Выбор формы технологической оси. Базовый радиус МНЛЗ. Скорость вытягивания слитка. Полное время затвердевания заготовки

5   Выбор формы технологической оси

5.1   Базовый радиус МНЛЗ

При использовании радиальных и криволинейных МНЛЗ при переводе слитка в горизонтальное положение его приходится деформировать – разгибать. При разгибе или правке возникающие в слитке напряжения могут превысить предел прочности и привести к образованию различного рода трещин. При этом необходимо принимать во внимание отливаемый сортамент, сечение заготовки и условия охлаждения слитка, так как все эти параметры определяют допустимую величину деформации металла.

В случае радиальной машины разгиб слитка, как правило, проводится полностью в затвердевшем состоянии в одной точке.

Одним из способов предотвращения образования дефектов при разгибе слитка является при всех прочих равных условиях увеличение радиуса кривизны, что позволяет снизить величину деформации и ее скорость. На основании опыта эксплуатации радиальных МНЛЗ и исследования влияния величины и скорости деформации при разгибе на качество непрерывного слитка ПО «Уралмаш» выработало практические рекомендации для выбора минимального базового радиуса в зависимости от толщины слитка:

Однако, как показывает опыт эксплуатации радиальных установок, при отливке различных марок сталей в ряде случаев приходится снижать скорость разливки стали из-за появления внутренних горячих трещин¹ в металле при его разгибе. Это обусловлено тем, что к точке разгиба слиток приходит с температурой в его центральной части, близкой к температуре кристаллизации. В области этих температур существует так называемый высокотемпературный интервал хрупкости, характеризуемый резко выраженным «провалом» прочностных и пластических свойств металла. Для многих сталей он проявляется при температурах ³1300 ^оС и выше. Так, предел прочности углеродистой стали в температурном интервале хрупкости снижается до 1 – 10 . Поэтому для предотвращения образования внутренних трещин необходимо при разгибе снижать скорость и величину деформации слоев металла, находящихся в температурном интервале хрупкости [25].

Исследования механических свойств стали при 1300 – 1450 ^оС позволили получить уравнение для оценки допустимого базового радиуса технологической оси МНЛЗ с разгибом в одной точке в зависимости от разливаемой марки стали и интенсивности охлаждения:

где  – толщина слитка, ;

 – скорость вытягивания слитка, ;

 – коэффициент затвердевания [для прямоугольных (плоских) слитков с большим отношением  (ширины к толщине) ; для квадратных и круглых ];

 – величина допустимой деформации слоев металла в температурном интервале хрупкости [для малоуглеродистого, мелкозернистого металла можно принять ; для среднеуглеродистого и легированного металла  и для высокоуглеродистого и сложнолегированного ];

 – коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения слитка в ЗВО [; меньшее значение относится к умеренной интенсивности, высокое к большей].

Следует отметить, что в реальных условиях при определении  необходимо корректировать скорость разливки и интенсивность охлаждения для стали конкретной марки.

Пример 5.1  Определить базовый радиус установки непрерывной разливки стали для разливки высокоуглеродистых легированных сталей в заготовки сечением .

Принимаем для данного сортамента следующие исходные данные: допустимая деформация внутренних слоев в температурном интервале хрупкости ; интенсивность охлаждения – умеренная, ; скорость вытягивания слитка ; коэффициент кристаллизации .

Базовый радиус

При базовом радиусе МНЛЗ  участок затвердевания (металлургическая длина) машины составит

Полное время затвердевания заготовки сечением  составит .

Необходимая минимальная металлургическая длина при скорости вытягивания слитка  составит

Следовательно, необходимо или увеличить радиус машины или уменьшить скорость вытягивания слитка. Сохраняя скорость вытягивания слитка , так как она определяет производительность установки, принимаем базовый радиус установки . При этом радиусе  составит , что обеспечит запас длины для возможного