Исследование процессов затвердевания слитка стали 20 массой 6,61 т

А.Н. Стяжин, В.Н. Стяжин, Д.В. Руцкий, С.А. Гузенков
Волгоградский государственный технический университет,
г. Волгоград


Обеспечение однородной структуры слитка является одной из наиболее важных целей при изготовлении проката в машиностроении[1].В промышленном производстве качество слитков определяется большой совокупностью технологических факторов, включающих условия выплавки, внепечной обработки и разливки металла, а также условия затвердевания металла в изложнице, такие как форма изложницы, материалы, из которых изготовлено утепление прибыли и др[2, 3].

В рамках проекта 2.1.2/9220 "Исследование фундаментальных процессов формирования структуры и свойств сверхкрупных металлоизделий в различных условиях кристаллизации больших масс металла" были исследованы два слитка стали 20 массой 6,61 и 7 тонн. С целью определения условий затвердевания осевых объемов металла исследуемых слитков проводили замеры температур наружной поверхности изложниц (схема термометрирования представлена на рисунке 1).

Описание: Термометрт в методFinal.jpg

а б

Рис. 1. Схема термометрирования слитков массой 7,0т (а) и 6,61т (б)

В соответствии с исходной геометрией слитка, изложницы и утепления в программном комплексе SolidWorks были построены две 3D модели. При содействии компании LVMFlow[4] было произведено моделирование процесса затвердевания.

Данные, полученные с помощью расчета достаточно точно совпадают с результатами термометрирования (на рис. 1 приведены данные для слитка массой 6,61 т). Кроме того, данный пакет позволяет рассчитать время полного затвердевания слитка, с большой достоверностью определить вероятность и место возникновения горячих трещин и оценить уровень напряжений.

а б в

Рис. 2 Результаты компьютерного моделирования слитка массой 6,61

а – зона образования горячих трещин

б – распределение главного максимального напряжения, кПа

в – время затвердевания, сек

Моделирование показало, что применение слитка массой 7 тонн с измененной геометрией прибыльной надставки, а также с улучшенным утеплением прибыли позволяет значительно снизить тепловой поток в верхней части изложницы, что способствует получению более равномерной структуры по сечению слитка и значительному уменьшению дефектов осевой зоны. Моделирование, в свою очередь позволяет значительно сэкономить как финансовые, так и временные затраты на проведении экспериментов, позволяя при этом определить не только время затвердевания слитка в изложнице, что само по себе является сложной задачей, но и выяснить влияние различных факторов на протекание процесса кристаллизации.

Список литературы

1. Фоменко. А.П., Руцкий Д.В., Шамрей В.А. Увеличение выхода годного металла на заводе «Красный октябрь» // Научные сообщения КДН: бюл. / Волгогр. клуб докторов наук. – Волгоград, 2004. - №13. – С.20 – 24.

2. Жульев С.И., Зюбан Н.А. Производство и проблемы качества кузнечного слитка: Монография / ВолгГТУ. – Волгоград, 2003. – 168с.

3. Зюбан Н.А. Влияние химической неоднородности на механические свойства поковок их слитков, полученных при различных условиях кристаллизации / Н.А. Зюбан, Д.В. Pуцкий, А.Н. Стяжин, А.В. Pазоpенов, К.Е. Титов // Технология машиностроения. 2009. № 8. С. 11-14.

4. http://Lvm.mkmsoft.ru


Назад к списку