Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка и исследование малоприбыльного слитка с прямой конусностью стенок для производства сортового проката

Диссертация: Разработка и исследование малоприбыльного слитка с прямой конусностью стенок для производства сортового проката
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Процесс отливки и формирования стального слитка сопровождается одновременным протеканием большого количества теплофизических, гидродинамических, химических и других процессов, приводящих к возникновению различных видов его неоднородности. Значительное развитие дефектов может привести к последующей отбраковке металлопроката. В условиях конкурентной борьбы между металлургическими предприятиями… Читать ещё >

Разработка и исследование малоприбыльного слитка с прямой конусностью стенок для производства сортового проката (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Развитие физической неоднородности в процессе кристаллизации стального слитка
    • 1. 1. Физическая неоднородность слитка, явление усадки стали
    • 1. 2. Типы слитков, применяемых для получения металлопроката
    • 1. 3. Влияние геометрических и технологических параметров на развитие усадочной раковины в слитках

Значительный рост производства стали и высокие требования, предъявляемые к стальным изделиям, в значительной степени связаны с качеством стальных слитков. С разработкой новых видов техники повышаются требования к качеству изделий из проката, что в свою очередь вызывает необходимость в эффективных технологиях, снижающих физическую, химическую и структурную неоднородность слитков.

Процесс отливки и формирования стального слитка сопровождается одновременным протеканием большого количества теплофизических, гидродинамических, химических и других процессов, приводящих к возникновению различных видов его неоднородности. Значительное развитие дефектов может привести к последующей отбраковке металлопроката.

Проблемой получения качественных стальных слитков занимались и занимаются в настоящее время ряд российских и иностранных учёных — Н. И. Хворинов, В. А. Ефимов, С. И. Жульев, A.M. Столяров и многие другие. Их работы показывают, что получение однородного по химическому составу слитка является сложной задачей. Большое влияние на степень развития различных видов неоднородности оказывает геометрия слитков (конусность, отношение высоты к среднему диаметру) и технологические параметры их разливки. Так с увеличением H/D слитка в нем значительное развитие получает физическая неоднородность, а химическая неоднородность уменьшается, при уменьшении H/D из-за большего диаметра слитка химическая неоднородность развита сильнее, а физическая слабее. Увеличение конусности уменьшает количество осевых дефектов слитка, вызванных усадкой стали.

В условиях конкурентной борьбы между металлургическими предприятиями актуальной является задача повышения качества металлопроката и снижения себестоимости металлопродукции. Одним из путей решения этой задачи являются меры по повышению выхода годного, снижению отходов металла на всех стадиях его производства.

В связи с вышесказанным, усовершенствование геометрии слитка, применение для этого современных компьютерных систем математического моделирования, оптимизация параметров слитка до сих пор не потеряла своей актуальности и в прокатном производстве. Результатами такого усовершенствования может стать увеличение выхода годного, снижение затрат и повышение качества сортового проката и изделий из него.

Цель работы: повышение выхода годного при производстве сортового проката конструкционных марок сталей диаметром до 200 мм.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1) разработаны параметры слитков с прямой конусностью граней и малой (7 — 9%) величиной головной обрези и изложницы для их производства;

2) исследовано строение реального малоприбыльного слитка и его усадочные дефекты;

3) разработана технология эффективного утепления головной части слитка и рассчитана тепловая работа прибыли.

4) математическим моделированием выявлены параметры усадочных дефектов и напряженное состояние металла при затвердевании слитка предложенной геометрии;

Практическая ценность. Предложен, исследован и внедрен в производство новый слиток для сортового проката конструкционных марок сталей, диаметром до 200 мм, позволяющий снизить величину головной обрези до 7% и стабилизировать химический состав металла по концам проката.

Разработана, изготовлена и внедрена в производство новая изложница с прямой конусностью стенок и эффективным утеплением головной части, без прибыльной надставки, что сократило трудоемкость сборки-разборки литейной канавы на 30%.

Научная новизна.

S выявлены параметры усадочных дефектов, распределение лидирующих элементов и кристаллическое строение малоприбыльного прокатного слитка с прямой конусностью граней;

S математическим моделированием определены закономерности развития усадочных дефектов при различных температурах разливки, объемах прибыльной части в слитке с прямой конусностью граней для сортового проката;

S впервые установлено отсутствие положительной ликвации по сечению подприбыльной части нового слитка.

Внедрение усовершенствованной технологии получения стальных слитков на ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» (г. Волгоград) дало экономический эффект 7 292 тыс. руб. (доля автора составила 25%) за счет повышения выхода годного металла в прокат.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 5 международных конференциях (Самара 2004 — 05гг., Магнитогорск 2005 г., Казань 2006 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях ВолгГТУ (2003;г2006 гг.). Диссертационная работа выполнена в рамках проекта Министерства промышленности, науки и технологии 6/354−03 «Разработка технологии производства металлургических заготовок повышенной однородности для изделий машиностроения» (2003 г.) по распоряжению № 3.900/41−68 от 26.03.2003.

Выводы.

1) Разработаны параметры и изготовлена оснастка для производства малоприбыльных слитков с обратной конусностью массой 5,9 — 7,08 т, для сортового проката диаметром 6 — 200 мм, конструкционных марок стали.

2) Выявлены структурные и ликвационные параметры, характеризующие качество металла новых слитков с прямой конусностью.

3) Математическим моделированием определены закономерности развития усадочных дефектов при различных температурах разливки и объемах прибыли в слитках с прямой конусностью.

4) Разработана новая схема утепления головной части слитка креплением утепляющих плит ПВК в верхней узкой части внутренней полости изложницы, что обеспечило снижение головной обрези на 4%.

5) Рассчитана тепловая работа прибыльной части изложницы с прямой конусностью (без прибыльной надставки) и разработана технология эффективного утепления зеркала расплава в изложнице.

6) Разработана и внедрена технология прокатки сорта диаметром 6 — 200 мм из конструкционных марок стали.

7) Определена минимальная величина укова равная 10, обеспечивающая устранение усадочных раковин максимальным диаметром 4,2% от диаметра слитка.

8) Впервые установлено отсутствие положительной ликвации углерода, серы и фосфора в верхней подприбылыюй части нового слитка, что обеспечивает однородность состава и свойств сортового проката по концам.

9) Внедрение на ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» слитков с прямой конусностью для сортового проката повысило выход годного на 4,0%. Экономический эффект на опытно-промышленной партии проката составил 7,292 млн руб.

6.3 Заключение.

При прокате опытных слитков на передельную заготовку установлено, что вторичная усадочная раковина частично заваривается. Предварительный ультразвуковой контроль показал наличие внутренних дефектов, располагающихся по оси заготовок, протяженность которых не превышала 2,5 мм. Величина укова составляет 6,01.

Использование «перевернутого» слитка для сортового проката 0 120 -200мм на 11 слитках позволяет сократить величину головной обрези на 6,3% (с 13,3% до 7%).

Исследования головной обрези передельной заготовки показали, что ее величину можно сократить с 900 до 500 мм. Соответственно объем прибыльной части слитка можно уменьшить с 9,3 до 7%.

Вторичная усадочная раковина, имеющая значительное развитие по длине (38,0%) и 4,2% от диаметра, гарантированно заваривается, при получении сортового проката при укове — 10 и более.

Отсутствие положительной ликвации углерода, серы и фосфора в верхней подприбыльной части нового слитка обеспечивает однородность состава и свойств сортового проката по концам, химическая однородность по углероду, сере и фосфору повысилась в 1,7, 1,2 и 1,6 раза.

Макроструктура проката сплошная и не имеет следов вторичной усадочной раковины, ультразвуковой контроль внутренних дефектов не выявил.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.А. Разливка и кристаллизация стали. М., Металлургия, 1976. 552 с.
  2. В.А. Стальной слиток. Под ред. Доброхотова Н. М. М.: ГНТИЛЧЦМ, 1961.356 с.
  3. В.А. Теоретические основы разливки стали. Изд-во АН УССР, 1961. 180 с.
  4. Металлургия стали. Под ред. В. И. Явойского, Г. Н. Ойкса. М., Металлургия, 1973.816 с.
  5. М.И., Строганов А. И., Смирнов Ю. Д., Охримович Б. П. Качество слитка спокойной стали. М., Металлургия, 1973. 408 с.
  6. В.Г., Еднерал Ф. П., Кудрин В. А., Якушев A.M. Общая металлургия. М., Металлургия, 1967.424 с.
  7. Е.М. Теплофизические закономерности затвердевания стальных слитков. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Горький, 1984.369 с.
  8. С.И. Оптимизация процессов производства кузнечных слитков для поковок ответственного назначения с использованием САПР-технологии. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Волгоград, 1991.372 с.
  9. С.И. Исследование процесса затвердевания осевой зоны крупного слитка спокойной стали. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1978. 161 с.
  10. Ю.А. Стальное литьё. М.: Металлургиздат, 1948. П. Беккиус К. Образование горячих трещин в литой стали с металлургической точки зрения. 24-й международный конгресс литейщиков 19−24 августа 1957 г. в Стокгольме. М.: Машгиз, 1960.
  11. Г. И. Механика сплавов при кристаллизации слитков и отливок. М.: Металлургия, 1977. 160 с.
  12. Д.А., Крупман Л. И., Максименко Д. М. Усадочные раковины в стальных слитках и заготовках. М., Металлургия, 1983. 136 с.
  13. Е.М. Затвердевание стальных слитков. М., Металлургия, 1982. 168 с.
  14. Разливка стали в изложницы и качество слитка. Тематический сборник научных трудов. М., Металлургия, 1984. 56 с.
  15. Разливка стали в слитки и их качество. Тематический отраслевой сборник № 5. М.: Металлургия, 1976. 144 с.
  16. Разливка стали в слитки. Сб. науч. тр. / АН УССР. Ин-г пробл. литья. Киев, 1987. 108 с.
  17. Разливка стали. Под общ. ред. В. И. Баптизманского. Киев-Донецк, Вища школа, Головное изд-во, 1977. 200 с.
  18. Fisher G.A. Transaction A.S.T. М., 1962, v. 62, p. 1137.
  19. А.И. Кристаллизация металлов и сплавов под давлением. М.: Металлургия, 1977. 152 с.
  20. М.Е. Методика исследовании металлов и обработки опытных данных. М., Металлургиздат, 1952. 444 с.
  21. В.Т. Теория двухфазной зоны металлического слитка. М.:1. Металлургия, 1987. 224 с.
  22. В.М. Снижение брака в сталеплавильном производстве. М.,
  23. Металлугриздат, 1959.142 с.
  24. К.П., Баранов А. А. Металлография. М., Металлургия, 1970. 256 с.
  25. Matuschka В. Arch. f. d. Eisenhiittenwesen, 1929, № 2. S. 405
  26. Standish N. A review of the bottom cone of inclusions of steel ingots. Iron and steel. 1969. № 12. p. 354−360.
  27. Сталеплавильное производство. Справочник. Том I. Под общ. ред. A.M. Самарина. М., Металлургия, 1964. 528 с.
  28. Сталеплавильное производство. Справочник. Том II. Под общ. ред. A.M. Самарина. М., Металлургия, 1964. 1040 с.
  29. С.И., Зюбан Н. А. Производство и проблемы качества кузнечного слитка: Монография / ВолгГТУ. Волгоград, 2003. — 168с.
  30. А.И. Теория затвердевания отливки. М.: ГНТИМСЛ, 1960.436 с. ЗЬВейник А. И. Теплообмен между слитком и изложницей. М.: Металлургиздат, 1959.358 с.
  31. А.П. Металловедение. М: Металлургия, 1977. 648 с.
  32. .Б. Затвердевание и неоднородность стали. Москва, Ленинград, ГНТИЛЧЦМ, 1950. 228 с.
  33. Дефекты стали. Справ, изд. / Под ред. Новокщеновой С. М., Виноград М. И. М., Металлургия, 1984.199 с.
  34. Дефекты в металлах. Справочник. атлас М.: «Русский университет», 2002, 360 с.
  35. П.В. Совершенствование ковки крупных поковок. Л.:
  36. Машиностроение, 1975. 342 с.
  37. В.И. Разработка слитка новой конфигурации для полых длинномерных изделии ответственного назначения. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. М.: 1990. 214с.
  38. Совершенствование процессов ковки крупных поковок. Свердловск: изд-во «Уральский рабочий», 1967.
  39. Совершенствование технологии разливки стали в изложницы. Тематический сборник научных трудов. М.: Металлургия, 1986. 72 с.
  40. Л.С., Трухов А. П. Напряжения, деформации и трещины в отливках. М.: Машиностроение, 1981.199 с.
  41. Н.М., Лейтес А. В. Трещины в стальных слитках. М.:1. Металлургия, 1969. 112 с.
  42. С.Я., Казачков Е. А. Слитки для крупных поковок. М., Металлургия, 1973. 248 с.
  43. Ковка крупных поковок. Под ред. Трубина В. Н., Шелехова В. А. М.: Машиностроение, 1965.296 с.
  44. Ковка крупных поковок. Результаты исследования технологических режимов. Под ред. В. Н. Трубина, И. Я. Тарновского. М.: ГНТИМЛ, 1962. 224 с.
  45. Слитки удлиненные для прессовых поковок. Выбор и рекомендации по применению. Руководящий технический материал. РТМ 3 — 617 — 74. 1975. 26 с.
  46. U. Kypett. Влияние ликвации и степени укова на механические свойства крупных стальных поковок. Stahl u Eisen, 1941, № 45 и 46. С. 1013−1042.
  47. Н. Н. Король В.В., Радя B.C. Справочник по разливке черных металлов. М., Металлургия, 1981. 240 с.
  48. Вопросы теории и практики разливки стали в изложницы.
  49. Тематический сборник научных трудов. М., Металлургия, 1988. 56 с.
  50. Выплавка стали и производство стальных отливок. Сборник научных трудов. Под ред. И. Р. Крякина, А. Н. Горожанкина. М., Отдел научно-технической информации, 1960.132 с.
  51. Я.Е., Мизин В. Е. Инокулирование железоуглеродистых расплавов. М., Металлургия, 1993.416 с.
  52. Я.Л., Саксонов Л. Г., Соколовский Л. О., Торбочкин Л. И. Изложницы для слитков легированных сталей. М.: ГНТИЛЧЦМ, 1963. 192 с.
  53. Дуб B.C., Макарычева Е. В., Макаров И. И. Крупный слиток настоящее и будущее // Электрометаллургия, 1999. № 5. С. 22−30.
  54. Н.Ф., Власов Н. Н., Король В. В. Разливка стали. М., Металлургия, 1975.200 с.
  55. Ф.П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М.:1. Металлургия, 1977. 488 с.
  56. Р.И., Жмакин Н. П., Шуб Л.И. Расчеты процессов литья. Минск, Вышэйшая школа, 1977.264 с.
  57. В.А. и др. Машинные исследования порообразования при кристаллизации трёхкомпонентных сплавов в двухмерной области // Известия АН СССР. Металлы, 1980. № 1. С. 74−79.
  58. В.А., Колодкин В. М., Бакуменко С. П. и др. О механизме образования пор при кристаллизации сплавов // Известия АН СССР. Металлы, 1986. № 3. С. 61−65.
  59. В.М. Производство стали. М., ГНТИЛЧЦМ, 1950. 366 с.
  60. М.И., Кульбацкий А. П. Разливка стали. М.: ГНТИЛЧЦМ, 1957. 212с.
  61. Л.В. Создание новых научных принципов упрочнения железоуглеродистых сплавов на основе развития теории кристаллизации и мнкроликвации. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Волгоград, 2002. 36 с.
  62. А.Б., Выгоднер Л. Ф., Каменский Л. А. Новые технологические процессы получения качественных кузнечных слитков. М., Металлургия, 1983. 112 с.
  63. Н.П., Николайчик Е. Н. Повышение стойкости изложниц на машиностроительных заводах. М.: Металлургия, 1974. 160 с.
  64. Г. Н., Иоффе Х. М. Производство стали. М., Металлургия, 1969. 520 с.
  65. Оптимизация металлургических процессов. Выпуск пятый. М.: Металлургия, 1971. 327 с.
  66. Передовой опыт производства стали, сё внепечной обработки, разливки в слитки, отливки и получение кузнечных заготовок. Региональная научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Волгоград, 1988. 156 с.
  67. Ю.А. Формирование слитка. М., Металлургия, 1977.160 с.
  68. A.M. Конвекция и кристаллизация металлического расплава в слитках и иепрерывнолнтых заготовках. М., Металлургия, 1993. 144 с.
  69. А.А., Ларионов В. И. Плавка и разливка стали / Под общей ред. А. П. Липницкого. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1982. 66 с.
  70. Г. А. Производство стали. М., Металлургия, 1982. 496 с.
  71. В.Д., Иодковский С. А., Киселев В. И. Эффективность многоструйнон разливки металла на кузнечные слитки // Сталь, 2004. № 12. С. 46−48.
  72. Стальной слиток. Сборник трудов первой всесоюзной научно-технической сессии по стальному слитку. Под. ред. Н. Т. Гудцова. М.:75. ГНТИЛЧЦМ, 1952.336 с.
  73. Г. А., Жмакин Н. П. Охлаждение отливки в комбинированной форме. М., Машиностроение, 1969. 136 с.
  74. Ю.М. Ковка полых заготовок // Сталь, 2002. № 9. С. 72−74.
  75. С.Л., Кафаров В. В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: Учеб. пособие для хим.-техн. спец. вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1985. 327 с.
  76. С.П., Гуляев Б. Б., Верховцев Э. В. Снижение отходов стального слитка. М., Металлургия, 1967. 220 с.
  77. Г. Ф. Формирование кристаллического строения отливок. Чистые металлы и однофазные сплавы. М., Машностроение, 1965. 256 с.
  78. Проблемы стального слитка. Сборник № 3. Институт проблем литья АН УССР. М., Металлургия, 1969. 424 с.
  79. Проблемы стального слитка. Сборник № 4. Институт проблем литья АН УССР. М., Металлургия, 1969. 648 с.
  80. Проблемы стального слитка. Сборник № 5. Институт проблем литья АН УССР. М., Металлургия, 1974. 808 с.
  81. Проблемы стального слитка. Сборник № 6. Институт проблем литья АН УССР. М., Металлургия, 1976. 496 с.
  82. Проблемы стального слитка. Сборник № 7. Институт проблем литья АН УССР. М., Металлургия, 1978. 256 с.
  83. Усадочные процессы в сплавах и отливках. Сборник научных трудов. Киев, Наукова думка, 1970. 364 с.
  84. Физико-химические воздействия на кристаллизацию стали. Сборник научных трудов. Киев, ИПЛ АН УССР, 1982. 156 с.
  85. М. Процессы затвердевания. Пер. с англ. под ред. А. А. Жукова и Б. В. Рабиновича. М.: Мир, 1977. 424 с.
  86. Процессы разливки, модифицирования и кристаллизации стали и сплавов. Часть I. Труды XI-ой Всесоюзной конференциям по проблемам слитка. Волгоград, 1990. 212 с.
  87. С.И., Зюбан Н.А. Влияние параметров изготовления крупных кузнечных елнтков на формирование оптимальной структуры осевой зоны
  88. Металлург, 2001. № 12. С. 38−39.
  89. В.Н., Коровин В. М., Варакии П. И. Крупные поковки для валов турбогенераторов. М., Машиностроение, 1968. 120 с.
  90. Л.Н. //Кузнечно-штамповое производство, 1967. № 3. С. 12−15.
  91. В.И. Повышение выхода годного металла в сталеплавильном производстве / В. И. Баптизманский, B.C. Коновалов, Е. И. Исаев. Киев, Техшка, 1984. 132 с.
  92. Я.М. Технология кузнечно-штампового производства. М.:
  93. Машиностроение, 1966. 600с.
  94. Передовой опыт производства стали, ее внепечной обработки, разливки в слитки и получения кузнечных заготовок. Межреспубликанская научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Волгоград, 1989. 168 с.
  95. Jl. Затвердевание и кристаллизация стальных слитков. Пер. с чешек, под ред. Кашина В. И. М., Металлургия, 1985. 248 с.
  96. Шпис X-И. Поведение неметаллических включений в стали при кристаллизации и деформации. Перев. с нем. М., Металлургия, 1971. 125 с.
  97. Повышение эффективности разливки стали в изложницы. Тематический сборник научных трудов. М., Металлургия, 1987. 88 с.
  98. А.Д. Расчет прибылей для отливок. М., МАШГИЗ, 1957. 56с. ЮЬПржибыл Й. Затвердевание и питание отливок. Пер. с чешек. Е. В. Иванова. М.: ГНТИМЛ, 1957. 288 с.
  99. Разливка стали в изложницы и качество слитка. Тематический сборник научных трудов. М., Металлургия, 1989. 80 с.
  100. Д.Г. Металлургическая наследственность стали. Учеб. пособие. Часть первая / ВолгГТУ, Волгоград, 2002. 68 с.
  101. В.Г., Лобанов В. И., Китаев Б. И. Теплофизика металлургических процессов. Учебник для ВУЗов. М.: Металлургия, 1982. 240 с.
  102. Е.Я., Пучкелевич Н. А. Теплофнзнческне свойства огнеупоров. Справочное изд. М.: Металлургия, 1982. 152 с.
  103. A.M. Суспензионная разливка. М., Металлургия, 1969. 184 с.
  104. И.К., Бровман М. Я. Производство крупных стальных слитков. М., Металлургия, 1980. 240 с.
  105. .А., Самохоцкий А. И. Металлургия, металловедение и конструкционные материалы. Учеб. для мех. и машиностроит. техникумов. -3-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1984. 256 с.
  106. А.В. Чугунные сталеразливочныс изложницы. М., Металлургия, 1989. 152 с.
  107. Н.И. Разработка системы автоматизированного выбора слитка с учётом его весовых, геометрических и структурных характеристик. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. Днепропетровск, 1993. 23 с.
  108. Н.И. Разработка системы автоматизированного выбора слитка с учётом его весовых, геометрических и структурных характеристик. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Днепропетровск, 1993. 187 с.
  109. Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. М., Мир, 1981. 520 с.
  110. Ю.Е. и др. Регрессионный анализ качества сталей и сплавов.
  111. М., Металлургия, 1976. 242 с.
  112. Ф.С., Арсов А. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методом планирования эксперимента. М., Машиностроение, 1980. 300 с.
  113. В.П., Захаров И. Н. Моделирование градиентных структурных состоянии в стальном слитке в ходе застывания // Известия вузов. Черная металлургия. -№ 10. -2003. С.52−56.
  114. С.И. Жульев, С. Н. Чекалин, К. Е. Титов. Осевые трещины в крупном стальном слитке марки 38ХНЭМФА массой 24,2 тонны. // Вестник Уральского государственного технического университета УПИ. Фундаментальные проблемы металлургии. — 2002. — № 5. — С. 12−14.
  115. Генеральный директор 00 «Мет!1. И. Жульев 2006 г.--«УТВЕРЖДАЮ--.Директор управления и стандартизации асный Октябрь» В. Г. Кнохин 2006 г. 1. ТЕХНИЧЕСКИЙ АКТ ВНЕДРЕНИЯ
  116. Внедрена технология произ- Повышен выход год- 7,292водства перевернутых слит- ного металла на 6,3%ков для производства сорто- вого проката 0<2ООмм
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!