ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАЛИЧИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СДВИГОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ MSR В УСЛОВИЯХ СОРТОВОЙ МНЛЗ

Помимо электромагнитного перемешивания, разливки стали с низким перегревом, интенсивного теплоотбора в верхней части зоны вторичного охлаждения, технология Mechanical Soft Reduction (MSR) оказалась очень эффективным технологическим приемом, обеспечивающим уменьшение ликвации и осевой пористости в непрерывнолитой заготовке.

Реализация технологии MSR при производстве непрерывнолитых сортовых заготовок имеет ряд особенностей, которые обусловлены их квадратной формой. В этом случае особенно перспективным является использование блоков сегментной конструкции, которые получили название pinch-roll segment. Наличие в линии МНЛЗ блока MSR такой конструкции, позволяет реализовать двухстадийную схему деформации.

В работе предложена новая двухстадийная схема технологии MSR, которая позволяет реализовать на первой стадии комбинированное деформационное воздействия на основе сжатия в вертикальной плоскости и сдвигового относительного смещения граней, а на второй стадии – деформационное воздействие на основе сжатия в вертикальной плоскости. Такой подход позволяет дополнительно исправлять деформации поперечного сечения профиля, а именно дефект “ромбовидность”.

Представлены результаты сопоставительного исследования с использованием методов физического моделирования по оценке вклада в общую эффективность технологии Mechanical Soft Reduction (MSR) сортовых непрерывнолитых заготовок дополнительного сдвигового относительного смещения граней в горизонтальной плоскости. Использование плоской модели в совокупности с предложенной формой деформирующих валков и сочетания моделирующих материалов, позволивших достигнуть хорошего подобия по геометрическому критерию, а также по критерию эквивалентности отношения напряжений возникающих на границе фронта кристаллизации.

Полученные экспериментальные данные позволили развить представления о механизмах дополнительных положительных эффектов от приложения сдвигового воздействия. В частности, деформация металла поверхностных и прилегающих к ним слоев заготовки в валках со специальным вышеописанным профилированием, будет способствовать повышению их качества за счет возникновения сдвиговых деформаций интенсифицирующих процесс схлопывания подкорковых пузырей, “залечивания” микротрещин и т.д. В свою очередь, искусственное создание крутящего момента в сечении заготовки будет способствовать возникновению сдвиговых деформаций в закристаллизовавшихся “мостах” осевой жидко-твердой области слитка, интенсифицируя, тем самым, процесс их разрушения и повышая качество макроструктуры заготовки.

1. Efimov V.A. Vliyanie vneshnikh vozdeistvii na zhidkii i kristallizuyushchiisya metall [Influence of external impacts on liquid and crystallizing metal] // Stal'. - 1998. - № 4. - P. 21-27.

2. Saiga I., Fukuy K., Punakisiy Yo. and e.t.c. The quality of the ingots obtained by combining continuous casting and rolling // Tetsu-To-Hagane. 1974. v.60. №7. P. 990-999.

3. Kazuharu Hanazaki, Masakazu Koide, Toshihiko Murakami and e.t.c. Continuous casting method and apparatus therefor. Pat. US6102101A (US Grant). 1995.

4. Thome R., Ostheimer V., Ney G. and e.t.c. Soft reduction in the continuous casting of billets // Millennium steel. 2007. P. 112-118.

5. Smyrnov Y.N., Sklyar V.A. Features of Deformation of Partly Crystallization Blooms at their Two-Stage Soft Reduction //Materials Science Forum. 2012. 704. P. 1-5.

6. Smyrnov Y.N., Belevitin V., Skliar V., Orlov G. Physical and computer modeling of a new soft reduction process of continuously cast blooms // Journal of Chemical Technology and Metllurgy. vol. 50, №6. 2015. P. 589-594.

7. Ito Y., Yamanaka A., Watanabe T. Internal reduction efficiency of continuously cast strand with liquid core // La Revue de Métallurgie-CIT Octobre 2000. P. 1171-1176.

8. Thome R., Harste K., Principles of billet soft-reduction and consequences for continuous casting, ISIJ International. vol. 46. 2006. P. 1839–1844.

9. Smirnov A.N., Smirnov E.N., Sklyar V.A., Belevitin V.A., Pivovarov R.E. Producing Structural-Steel Bar from Continuous-Cast Billet // Steel in translation // Vol. 48. №4. 2018. P. 233–239.

10. Thome R., Harste K. Principles of billet soft-reduction and consequences for continuous casting // ISIJ International. Vol. 46. 2006. P. 1839–1844.

11. Tseng A., Raudensky M., Horsky J., Kotrbacek P. Experimental study of materials characteristics of steel forming in mushy state // Materials and Design, Vol. 22(2). april 2006. P. 83-92.

12. Matematicheskoe modelirovanie prokatki nepreryvnogo slitka iz stali ShKh15 na stadii nepolnoi kristallizatsii ego serdtseviny [Mathematical modeling of continuous ingot rolling from steel SHKH15 at the stage of incomplete crystallization of its core] / A. A. Milenin, Kh. Dyya, A. B. Steblov [i dr.] // Udoskonalennya protsesіv і obladnannya obrobki tiskom v metallurgії і mashinobuduvannі: tematich. zb. nauk. pr. - Kramators'k: DDMA, 2003. - P. 178-183.

13. Smirnov A.N, Smirnov E. N., Shtepan Ye.,E., Grigoriev M. V., Redko G.A. Modeling geometry behavior of billet ingots during soft reduction // International Conference on Continuous casting of steel, Krynica, 16-18 June 2004, Poland. Cracow. AGH – University of Science and Technology. 2004. P. 305–311.

14. TU14-1-3348-2009. Zagotovka nepreryvnolitaya kvadratnaya i pryamougol'naya dlya izgotovleniya sortovogo prokata i trub [The billet is continuously cast square and rectangular for production of long products and pipes]. Deistvuet s 02.12.2009. Derzhatel' podlinnika TsSSM FGUP “TsNIIchermet im. I.P.Bardina”. 2009. 7 p.

15. Isobe K., Kusano Y., Nogushi S., Ishiyama K., Yamanaka A., Horie T. and Uehara M. Proc. of the Int. Symp. on Near–Net-shape Casting in the Minimills // The University of British Columbia, Vancouver .1995. 179 p.

16. Byrne C. and Tercelli C. Steel Times Int. October, 2002, P. 33.

17. Thome R. and Harste K. Steel Res. 2004. Vol. 75. №10. 693 p.

18. Ogibayashi S., Ushimura M., Isobe K., Maede H., Nishihara Y. and Sato S. Proc. of the Sixth Int. Iron and Steel Cong // ISIJ, Tokyo. 1990. 271 p.

19. Minaev, A.A. Unit for accelerated cooling of reinforcement bars in the line of a 330 mill after deformation / A.A. Minaev, A.G. Nosanev, E.N. Smirnov, P.F. Bublik, V.V. Shishkevich // Metallurgist. 1990. №1. Р. 32.

20. A.N. Smirnov, V.G. Efimova, A.P. Verzilov, E.N. Maksaev, Clogging of submersible nozzles in continuous slab-casting machines, Steel in Translation. Vol. 44. 2014. P. 833-837.

21. A.N. Smirnov, V.G. Efimova, A.V. Kravchenko, Flotation of nonmetallic inclusions during argon injection into the tundish of a continuous-casting machine, Part 1, Steel in Translation. Vol. 43. 2013. P. 673-677.

22. A.N. Smirnov, V.G. Efimova, A.V. Kravchenko, Flotation of nonmetallic inclusions during argon injection into the tundish of a continuous-casting machine, Part 2, Steel in Translation. Vol. 44. 2014. P. 11-16.