Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Восстановление кристаллизаторов машин непрерывного литья стальных заготовок нанесением газопламенных покрытий

Диссертация: Восстановление кристаллизаторов машин непрерывного литья стальных заготовок нанесением газопламенных покрытий
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Ранее было показано, что нанесение покрытия в углы нижней части рабочей поверхности кристаллизатора приводит к более монотонному распределению температуры по длине сляба и стенки, что обеспечивает повышение качества разливаемого металла. Следует ожидать, что напыление покрытия по всей рабочей поверхности узких стенок приведет к более существенному повышению качества металла. Сформулированы… Читать ещё >

Восстановление кристаллизаторов машин непрерывного литья стальных заготовок нанесением газопламенных покрытий (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ КРИСТАЛЛИЗАТОРОВ И
  • КАЧЕСТВА РАЗЛИВАЕМОГО МЕТАЛЛА
    • 1. 1. Особенности восстановления рабочей поверхности широких стенок кристаллизаторов с использованием газотермических покрытий
    • 1. 2. Основные требования, предъявляемые к напыляемым материалам
    • 1. 3. Технология и оборудование для нанесения покрытий способом газопламенного напыления
    • 1. 4. Влияние покрытия рабочей поверхности стенок кристаллизаторов на качество разливаемого металла
    • 1. 5. Цель и задачи исследования
  • ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И
  • ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГАЗОПЛАМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ
    • 2. 1. Изготовление образцов и шлифа для исследований
    • 2. 2. Прочность сцепления покрытий с медной основой
    • 2. 3. Твердость покрытия, нанесенного способом газопламенного напыления
    • 2. 4. Износостойкость покрытия, нанесенного способом газопламенного напыления
    • 2. 5. Выводы по главе

    ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ГАЗОПЛАМЕННЫХ ПОКРЫТИИ ДЛЯ РЕМОНТА РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ УЗКИХ СТЕНОК КРИСТАЛЛИЗАТОРОВ ЗЛ. Совершенствование процесса подготовки поверхности под нанесение покрытия для повышения его прочности сцепления с основой

    3.2. Влияние технологических параметров разливки и сортамента на износ стенок кристаллизатора

    3.3. Эксперименты по нанесению покрытий на нижнюю часть рабочей поверхности стенок кристаллизаторов

    3.4. Выводы по главе

    ГЛАВА 4. РЕМОНТ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ШИРОКИХ СТЕНОК КРИСТАЛЛИЗАТОРОВ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ ГАЗОПЛАМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ

    4.1. Анализ износа рабочей поверхности широких стенок кристаллизатора

    4.2. Влияние толщины базовой стенки и ширины сляба на стойкость кристаллизатора в условиях ОАО «НЛМК»

    4.3. Технология восстановления рабочей поверхности стенок без разборки кристаллизатора

    4.4. Влияние покрытия на расход материала стенок при эксплуатации и ремонте кристаллизаторов

    4.5. Выводы по главе

    ГЛАВА 5. ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ СЛЯБОВ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА РАБОЧУЮ ПОВЕРХНОСТЬ УЗКИХ СТЕНОК КРИСТАЛЛИЗАТОРА

    5.1. Расчет по математической модели тепловой работы кристаллизатора температурных полей в слябе с учетом нанесения покрытия на рабочую поверхность стенок

    5.2. Оценка качества разливаемого металла через кристаллизатор с покрытием рабочей поверхности узких стенок

    5.3. Расчет стоимости изготовления, эксплуатации и восстановления путем нанесения покрытия узких и широких стенок кристаллизаторов

    5.4. Оценка надежности эксплуатации кристаллизаторов с покрытием нижней части рабочей поверхности стенок

    5.5. Выводы по главе

    ВЫВОДЫ

Применение процесса непрерывной разливки стали по сравнению с традиционными методами разливки позволяет снижать расход металла при производстве проката в среднем на 150 кг/т. В развитых странах мира доля непрерывной разливки от общего объема производства стали достигает 9095%. В то же время в Российской Федерации она составляет около 30%- это отставание в значительной мере обусловлено низкой стойкостью кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Основными причинами снятия кристаллизаторов с МНЛЗ и вывода их в ремонт является износ их узких и широких стенок, максимальный в их нижней части. Для увеличения стойкости рабочей поверхности кристаллизаторов в России и за рубежом применяют различные способы: используют медные сплавы с более высокой чем у меди температурой рекристаллизации и повышенными прочностными свойствами в диапазоне температур их эксплуатации 300−350°С — МЗРЖ, МН2,5КоКрХ, МС и др., различные конструкции кристаллизаторов — регулируемые, щелевые, с профилированными узкими стенками и т. д.

Одним из перспективных путей увеличения стойкости кристаллизаторов и уменьшения расхода меди является применение различных покрытий, в том числе на никелевой основе. Покрытия наносят на стенки кристаллизатора в начале его эксплуатации, а во время ремонта их приходится удалять, хотя износ носит локальный характер. Учитывая трудоемкость разборки и сборки кристаллизаторов, восстановление мест износа в нижней части рабочей поверхности стенок путем нанесения газотермических покрытий во время вывода в резерв без их разборки является перспективным.

Ранее было показано, что нанесение покрытия в углы нижней части рабочей поверхности кристаллизатора приводит к более монотонному распределению температуры по длине сляба и стенки, что обеспечивает повышение качества разливаемого металла. Следует ожидать, что напыление покрытия по всей рабочей поверхности узких стенок приведет к более существенному повышению качества металла.

Поэтому повышение стойкости узких и широких стенок кристаллизаторов и качества получаемого металла представляет собой актуальную научную и практическую задачу.

В процессе выполнения работы получены результаты, научная новизна которых заключается в следующем.

— Установлено, что износ широких стенок имеет максимальную величину в краях и в середине нижней части на расстоянии до 100 мм от низа кристаллизатора, выявлена зависимость стойкости кристаллизатора от величин толщины базовой стенки и поперечного сечения сляба.

— Показано, что применение термореагирующего покрытия из ПТ-Ю5Н толщиной 0,1−0,2 мм в качестве подслоя и сплава ПН85Ю15 в качестве рабочего слоя при восстановлении стенок кристаллизаторов обеспечивает высокую прочность сцепления покрытия с основой и его износостойкость.

— Установлено, что использование насечки глубиной до 0,5 мм с последующей дробеструйной обработкой при подготовке рабочей поверхности стенок кристаллизаторов под нанесение газопламенного покрытия повышает прочность сцепления покрытия с основой.

— Установлена зависимость величины износа рабочей поверхности узких стенок в углах нижней части, где износ имеет максимальное значение, от ширины сляба, температуры разливаемого металла, величины износа до нанесения покрытия, количества плавок в серии.

— Показано, что нанесение покрытия методом газопламенного напыления на рабочую поверхность в нижней части кристаллизатора приводит к более монотонному распределению температуры по длине и ширине сляба, что уменьшает количество трещин в разливаемом и прокатываемом металле.

Практическая значимость работы состоит в следующем.

— Показана эффективность применения метода газопламенного напыления для восстановления мест износа на рабочей поверхности стенок кристаллизаторов без разборки.

— Даны рекомендации по выбору материалов подслоя и рабочего слоя газопламенных покрытий для повышения их прочности сцепления с основой и износостойкости.

— Разработаны технологические режимы подготовки поверхности под нанесение покрытия и нанесения газопламенного покрытия для повышения срока службы кристаллизаторов.

— Разработана технология восстановления мест износа на рабочей поверхности стенок кристаллизаторов без их разборки, апробированная на ОАО «НЛМК».

— Испытан опытный кристаллизатор с покрытием всей рабочей поверхности узких стенок и проведена оценка качества разливаемого металла.

Данная диссертация является составной частью комплекса научно-исследовательских работ, выполненных в Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете) в научно-исследовательской лаборатории Процессов пластической деформации и упрочнения и на кафедре Машин и агрегатов металлургических предприятий в соответствии с планами хоздоговорных и госбюджетных работ единого заказ-наряда и по конкурсу грантов в области фундаментальных проблем металлургии и машиностроения.

Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на научной конференции «Юбилейные 60-е дни науки студентов МИ-СиС» (Москва, 2005 г.), межрегиональной научно-технической конференции (Новотроицк, 2005 г.), на объединенном научном семинаре кафедры МАМП и лаборатории ППДиУ МИСиС (Москва, 2005 г.).

Основное содержание работы отражено в 4 опубликованных работах.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность всем сотрудникам МИСиС и специалистам заводов, принявшим участие в подготовке, проведении и обсуждении совместных исследований.

78 ВЫВОДЫ.

1. Показана и экономически обоснована целесообразность восстановления мест износа рабочей поверхности стенок кристаллизаторов во время профилактических ремонтов без их разборки с использованием способа газопламенного напыления.

2. Сформулированы требования к покрытиям, нанесенным способом газопламенного напыления, и пути повышения его прочности сцепления с медной основой. Показано, что при подготовке поверхности под нанесение покрытия целесообразно использовать насечку и дробеструйную обработку, а в качестве подслоя и рабочего слоя покрытия — материалы ПТ—Ю5Н и ПН85Ю15, соответственно.

3. Установлено, что покрытие из ПН85Ю15, используемое в качестве рабочего слоя, имеет твердость выше, более чем в 3,5 раза, а интенсивность износа меньше в 9 раз по сравнению с такими же показателями для меди.

4. На основании статистической обработки большого массива информации по работе МНЛЗ и полученных регрессионных соотношений установлено, что износ покрытия на рабочей поверхности узких стенок увеличивается с увеличением ширины сляба, температуры разливаемого металла, количества плавок в серии и уменьшается с увеличением первоначального износа стенок.

5. Экспериментально установлено, что износ широких стенок монотонно нарастает по длине кристаллизатора и достигает максимальных значений на краях и середине нижней части, базовая стенка имеет больший износ, чем небазовая, а с уменьшением толщины базовой стенки и поперечного сечения сляба стойкость кристаллизатора увеличивается.

6. Разработана технология восстановления рабочей поверхности стенок кристаллизаторов путем нанесения газопламенного покрытия в места максимального износа, позволяющая повысить стойкость кристаллизаторов на 55−60%. Технология прошла опытно—промышленную проверку на ОАО «НЛМК».

7. С помощью математической модели тепловой работы кристаллизатора показано, что нанесение покрытия на рабочую поверхность стенок кристаллизатора приводит к более монотонному распределению температуры по длине и ширине сляба, что повышает его качество.

8. Экспериментально показано, что нанесение газопламенного покрытия на всю рабочую поверхность узких стенок кристаллизатора приводит к уменьшению количества продольных, поперечных и сетчатых трещин в разливаемом металле, что повышает выход годного металла при последующей прокатке.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.Г., Титлянов А. Е., Грицан A.C. Использование газотермических покрытий для восстановления рабочих поверхностей узких стенок кристаллизаторов // Сталь. -2005. -№ 6. -С.103−105.
  2. Устранение зазоров между стенками сборных кристаллизаторов МНЛЗ с помощью нанесения газотермических покрытий / Радюк А. Г., Титлянов А. Е., Сивак Б. А., Грицан A.C. // Металлург. -2005. -№ 9. -С. 57 60
  3. М., Васантасри В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия. М.: Мир, 2000. -518 С.
  4. В.Л., Ситников И. В. Подготовка поверхности металлических компонентов при производстве композиционных материалов. Магнитогорск: МГМИН, 1989. 99 С.
  5. Окисление металлов. Т1/ Под ред. Ж. Бенара. -М.: Металлургия, 1968.-499 С.
  6. H.H., Шоршоров М. Х. Физические и химические проблемы соединения разнородных материалов.// Изв. АН СССР. Неорганические материалы. -1965. -№ 1. -С.29−36.
  7. М.А., Сатель Э. А. Технологические способы повышения долговечности машин. М.: Машиностроение, 1969. -400 С.
  8. А.Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления. -М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. -257 С.
  9. А., Моригаки О. Наплавка и напыление. /Пер. с яп. В.Н. Попова- Под ред. B.C. Степина, Н. Н. Шестеринкина, -М: Машиностроение, 1985.-240 С.
  10. Э. Напыление металлов, керамики и пластмасс. —М.: Машиностроение, 1966.-432 С.
  11. В.В., Бобров Г. В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. Учебник для вузов. -М.: Металлургия, 1992. -432 С.
  12. Повышение качества поверхности и плакирование металлов. Справочник. / Под ред. А. Кнаушера, -М.: Металлургия, 1984. 462 С.
  13. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. В. Н. Анциферов, Г. В. Бобров, JI.K. Дружинин и др. -М.: Металлургия, 1987. -729 С.
  14. H.M., Лейтес А. В. Трещины в стальных слитках. — М.: Металлургия, 1969. -112 С.
  15. Brimacombe J.K., Sorimachi К. Crack formation in the continuous casting of steel //Metallurgical Transaction.-1977.V.8B.№ 3. P.489−505.
  16. Komma G., Vogt G. Design and operation aspect in continuous casting of wide slabs // Iron and Steel Engineering. 1973. V.50. № 6. P.68−73.
  17. B.M., Емельянов В. А. Напряжённое состояние и качество непрерывного слитка. -М.: Металлургия, 1990. —151 С.
  18. Непрерывная разливка стали на радиальных установках / В. Т. Сладкоштеев, Р.В., Суладзе О. Н., Рутес B.C.- М.: Металлургия, 1974. —286 С.
  19. Zetterlund E.N., Krisstiansson J.O. Continuous Casting a Numerical Study of the influence of Mould Wear on Crack Formation. Scandinavian Journal of Mettallurgy 12 (1983). P.211−216.
  20. Fredriksson H., Thegerstrom M. On the formation of an air gap between the mould and the strand in continuos casting. Scandinavian Journal of Mettallurgy 8(1979). P.232- 240.
  21. Машины и агрегаты металлургических заводов. Учебник для ву-зов./Целиков А.И., Полухин П. И., Гребеник В. М. и др. 2-е изд., пераб. и доп. -М.: Металлургия, 1988.2т. -442 С.
  22. .А. Пути повышения эффективности работы кристаллизаторов MHJI3. Бюл. НТи ЭИ, Чёрная металлургия. 1996. Вып.4, -С.28−36.
  23. Н.П., Шалимов А. Г. Развитие технологии непрерывной разливки. —М.: Элиз, 2002.
  24. X. Практическая металлография. Методы изготовления образцов. М.: Металлургия, 1988. — 320 С.
  25. Л.В., Демина Э. Л. Металлографическое травление металлов. Справочник. М.: Металлургия, 1986. — 256 С.
  26. А.Ф. Подготовка поверхности под напыление. Часть 2. Технология металлов. -1999. -№ 12. -С.13−19.
  27. Н.В., Линник Е. М. Электрометаллизация. -М.: Сельхозгиз, 1953.-223 С.
  28. М.С. Технология упрочнения. Технологические методы упрочнения. Т.1. -М.: Л.В.М.-СКРИПТ, Машиностроение, 1995. -832 С.
  29. А.Ф. Подготовка поверхности под напыление. Часть 5. Подготовка поверхности напылением подслоя. Технология металлов. -2000. -№ 6. -С.22−27.
  30. E.H. Нанесение слоев с высокой прочностью сцепления методами дуговой металлизации. Автоматическая сварка. -2000. -№ 8. -С.20−22.
  31. Пат. 3 322 515 США. МКИ 29−191.2. Металлизация распылением в пламени смесей, встыпающих в экзотермическую реакцию и образующих интерметаллические композиции / Ф. Дитрих, Б. Шенард, П. Шенард. -№ 4 422 727- Заявл. 25.05.69- Опубл. 30.05.70.
  32. Ю.С., Харламов Ю. А., Сидоренко С. Л. Газотермические покрытия из порошковых материалов. -Киев: Наук. Думка, 1987. -544С.
  33. В.В., Китаев Ф. И., Цидулко А. Г. Прочностные характеристики плазменного покрытия из смесей никель-алюминиевого порошка. Порошковая металлургия. -1975. -№ 8. -С.38−44,
  34. Пат. 2 186 654 РФ, В22Д11/057. Способ восстановления рабочих стенок кристаллизатора / А. Е. Титлянов, А. Г. Радюк, М. К. Филяшин и др. (РФ). -№ 2 001 104 464/02- заявлено 16.02.01- опубл. 10.08.02, Бюл. № 22.
  35. Восстановление боковых граней узких стенок кристаллизаторов / А. Е. Титлянов, А. Г. Радюк, В. И. Вышегородцев и др. // Сталь. -1996. -№ 7. -С.23.
  36. Пат. 2 072 664 РФ, В22Д11/04. Способ изготовления кристаллизатора для непрерывного литья стали / А. Е. Титлянов, А. Г. Радюк, В. И. Вышегородцев и др. (РФ). -94 028 191/02- заявлено 27.07.94- опубл. 27.01.97, Бюл.№ 3.
  37. Пат. 2 113 934 РФ, В22Д11/04. Способ изготовления кристаллизатора для непрерывной разливки стали / А. Е. Титлянов, А. Г. Радюк, В. И. Савченко и др. (РФ). -№ 97 107 049- заявлено 30.04.97- опубл. 27.06.98, Бюл.№ 18.
  38. Пат. 2 118 228 РФ, В22Д11/04. Способ ремонта кристаллизатора для непрерывной разливки стали / А. Е. Титлянов, А. Г. Радюк, В. И. Савченко и др. (РФ). -№ 97 111 114- заявлено 07.07.97- опубл. 27.08.98, Бюл.№ 24.
  39. Восстановление кристаллизаторов путем нанесения газотермических покрытий / А. Е. Титлянов, А. Г. Радюк, А. Е. Глебовский и др. Тр. V конгресса сталеплавильщиков. —М., -1999. -С.424−426.
  40. Пат. 2 106 225 РФ, В22Д11/04. Способ подготовки к работе кристаллизатора /А.Е Титлянов, А. Г. Радюк, С. П. Бокарев и др. (РФ). -№ 96 110 846- заявлено 24.05.96- опубл. 10.03.98, Бюл.№ 7.
  41. Восстановление мест износа узких стенок кристаллизаторов путем нанесения газотермических покрытий / А. Е. Титлянов, А. Г. Радюк, А. Е. Глебовский и др. Тр. VIIконгресса сталеплавильщиков. -М, -2003. -С.606−607.
  42. Пат. 2 119 404 РФ, В22Д11/04. Способ восстановления рабочих стенок кристаллизатора / А. Е. Титлянов, А. Г. Радюк, В. И. Савченко и др. (РФ). -№ 97 110 760- заявлено 26.06.97- опубл. 27.09.98, Бюл.№ 27.
  43. А.Г., Титлянов А. Е., Гончаренко Д. А. Исследование влияния напыления и технологических параметров процесса непрерывной разливки стали на износ рабочей поверхности стенок кристаллизаторов // Упрочняющие технологии и покрытия. —2005. -№ 10. -С.51−56.
  44. А.Г., Титлянов А. Е., Гончаренко Д. А. Восстановление рабочей поверхности широких стенок кристаллизаторов без разборки с использованием газопламенного напыления // Сталь. -2005. -№ 9. -С.59−61.
  45. Восстановление кристаллизаторов путем нанесения газотермических покрытий / А. Г. Кобелев, А. Е. Титлянов, А. Г. Радюк и др. // Тр. между-народн. конф. -Волгоград, -2002. -С. 161−163.
  46. Восстановление кристаллизаторов путем нанесения газотермических покрытий / А. Г. Радюк, Н. В. Андросов, А. Ф. Копылов и др. // Сталь. -1998. -№ 7. -с.22−26.
  47. В.А. Тепловая работа машин непрерывного литья заготовок. -М.: Металлургия, 1988. -143 С.
  48. В.М., Карлинский С. Е., Беренов А. Д. Машины непрерывного литья слябовых заготовок. -М.: Металлургия, 1991.-272 С.
  49. MHHHCTmi ВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОУ В ПО Московский государственный iihci тут ста. m н ешчавовтехнологический ''университет)
  50. Аннотированный отчет, но НИРдоговор Л"2031−1 ift? от 19.0(., 201(2г>
  51. Разработка-и внедрение технологии восстановления мест «гжоса рабочих поверхностей широких ci сник путем нанесения i, а ¿-термических жяфыпи'!»
  52. Научный руководитель |емы. вел, научи. еоф .канд. -ехн. наук1. Л.Р.Л'И'П'ШКЖ
  53. Ответственный исполнитель ет, научи. сотр. канд. техн. наукjÇ-/kV1. А.Г. Радюк1. Москва 2004 годта S^Wо:л, ОН- /f
  54. На основании рабочего плана № 1 5--СТ -XII-2004−197 123 были проведены следующие мероприятия:
  55. Сотрудниками МИСиС и ремонтного завода было нанесено покрытие из никелевого сплава толщиной 0,4−0.5 мм на всю рабочую поверхность двух узких стенок, изготовленных из меди Ml Р,
  56. В РЦСО-2 опытные стенки были установлены в кристаллизатор R-7 сечением 250×1850 мм.
  57. В ККЦ-2 на УНРС-5 были установлены кристаллизатор R-7 (машина 10) с напыленными стенками и кристаллизатор R-3 (машина 9) с обычными стенками. Через них было разлито 11 плавок высокомарганцовистой стали марки 355JR.
  58. При осмотре напыленных стенок в РЦСО-2 после разборки кристаллизатора было установлено, что износ покрытия и стенок в углах нижней части составил 0.6−0,75 мм.
  59. На 5 плавках в слябах, отлитых на опытном кристаллизаторе, отмечено меньшее количество продольных или поперечных трещин по сравнению со слябами, полученными на обычном кристаллизаторе R-3. установленном на машине 9.
  60. Начальник РЦСО-2 Начальник участка разливки К Начальник группы разливки инженерного центра1. Елфимов В.Н.1льин Ю.А.
  61. Ведущий научный сотрудник Старший научный сотрудник1. АКТпо оценке качества металла после прокатки в Дании, разлитого через кристаллизатор с газотермическим покрытием на рабочей поверхности узких стенок в ККЦ-2 ОАО «НЛМК»
  62. В результате прокатки на «Данстил» слябов сечением 250×1850 мм из высокомарганцовистой стали БЗЗЗЖ, разлитой на УНРС-5 19.03—20.03.05, установлено следующее.
  63. Прокатано 1737,8 т металла, разлитого на машине № 9 через обычный кристаллизатор. Всего отсортировано 74,8 т, в т. ч. по продольным трещинам 28,2 т, поперечным трещинам по складке — 33,5 т, поперечным трещинам -13,1 т.
  64. И.о. начальника ККЦ—2 Начальник участка разливки ККЦ—2 Начальник группы разливки ИЦ Ведущий научный сотрудник Ведущий научный сотрудник
  65. В. М. Елфимов В.Н. Копылов А. Ф. Титлянов А.Е. Радюк А.Г.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!