1. Состояние процессов изготовления стенок сборных кристаллизаторов для машин непрерывного литья заготовок. Постановка задач исследования
1.1. Требования, предъявляемые к качеству стенок кристаллизаторов
для машин непрерывного литья заготовок.
1.2. Анализ технологий изготовления стенок сборных кристаллизаторов
1.3. Классификация и анализ конструкций кузнечных бойков.
1.4. Выводы по главе 1.
1.5. Цель и задачи исследования
2. Латемати чески е модели техпроцесса холодной кузнечной
протяжки стенок кристаллизаторов и надежности бойков
2.1. Особенности методов конечных элементов при реализации
теории конечных деформаций.
2.2. Модель процесса холодной кузнечной протяжки медных
стенок кристаллизаторов.
2.2.1. Принятые допущения
2.2.2. Определяющая система уравнений
2.2.3. Граничные условия
2.2.4. Анализ напряженного и деформированного состояний заготовки стенки кристаллизатора при холодной кузнечной протяжке .
2.3. Модель напряженного и деформированного состояний бойка в процессах холодной кузнечной протяжки медных стенок кристаллизаторов.
2.3.1. Кинематика изменения формы кузнечного бойка и определяющая система уравнений.
2.3.2. Граничные условия.
2.3.3. Анализ напряженного и деформированного состояний бойка
при кузнечной протяжке стенок кристаллизаторов.
2.4. Безотказность наработки кузнечных бойков
2.5. Вероятность безотказной наработки кузнечных бойков
2.6. Выводы по главе 2.
3. Экспериментальное исследование параметров холодной кузнечной протяжки медных стенок сборных кристаллизаторов, проверка адекватности математических моделей
3.1. Адекватность математических моделей напряженного
и деформированного состояний материала при объемном формообразовании.
3.2. Физические процессы в медных заготовках и свойства формообразованых стенок сборных кристаллизаторов
при холодной кузнечной протяжке.
3.3. Анизотропия механических свойств медных стенок
сборных кристаллизаторов
3.4. Разработка регрессионных моделей физикомеханических
свойств материалов медных стенок сборных кристаллизаторов. . .
3.5. Режимы термической обработки кузнечных бойков
3.6. Определение усилий деформирования заготовки в процессе холодной кузнечной протяжки медных стенок сборных кристаллизаторов
3.7. Надежность медных стенок сборных кристаллизаторов, формообразоваиных холодной кузнечной протяжкой.
3.8. Выводы по главе 3
4. Разработка методики проектирования технологии изготовления
медных стенок сборных кристаллизаторов.
4.1. Методика проектирования технологии изготовления
медных стенок сборных кристаллизаторов
4.2. Маркетинг и изучение рынка
4.3. Экономическая эффективность, разработанной технологии кузнечной протяжки заго товок медных стенок
сборных кристаллизаторов
4.4. Выводы по главе 4.
5. Основные результаты и выводы по работе
6. Литература
7. Приложения
Введение
Металлургия относится к базовым отраслям Российской промышленности. Она обеспечивает потребности народного хозяйства в металлопродукции широкого назначения, а также поступления валютных средств за счет экспорта. Одной из основных проблем Российской черной металлургии является повышение конкурентоспособности заготовок, полученных на машинах непрерывного литья заготовок МНЛЗ.
Эффективность процесса непрерывного литья заготовок является критерием оценки технического уровня черной металлургии. Объем стали непрерывной разливки в Российской Федерации в 1,3. 1,5 раза меньше, чем в промышленно развитых странах 1, 2. Процесс изготовления
отечественных кристаллизаторов характеризуется низким технологическим уровнем производства, значительным износом оборудования, большой трудоемкостью процесса, нерентабельностью, низким уровнем качества продукции и, как следствие, не конкурентоспособностью на мировом рынке. Применяемые технологии изготовления кристаллизаторов недостаточно изучены и нуждаются в совершенствовании.
Причинами такой ситуации являются износ промышленного
оборудования, затянувшаяся структурная перестройка, отсутствие государственной стратегии развития черной металлургии, хроническое и все более нарастающее отставание российской металлургии в области применения современных технологий, отсутствие системы отраслевых институтов и структур, способных на прочной научной основе разрабатывать и внедрять собственные отечественные высокие технологии будущего.
По многим показателям, связанным с эксплуатацией и изготовлением машин непрерывного литья заготовок, разрыв между Российской Федерацией и промышленно развитыми странами становится практически несопоставимым.
Для возрождения в Российской Федерации конкурентоспособной черной металлургии, необходимо создание конкурентоспособной технологии и машин непрерывного литья заготовок. Большой резерв в решении данной задачи обеспечивает совершенствование конструкции и технологии изготовления самого ответственного узла в МНЛЗ кристаллизатора.
Кристаллизатор является основным технологическим узлом МНЛЗ и предназначен для получения наружной поверхности отливки. Служит теплообменным аппаратом, для отвода теплоты кристаллизации затвердевающего металла.
От качества кристаллизатора зависит качество продукции и производительность машин непрерывного литья заготовок. Срок службы кристаллизаторов значительно меньше срока службы других сменных деталей. Отказы приводят к простоям, авариям на производстве, влияют на экологическую безопасность и безопасность труда.
Рабочие стенки сборных кристаллизаторов для машин непрерывного литья заготовок работают в условиях циклических интенсивных тепловых потоков плотность тепловых потоков достигает МВтм2 в диапазоне температур 0.0 К, интенсивного износа, циклических термодинамических напряжений и коррозии разных типов.
Кристаллизатор должен удовлетворять следующим требованиям
обеспечить интенсивный отвод тепла с поверхности отливки, чтобы на выходе из кристаллизатора толщина и точность затвердевшей корочки были достаточны для удержания еще не затвердевшего металла сердцевины
обеспечить постоянство размеров и формы рабочей полости кристаллизатора, чтобы отливка удовлетворяла предъявленным к ней требованиям
отсутствие неровностей на рабочей поверхности кристаллизатора и зазора в соединениях
минимальное трение при скольжении формирующейся корки по стенке кристаллизатора, так как прочность металла вблизи температур кристаллизации невелика и имеется опасность разрушения заготовки в процессе удаления из кристаллизатора.
Основными параметрами, определяющими состояние кристаллизатора, как сис темы являются
геометрические параметры поверхностей рабочего слоя стенок
физикомеханические свойства и химический состав стенок
физикомеханические свойства и химический состав корочки слитка
условия, определяющие состояние корочки слитка скорость разливки, температура жидкого металла и др.
условия, определяющие состояние рабочих стенок параметры процесса охлаждения, конструкция кристаллизатора и др.
условия на границе контакта рабочая стенкаслиток тип смазки, амплитуда и частота колебаний кристаллизатора и др.
Основными производителями стенок разборных кристаллизаторов являются фирмы КМ Германия, I Германия, США,, V Канада,, ii
Италия,, i Австрия, и Чуецу Япония и др. Каждая фирма является монополистом в производстве кристаллизаторов, начиная от конструирования до технологии изготовления. Фирмы заинтересованы в сбыте готовой продукции и не раскрывают тонкостей своих технологий. Поэтому требуется создание в Российской Федерации аналогичных производств, обеспечивающих выпуск конкурентоспособной продукции.
Зарубежные и отечественные фирмы используют для стенок кристаллизаторов главным образом серебросодержащую медь, которая является дорогим материалом.
Производство значительно более дешевой бескислородной меди сложный и недостаточно изученный процесс. В литом состоянии бескислородная медь имеет крупнозернистую структуру. Под воздействием термических напряжений при условии слабой связи между зернами по границам последних возможно образование трещин.
Следует отметить что, удельный вес бескислородной меди в производстве цветных металлов постоянно растет. Кроме того, применение литого слитка в качестве исходной заготовки, в отличие от технологии, основанной использовании проката, позволяет расширить номенклатуру стенок сборных кристаллизаторов.
Одним из перспективных направлений развития технологии изготовления стенок сборных кристаллизаторов, является создание
структурного состояния, отливок из бескислородной меди которое обеспечило бы физикомеханические свойства заготовок стенок
кристаллизаторов сопоставимые с заготовками из серебросодержащеймеди
При формообразовании заготовок стенок сборных кристаллизаторов из бескислородной меди методами холодной кузнечной протяжки возникают дополнительные трудности изза недостаточной изученности процесса.
Актуальность
- Київ+380960830922