ФОРМИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ И ТЕРМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК

В работе изложены результаты исследования влияния неоднородности граничных условий на интенсивность охлаждения металла в процессе непрерывной разливки цилиндрических заготовок из коррозионностойких марок сталей. Предполагается, что граничные условия неоднородны по периметру заготовки. В продольном направлении интенсивность охлаждения считается постоянной в рамках выделенного охлаждаемого сектора заготовки. В ходе исследований принималось наличие перетоков теплоты между секторами охлаждения. Приводится сравнительный анализ градиентов температур и возникающих термических напряжений в затвердевающей заготовке при различных интенсивностях охлаждения, реализуемых в зоне вторичного охлаждения. Значения термических напряжений сравниваются с предельно допустимыми для каждой марки стали с целью определения условий охлаждения, при которых термические напряжения не будут превышать допустимую величину. На основе полученных результатов делаются выводы о влиянии интенсивности охлаждения на возникновение наружных и внутренних дефектов в получаемых цилиндрических непрерывнолитых заготовках. Также делаются выводы о влиянии неоднородности граничных условий на формирование температурных полей в затвердевающей цилиндрической непрерывнолитой заготовке. Результаты проведенных исследований представляются в графическом виде и проводится их детальный анализ. Для расчета температурных полей в затвердевающей заготовке использована специально разработанная математическая модель, в основе которой лежит уравнение нестационарной теплопроводности. Для расчета термических напряжений использованы известные методики, которые позволяют рассчитывать величины термических напряжений, возникающих между зонами охлаждения в затвердевающей заготовке. Результаты исследований могут быть использованы для разработки рациональных режимов охлаждения, при которых не будет наблюдаться превышения допустимых термических напряжений. Это, как следствие, позволит уменьшить количество внутренних и наружных дефектов, возникающих в затвердевающей непрерывнолитой заготовке.

1. Евтеев Д.П., Колыбалов И.Н. Непрерывное литье стали. – М.: Металлургия, 1984. С. 131 – 135.

2. Кан Ю.Е. Управление технологическим процессом производства непрерывнолитых заготовок // Непрерывная разливка стали. – М.: Металлургия, 1989. С. 9 – 16.

3. Лин Дж. Б. Исследование непрерывной разливки стали / Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1982. С.159 – 168.

4. Стальной слиток. Т. 2. Затвердевание и охлаждение / Ю.А. Самойлович и др. – Минск: Белорусская наука, 2000. – 640 с.

5. Малиночка Я.Н., Моисеева Л.А., Есаулова Т.В. Некоторые дефекты непрерывнолитых слитков и улучшение качества металла // Сталь. 1987. № 10. С. 27 – 30.

6. Мищенко И.О. Управление уровнем дефектов поверхности и макроструктуры непрерывнолитых слябов МНЛЗ: Автореф. дис... канд. тех. наук. – М.: МИСиС, 2006. – 25 с.

7. Краюшкин Н.А., Кузнецова Н.П. Исследование тепловых режимов затвердевания круглых сортовых заготовок из высококачественных марок сталей при полунепрерывной разливке стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 2012. № 7. С. 45 – 48.

8. Кузнецова Н.П., Краюшкин Н.А. Сравнительный анализ процесса полунепрерывной разливки стали в России и Европе // 66-ые Дни науки МИСиС. – М.: МИСиС, 2011. С. 365.

9. Емельянов В.А. Тепловая работа машин непрерывного литья заготовок: Учеб. пособие. – М.: Металлургия, 1988. – 142 с.

10. Скворцов А.А., Акименко А.Д., Ульянов В.А. Влияние внешних воздействий на процесс формирования слитков. – М.: Металлургия, 1991. – 216 c.

11. Дождиков В.И. Теплофизические закономерности формирования непрерывного слитка и совершенствование систем его охлаждения: Автореф. дисс… док. техн. наук. – М.,1995. – 46 с.

12. Кузнецова Н.П., Краюшкин Н.А. Исследование тепловых режимов затвердевания при полунепрерывной разливке круглых стальных слитков для производства бесшовных труб // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 3. С. 34 – 38.

13. Иерусалимов И.П., Суковатин И.В. Исследование динамики продвижения слитка в МНЛЗ // Сталь. 2003. № 4. С. 26 – 29.

14. Журавлев В.А., Колодкин В.М. САПР технологии металлургических процессов кристаллизации // Литейное производство. 1986. № 4. С. 27 – 28.

15. Гусовский В.Л., Лифшиц А.Е. Методики расчета нагревательных и термических печей: Учебно-справочное издание. – М.: Теплотехник, 2004. – 400 с.

16. Темлянцева М.В, Осколкова Т.Н. Трещинообразование в процессах нагрева и охлаждения сталей и сплавов. – М.: Флинта: Наука, 2005. – 195 с.

17. Краснокутский П.Г., Кривандин В.А., Безруков В.И., Ольяк В.Д. Температурные напряжения в условиях скоростного струйного нагрева металла // Кузнечно-штамповочное производство. 1983. № 11. С. 25 – 27.

18. Мирсалимов В.М., Емельянов В.А. Напряженное состояние и качество непрерывного слитка. – М.: Металлургия, 1990. – 151 с.

19. Тайц Н.Ю. Технология нагрева стали. – М.: Металлургиздат, 1962. – 567 с.

20. Краснокутский П.Г., Кривандин В.А., Ольяк В.Д., Безруков В.И. Определение допустимой интенсивности нагрева металла // Изв. вуз. Черная металлургия. 1984. № 7. С. 115 – 119.