blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-1-39-43blackmet-131Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESО РАЦИОНАЛЬНОЙ ДЛИНЕ ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ УЗКИХ ГРАНЕЙ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВЫПУКЛОСТИRATIONAL LENGTH OF SUPPORTED SYSTEM OF NARROW FACES OF CONCAST BILLET FOR PREVENTING ITS CONVEXITYШевченкоЕ. А.ShevchenkoE. A.

аспирант кафедры металлургии черных металлов

Postgraduate of the Chair “Ferrous Metals”

nfmisis-nis@yandex.ruСтоляровА. М.StolyarovA. M.

профессор кафедры металлургии черных металлов

Dr. Sci., Professor of the Chair “Ferrous Metals”

ШаповаловА. Н.ShapovalovA. N.

к.т.н., доцент кафедры металлургических технологий

Сand. Sci., Assist. Professor of Chair “Metallurgical Technologies”

БаранчиковК. В.BaranchikovK. V.

начальник лаборатории непрерывной разливки

Head of Laboratory of Continuous Casting

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. НосоваРоссияMagnitogorsk State Technical University named after G.I. NosovRussian FederationНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС», Новотроицкий филиалРоссияNovotroitsk branch of the National University of Science and Technology “MISIS”Russian FederationОАО «Уральская Сталь»РоссияJSC “Ural Steel”Russian Federation2015220320155813943Copyright © Шевченко Е.А., Столяров А.М., Шаповалов А.Н., Баранчиков К.В., 20152015Шевченко Е.А., Столяров А.М., Шаповалов А.Н., Баранчиков К.В.Shevchenko E.A., Stolyarov A.M., Shapovalov A.N., Baranchikov K.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/131

Актуальной задачей для ОАО «Уральская сталь» является определение рациональной длины поддерживающей системы на раме кристаллизатора  для  предотвращения  образования  выпуклости  узких  граней  слябов  с  размерами  поперечного  сечения 270Ч1200 мм. Для  решения этой задачи использована методика, основанная на сравнении прочности затвердевшей корочки узкой грани заготовки в различных точках длины отливаемого сляба и расчетного значения распирающего давления жидкого металла на корочку. Прочность затвердевшей корочки сляба в условиях возможности пластической деформации оболочки может характеризоваться условным пределом текучести разливаемой стали. Экспериментальное определение условного предела текучести литой стали 09Г2С, 15ХСНД и Ст3сп проведено на высоко-температурной установке Zwick/Roell Z1600H в интервале температур 900 − 1400 єС. Величина распирающего давления жидкого металла, воздействующего на затвердевшую корочку сляба, рассчитана по разработанной методике, позволяющей учитывать конкретные условия разливки для рассматриваемой МНЛЗ. При сравнении величин экспериментальных и расчетных параметров установлено, что затвердевшая корочка узкой грани сляба толщиной 270 мм начинает выдерживать распирающее давление расплава на удалении от зеркала металла, равном 1610 мм. С учетом высоты металла в кристаллизаторе (около 800 мм) длина поддерживающей системы узких граней заготовки должна составлять 810 мм. Это возможно в том случае, если количество поддерживающих роликов диаметром 130 мм для каждой стороны заготовки будет увеличено с четырех до пяти. В результате исследований определена рациональная протяженность поддерживающей системы, расположенной на раме кристаллизатора, для предотвращения образования выпуклости узких граней слябовой заготовки с размерами поперечного сечения 270Ч1200 мм в условиях ОАО «Уральская Сталь». 

 

Urgent task for JSC “Ural Steel” is to determine the length of a rational supporting system on the frame of the mold to prevent the formation of bulges narrow edges of slabs with cross-sectional dimensions of 270Ч1200 mm. The technique is based on a comparison of the strength of the hardened crust narrow workpiece edge at different points in the length of the cast slab and the calculated value Expander pressure of liquid metal on the crust is used to solve this problem. Peel strength of the hardened slab in the possibility of plastic deformation of the shell may have yield strength of conventional cast steel. Experimental determination of the yield strength of cast steel grades 09G2S and 15HSND was conducted on high-temperature setting «Zwick  /  Roell Z1600H» in the temperature range 900–1400 °C. The value Expander pressure of liquid metal acting on the hardened crust slab was designed by the developed technique, which allows to take into account the specifi c conditions for the considered caster. Comparing the experimental and calculated values of the parameters established that the hardened crust of the narrow side of the slab thickness of 270 mm starts to withstand bursting pressure melt away from the metal mirror is equal to 1610  mm. With regard to the height of the metal mold (800 mm) length of the narrow sides of the support preform should be 810  mm. This can be possible if the number of support rollers with a diameter of 130 mm for each side of the workpiece is increased from four to fi ve. The studies identifi ed a rational extension of the supporting system located on the frame of the mold to prevent the formation of bulges narrow faces of slab blanks with cross-sectional dimensions of 270Ч1200 mm in terms of “Ural Steel”.

непрерывнолитой слябузкие гранивыпуклостьрама кристаллизатораподдерживающая системарациональная длинаcontinuous cast slabnarrow facebulgesupport systemrational lengthReferencesШевченко Е.А., Столяров А.М., Шаповалов А.Н. Изучение качества слябовой заготовки, отлитой на криволинейной МНЛЗ с вертикальным участком // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2013. № 1 (41). С. 27 – 30.Shevchenko E.A., Stolyarov A.M., Shapovalov A.N. The study of the quality of slab blanks casted on curve type continuous caster with a curved vertical portion. Vestnik MGTU im. G.I. Nosova. 2013, no. 1 (41), pp. 27–30. (In Russ.).Шевченко Е.А., Столяров А.М., Шаповалов А.Н. Искажение профиля непрерывнолитого сляба в условиях ОАО «Уральская Сталь» // Металлургические процессы и оборудование. 2014. № 1(35). С. 13 – 18.Shevchenko E.A., Stolyarov A.M., Shapovalov A.N. Distortion of the profile of continuously cast slab at JSC “Ural Steel”. Metallurgicheskie protsessy i oborudovanie, 2014, no. 1(35), pp. 13–18. (In Russ.).Шевченко Е.А., Столяров А.М., Шаповалов А.Н. Анализ влияния технологических параметров разливки стали на качество непрерывнолитого сляба и листового проката // Теория и технология металлургического производства. 2013. № 1(13). С. 21 – 23.Shevchenko E.A., Stolyarov A.M., Shapovalov A.N. Analysis of the infl uence of process parameters on the quality of the casting of continuously cast slabs and sheet. Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva, 2013, no. 1(13), pp. 21–23. (In Russ.).Шевченко Е.А., Столяров А.М., Шаповалов А.Н. Изучение влияния выпуклости узких граней непрерывнолитых слябов на качество листового проката // Литейные процессы: Межрегион. сб. науч. тр. – Магнитогорск: МГТУ, 2013. Вып. 12. С. 129 – 134.Shevchenko E.A., Stolyarov A.M., Shapovalov A.N. Izuchenie vliyaniya vypuklosti uzkikh granei nepreryvnolitykh slyabov na kachestvo listovogo prokata [The study of the effect of convexity narrow faces of continuously cast slabs on the quality of sheet metal]. In: Liteinye protsessy: mezhregion. sb. nauch. tr. [Casting processes: Collection of interregional articles] Magnitogorsk: Izdvo Magnitogorsk. gos. tekhn. un-ta im. G.I. Nosova, 2013. Issue 12,Шевченко Е.А., Столяров А.М., Шаповалов А.Н., Баранчиков К.В. Изучение искажения поперечного сечения непрерывнолитого сляба // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 1. С. 34 – 37.pp. 129–134. (In Russ.).Шевченко Е.А., Столяров А.М., Шаповалов А.Н. Методика определения рациональной длины поддерживающей системы узких граней непрерывнолитого сляба для предотвращения выпучивания // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2014. № 3(47).Shevchenko E.A., Stolyarov A.M., Shapovalov A.N., Baranchikov K.V. Study of distortion of cross-section continuously cast slabs. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya – Ferrous Metallurgy. 2014, no. 1, pp. 34–37. (In Russ.).С. 32 – 36.Shevchenko E.A., Stolyarov A.M., Shapovalov A.N. Rational method of determining the length of the supporting system of narrow faces of continuously cast slabs to prevent buckling. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I.Буланов Л.В., Константинов Г.В. Расчет напряженного состояния роликов МНЛЗ при пластических деформациях // Динамика и прочность металлургических машин: Сб. науч. тр. – М.: ВНИИМЕТМАШ, 1984 . С. 38 – 46.Nosova. 2014, no. 2 (47) , pp. 31–35. (In Russ.).Писаренко Г.С., Яковлев А.П. Справочник по сопротивлению материалов. – Киев: Наукова думка, 1988. – 736 с.Bulanov L.V., Konstantinov G.V. Raschet napryazhennogo sostoyaniya rolikov MNLZ pri plasticheskikh deformatsiyakh [Calculation of stress state of caster rollers with plastic deformation]. In: Dinamika i prochnost’ metallurgicheskikh mashin: Sb. nauchnykh trudov [Dynamics and strength of metallurgical machines: Collection of scientifi c papers]. Moscow: VNIIMETMASh, 1984 , pp. 38–46.Шевченко Е.А., Столяров А.М., Шаповалов А.Н. Анализ условий получения узких граней слябовой непрерывнолитой заготовки без дефекта «выпуклость» // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: Материалы 71-йPisarenko G.S., Yakovlev A.P. Spravochnik po soprotivleniyu materialov [Handbook of strength of materials]. Kiev: Nauk. dumka, 1988. 736 p. (In Russ.)Межрегион. науч-технич. конф. / под ред. В.М. Колокольцева. – Магнитогорск: МГТУ, 2013. Т. 1. С. 158 – 161.Shevchenko E.A., Stolyarov A.M., Shapovalov A.N. Analiz uslovii polucheniya uzkikh granei slyabovoi nepreryvnolitoi zagotovki bez defekta “vypuklost’” [Analysis of the conditions for obtaining narrow faces of continuous cast slab without “bulge” defect]. In: Aktual’nye problemy sovremennoi nauki, tekhniki i obrazovaniya: materialy 71-i mezhregional’noi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii [Actual problems of modern science, technology and education: Proceedings 71th interregional scientifi c and technical conference]. Kolokol’tsev V.M. ed. Magnitogorsk: Izd-vo Magnitogorsk. gos. tekhn. un-ta im. G.I. Nosova, 2013. Vol. 1, pp. 158–161. (In Russ.).Шевченко Е.А., Столяров А.М., Шаповалов А.Н. Изучение механических свойств поверхностного слоя непрерывнолитой слябовой заготовки // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. № 2. С. 38 – 41.Shevchenko E.A., Stolyarov A.M., Shapovalov A.N. Mashinostroenie: setevoi elektronnyi nauchnyi zhurnal [Engineering: Network electronic scientifi c journal]. 2013, no. 1, pp. 38–41. (In Russ.).Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. – М.: Наука, 1981. – 718 с.Bronshtein I. N., Semendyaev K. A. Spravochnik po matematike dlya inzhenerov i uchashchikhsya vuzov [Mathematics for engineers and students of universities: Handbook]. Moscow: Nauka. Glavnaya redaktsiya fi ziko-matematicheskoi literatury, 1981. 718 p. (In Russ.).Столяров А.М., Селиванов В.Н. Технологические расчеты по непрерывной разливке стали: Учеб. пособие. – Магнитогорск: МГТУ, 2011. – 67 с.Stolyarov A.M., Selivanov V.N. Tekhnologicheskie raschety po nepreryvnoi razlivke stali: Uchebnoe posobie [Process calculations for continuous casting of steel: Textbook]. Magnitogorsk: GOU VPO «MGTU», 2011. 67p. (In Russ.).Мошкунов В.В., Столяров А.М. Корректировка скорости вытягивания слябов из трубной стали, отливаемых на МНЛЗ с мягким обжатием // Литейные процессы: Межрегион. сб. науч. тр. – Магнитогорск: МГТУ, 2012. Вып.11. С. 146 – 151.Moshkunov V.V., Stolyarov A.M. Korrektirovka skorosti vytyagivaniya slyabov iz trubnoi stali, otlivaemykh na MNLZ s myagkim obzhatiem [Adjustment of the withdrawal speed of slabs of steel pipe, cast on casters with soft compression]. In: Liteinye protsessy: Mezhregion. sb. nauch. tr. [Casting process: Interregional collection of scientifi c works]. Magnitogorsk: MGTU, 2012. Issue 11, pp. 146–151. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.