5 Розрахунок і вибір форми технологічної осі

5.1 Базовий радіус мблз

При використанні радіальних і криволінійних МБЛЗ при переведенні злитка в горизонтальне положення його доводиться деформувати – розгинати. При розгині чи виправленні виникаючі в злитку напруги можуть перевищити межу міцності і привести до утворення різного роду тріщин. При цьому необхідно приймати до уваги сортамент, що відливається, перетин заготовки і умови охолодження злитка, тому що всі ці параметри визначають припустиму величину деформації металу.

У випадку радіальної машини розгин злитка, як правило, проводиться цілком у затверділому стані в одній точці.

Одним із способів запобігання утворенню дефектів при розгині злитка є при всіх інших рівних умовах збільшення радіуса кривизни, що дозволяє знизити величину деформації і її швидкість. На підставі досвіду експлуатації радіальних МБЛЗ і дослідження впливу величини і швидкості деформації при розгині на якість безперервного злитка ВО «Уралмаш» виробило практичні рекомендації для вибору мінімального базового радіуса радіальної МБЛЗ в залежності від товщини злитка, які представлені у таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 – Рекомендовані ВО «Уралмаш» значення базового радіусу радіальних МБЛЗ в залежності від товщини злитка

Товщина злитка	150	200	250	315	350	400
Базовий радіус	5	6	8	10	12	14

Однак, як показує досвід експлуатації радіальних установок, при розливанні різних марок сталей у ряді випадків доводиться знижувати швидкість розливання сталі через появу внутрішніх гарячих тріщин у металі при його розгині. Це обумовлено тим, що до точки розгину злиток приходить з температурою в його центральній частині, близькою до температури кристалізації. В області цих температур існує так званий високотемпературний інтервал крихкості, який характеризується різко вираженим «провалом» міцністних і пластичних властивостей металу. Для багатьох сталей він виявляється при температурах 1300 ⁰С і вище. Так, межа міцності вуглецевої сталі в температурному інтервалі крихкості знижується до 1 – 10 МПа. Тому для запобігання утворенню внутрішніх тріщин необхідно при розгині знижувати швидкість і величину деформації шарів металу, що знаходяться в температурному інтервалі крихкості [25].

Дослідження механічних властивостей сталі при 1300 – 1450 ⁰С дозволили одержати рівняння для оцінки припустимого базового радіуса технологічної осі МБЛЗ із розгином в одній точці в залежності від марки сталі, що розливається, і інтенсивності охолодження:

(5.1)

де – товщина злитка, м;

–швидкість витягування злитка, ;

– коефіцієнт кристалізації;

–величина припустимої деформації шарів металу в температурному інтервалі крихкості (для маловуглецевого, дрібнозернистого металу можна прийняти ; для средньовуглецевого і легованого металута для високовуглецевого і складнолегованого);

–коефіцієнт, що враховує інтенсивність охолодження злитка в ЗВО (; менше значення відноситься до помірної інтенсивності, більше – до високої).

Працюючі МБЛЗ та машини, які проектуються мають значення базового радіусу, яке відповідає цілому або половинному числу (5,5; 6; 7; 8,5 м тощо). Одержане по рівнянню 5.1 значення базового радіусу необхідно округляти до цілого або половинного числа по правилам округлення.

Слід зазначити, що в реальних умовах при визначенні R₀ необхідно коректувати швидкість розливання й інтенсивність охолодження для сталі конкретної марки.

Крім того, базовий радіус радіальної МБЛЗ вважається вибраним правильно, якщо металургійна довжина машини розрахована по базовому радіусу на 25% для сортових і блюмових МБЛЗ та на 10% для слябових перевищує металургійну довжину МБЛЗ, розраховану за часом повної кристалізації. Це необхідно для врахування можливого збільшення часу кристалізації у зв'язку з коливаннями швидкості та часу розливання.

Якщо вибраний радіус значно перевищує рекомендовані у таблиці 5.1 значення, або у разі намагання збільшити швидкість розливання необхідно вибирати не радіальну МБЛЗ, а значно сучаснішу криволінійну, з базовим радіусом розрахованим по рівнянню 5.1 та декількома точками правки.

Приклад 12. Визначити базовий радіус радіальної МБЛЗ для розливання високовуглецевих легованих сталей у заготовки перетином .

Приймаємо для даного сортаменту наступні вихідні дані: припустима деформація внутрішніх слоїв у температурному інтервалі крихкості ; інтенсивність охолодження – помірна,; швидкість витягання злитка; коефіцієнт кристалізації.

Базовий радіус складе:

При базовому радіусі МБЛЗ ділянка затвердіння (металургійна довжина) машини складе:

Повний час кристалізації заготовки перетином складе:

.

Необхідна мінімальна металургійна довжина при швидкості витягання злитка складе:

Отже, необхідно чи збільшити радіус машини, чи зменшити швидкість витягання злитка. Зберігаючи швидкість витягання злитка , тому що вона визначає продуктивність установки, приймаємо базовий радіус установки. При цьому радіусіскладе ≈ 19 м, що забезпечить запас довжини для можливого збільшення часу кристалізації на 18%. Як уже відзначалося, цей запас для квадратної заготовки повинен складати 25%, тому при експлуатації МБЛЗ і розливанні легованих марок сталі максимальна швидкість лиття не повинна перевищувати.

Приклад 13. Визначити базовий радіус та вибрати тип МБЛЗ для розливання маловуглецевого, дрібнозернистого металу у заготовки перетином .

Приймаємо для даного сортаменту наступні вихідні дані: припустима деформація внутрішніх слоїв у температурному інтервалі крихкості ; інтенсивність охолодження – помірна,; швидкість витягання злитка; коефіцієнт кристалізації.

Базовий радіус складе:

При базовому радіусі МБЛЗ ділянка затвердіння (металургійна довжина) машини складе:

Повний час кристалізації заготовки перетином складе:

.

Необхідна мінімальна металургійна довжина при швидкості витягання злитка складе:

Отже, необхідно чи збільшити радіус машини чи зменшити швидкість витягання злитка. Зберігаючи швидкість витягання злитка , тому що вона визначає продуктивність установки, приймаємо базовий радіус установки. При цьому радіусіскладе, що забезпечить запас довжини для можливого збільшення часу кристалізації більш ніж на 25%. У відповідності з таблицею 5.1 для товщини заготовки 116 мм рекомендується радіальна МБЛЗ з базовим радіусом до 5 м. Тому вибираємо не радіальну, а криволінійну МБЛЗ з базовим радіусом 3 м та декількома точками правки.