. Смирнов А.Н., Куберский С.В., Подкорытов А.Л., Ухин В.Е., Кравченко А.В., Оробцев А.Ю. Непрерывная разливка со-
ртовой заготовки: Монография. Алчевск: ДонГТУ, 2012. 449 с.
3. Смірнов О.М., Верзілов О.П., Смірнов Ю.О. Металургійні міні-заводи: конкурентоспроможність та перспективи роз-
витку. Метал та лиття України. 2020. Том 28. № 2 (321). С. 34–40. DOI: https://doi.org/10.15407/steelcast2020.02.034 
4. Hochschule Luzern: Projektliste, WWW Document. URL: http://www.hslu.ch/t-fmf_projekte (Last accessed: 26.08.2020).
5. T. Bolender, R. Fandrich, H-A. Jungblut, G. Kemper, R. Müller, H.P. Narzt, G. Ney and H. Schnitzer: ‘Zum Entwick-lungsstand 
der Stranggießtechnologie – State of the art in continuous casting technology’, Stahl u. Eisen. 2009, 129, (7), 22–39.
6. Zhang K., Liu J., Cui H., Xiao C. Analysis of Meniscus Fluctuation in a Continuous Casting Slab Mold. Metallurgical and 
Materials Transactions B. 2018. Vol. 49. Iss. 3. P. 1174–1184. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-018-1236-5 
7. Bell J.R., Prichard L.C., Sprenger A. Startup of SeverCorr Greenfield CSP® Plant in Columbus, Mississippi. In Proceedings of 
3rd International Conference on Thermomechanical Processing of Steels, 10–12 September 2008, Padua, Italy.
8. B-J. Min, G. Shin and S-H. Lee. Development of the high-speed, thin-slab casting technology of POSCO’. Iron Steel Technol., 
2013, 10, (7), 76–84.
9. Wu M., Ludwig A., Kharicha A. A four phase model for the macrosegregation and shrinkage cavity during solidification of steel 
ingot. Applied Mathematical Modelling. 2017. Vol. 41. P. 102–120. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apm.2016.08.023 
10. Saleem S., Vynnycky M., Fredriksson H. The Influence of Peritectic Reaction/Transformation on Crack Susceptibility in the Continuous Casting of Steels. Metallurgical and Materials Transactions B. 2017. Vol. 48. P. 1625–1635.
DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-017-0926-8 

11. Hui Z., Minglin W., Yeming W., Mei W., Xilin L. Novel Casting Technology Preventing Slab Transverse Corner Cracks of Typical 
Micro-alloyed Steels. Advanced High Strength Steel. Springer: Singapore, 2018. P. 159–170. DOI: https://doi.org/10.1007/978-
981-10-7892-7_18 
12. Kong Y., Chen D., Liu Q., Long M.A. Prediction Model for Internal Cracks during Slab Continuous Casting. Metals. 2019,
9, 587. DOI: https://doi.org/10.3390/met9050587
13. Guo J., Wen G. Influence of Alloy Elements on Cracking in the Steel Ingot during Its Solidification. Metals. 2019, 9 (8), 836. 
DOI: https://doi.org/10.3390/met9080836 
14. Yang G., Zhu L., Chen W., Yu X., He B. Initiation of Surface Cracks on Beam Blank in the Mold during Continuous Casting. 
Metals. 2018, 8 (9), 712. DOI: https://doi.org/10.3390/met8090712 
15. Энциклопедия по машиностроению.
URL: https://mash-xxl.info/page/080002116124030202229050069039055193043194070062 (Last accessed 28.08.2020).