2. Выбор базового радиуса для радиальных мнлз.

При переводе слитка при разливке на радиальных машинах 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 – обычно, так называемых, гнездовых. При этом необходимо принимать во внимание отливаемый сортамент, сечение заготовки и условия охлаждения слитка, так как все эти параметры определяют допустимую величину деформации металла.

Для радиальной МНЛЗ характерным является то, что разгиб слитка проводится в одной точке, когда металл уже полностью затвердел, при переходе от окружности к горизонтальной прямой линии.

Величина деформации зависит от ряда факторов:

• радиуса кривизны;

• скорости разливки;

• условий охлаждения и т.п.

На величину радиуса кривизны и механические свойства металла значительное влияние оказывает температура металла в очаге деформации. Так как к точке разгиба слиток приходит с температурой в его центральной части, близкой к температуре кристаллизации (температуре солидуса), то механические свойства в этом месте снижаются до минимальных значений, то есть в области этих температур существует так называемый высокотемпературный интервал хрупкости. Для многих сталей он проявляется при температуре не менее 1300 ⁰С. Так временное сопротивление разрыву углеродистой стали в температурном интервале хрупкости снижается до 1 … 10 МПа. Поэтому для предотвращения образования внутренних трещин необходимо в ряде случаев снижать скорость разливки, что приводит к снижению величины деформации слоев металла, находящихся в температурном интервале хрупкости.

На основании опыта эксплуатации радиальных МНЛЗ и исследования влияния величины и скорости деформации при разгибе на качество конвертерного слитка работниками ПО ВНИИМЕТМАШ была установлена зависимость для расчета минимального допустимого базового радиуса технологической оси для данной марки стали, скорости разливки, сечения и интенсивности охлаждения:

(6)

где a – толщина или диаметр слитка, м; w – скорость вытягивания слитка, м/мин; k – коэффициент затвердевания (для прямоугольных (плоских) слитков с большим отношением b/a (ширины к толщине) k=0,024 … 0,026 м/мин^0,5; для квадратных и круглых слитков при a>200 мм k=0,026 … 0,028 м/мин^0,5; при a<200 мм k=0,028 … 0,030 м/мин^0,5); - величина допустимой деформации слоев металла в температурном интервале хрупкости (для малоуглеродистого мелкозернистого металла можно принять (0,5 … 0,8)∙10^-2; для среднеуглеродистого и легированного металла – (0,3 … 0,5)∙10^-2 и для высокоуглеродистого и сложнолегированного – (0,15 … 0,3)∙10^-2); - коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения слитка в зоне вторичного охлаждения ( , где t_c – температура солидуса, ⁰С, ; t_н – температура начала температурного интервала хрупкости, ⁰С, ; t_к – температура поверхности слитка в конце затвердевания, ⁰С.

Температура поверхности заготовки в конце затвердевания зависит от схемы работы МНЛЗ – прокатный стан и химического состава стали.

При работе, когда заготовки после МНЛЗ попадают на склад, где их осматривают, при необходимости ремонтируют и подают в нагревательные печи прокатного стана, температура поверхности слитка может быть минимальной, но не ниже температуры, обеспечивающей нахождение металла в области пластической деформации. Для углеродистой стали ⁰C, с усложнением химического состава температура поверхности слитка в конце затвердевания должна повышаться.

При работе, когда заготовки подают сразу по окончании разливки в нагревательные печи прокатного стана, температура поверхности в конце затвердевания может быть выше, но такой, чтобы с учетом естественного охлаждения загрузка в нагревательные печи происходила при температуре 500 – 600 ⁰С (так называемая работа с «горячим всадом»).

В случае, когда литая заготовка после МНЛЗ непосредственно поступает в прокатный стан, то есть используется физическое тепло горячего слитка, а нагревательная печь служит только для выравнивания температуры металла по сечению и корректировки температуры, (такая схема называется режимом «прямой прокатки»), температура поверхности слитка в конце затвердевания должна составлять 1100 … 1250 ⁰С.

Таким образом, для выбора минимального радиуса кривизны необходимо задать марку стали, сечение заготовки и скорость вытягивания. Расчет производится в следующем порядке:

1. По сечению заготовки и времени разливки определяется металлургическая длина МНЛЗ (должно выполняться условие м);

2. Устанавливается схема работы и оценивается t_к и - коэффициент интенсивности охлаждения;

3. По марке стали устанавливаются размеры t_п, t_c и ;

4. Определяются величины и ;

5. Если , то в качестве базового радиуса принимается величина . Если , то возможны следующие действия:

• увеличение, если это возможно, количества ручьев, что приведет к снижению скорости вытягивания и уменьшению ;

• увеличение продолжительности разливки, что приведет к снижению .