Оболочка непрерывнолитой заготовки обладает переменной по длине жесткостью, причем применисковая, наиболее податливая часть оболочки является самой уязвимой, предрасположенной к разрывам.
Расчеты на прочность оболочки слитка от воздействий усилия трения, возникающего под действием ферростатического давления, при коэффициенте трения равном 0,5, показали, что растягивающие напряжения в корке значительно меньше предельных. Однако, за счет неправильно выбранной формообразующей поверхности гильзы, условий смазки, явлений прилипания и точечного приваривания оболочки к стенкам гильзы, особенно в верхней части кристаллизатора, коэффициент трения может достигать огромных значений (10¸100).
Таким образом, в зоне контакта применисковой части оболочки слитка с гильзой кристаллизатора наблюдается повышенный коэффициент трения, что в ряде случаев приводит к зависанию корочки слитка в кристаллизаторе.
При анализе процесса трения установлено, что уровень величины силы трения зависит от марки разливаемой стали. Эта зависимость может быть представлена через коэффициент трения в функции от содержания углерода.
При прочих равных условиях уровень силы трения при литье сталей, содержащих менее 0,06 % углерода, получается очень высоким. Минимальная сила трения получается при содержании углерода в пределах 0,08 ¸ 0,12%. При дальнейшем повышении содержания углерода в стали уровень сил трения снова несколько повышается.
Содержание кремния и марганца в стали также оказывает влияние на уровень сил трения. Так, кремний усиливает трение, а марганец уменьшает его.
Большое значение для уменьшения сил трения, в процессе непрерывной разливки стали имеет технологическая смазка.
Смазка снижает усилие сопротивления вытягиванию заготовки в 1,5 – 2,5 раза. При этом, имеет значение подвод и равномерность подачи смазки в кристаллизатор.
Для теоретического описания явлений трения между НЛЗ и кристаллизатором с применением масляной смазки используется модель, которая подразделяет поведение при трении на три принципиально различные области в зависимости от относительной скорости между компонентами трения (рис. 3.36).
Если величина относительной скорости VR между непрерывнолитой заготовкой и стенкой кристаллизатора заметно больше нуля, то масло постоянно нагнетается между их трущимися поверхностями и при этом возникает сплошная пленка. Такое состояние трения называется жидкостным трением, при котором сила трения пропорциональна относительной скорости.
Сила трения зависит от величины активной поверхности трения, толщины пленки смазки между компонентами трения и от вязкости смазочного материала.
Если относительная скорость уменьшается, то в зазор между коркой НЛЗ и стенкой кристаллизатора уже не нагнетается достаточное количество масла. Ввиду высокой температуры корочки слитка, имеющееся масло частично сгорает. Сплошная пленка смазки разрывается на отдельные участки. При таком состоянии трения, которое называется смешанным трением, силы трения уже не изменяются пропорционально относительной скорости.
Рисунок 3.36 —Модель трения в кристаллизаторе
Если относительные скорости еще больше уменьшаются, то сгорит и оставшееся масло, тогда между кристаллизатором и металлом будет преобладать контакт по поверхности твердого тела. Такое состояние трения называется твердотельным (сухим) и может быть описано законами трения сцепления и трения скольжения.
Если относительная скорость равна нулю, то НЛЗ сцепляется с кристаллизатором. Когда заготовка и кристаллизатор снова приходят в движение относительно друг друга, сила трения резко увеличивается.
При достижении силы трения сцепления, корка НЛЗ отрывается от стенки кристаллизатора со скачкообразным изменением силы. Трение переходит в трение скольжения и, пройдя через область смешанного трения, снова возвращается к состоянию жидкостного трения.
На силу трения можно повлиять изменением параметров качания кристаллизатора – величины хода и частоты качаний.
Если рассматривать максимальную силу трения в зависимости от частоты качаний f с величиной хода A, как параметром, то могут быть выявлены две зависимости: при одной и той же частоте качаний максимальная сила трения с увеличением хода A возрастает и при одной и той же величине хода A максимальная сила трения возрастает с повышением частоты качаний f.
Правильный выбор оптимальных параметров качания кристаллизатора обеспечивает необходимое время опережения.
Оптимальным считается режим, который при прочих равных условиях (тип МНЛЗ, марка отливаемого металла, поперечное сечение заготовки и его размеры, режим охлаждения в кристаллизаторе, скорость вытягивания слитка и др.) наилучшим образом удовлетворяет требованиям стабильности литья и качества поверхности заготовки, то есть обеспечивает необходимое время опережения при максимальной частоте и минимальной амплитуде качания кристаллизатора. Соответственно и параметры качания кристаллизатора (частота и амплитуда) в оптимальном режиме тоже считаются оптимальными.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.