Исследование процесса деформации непрерывнолитоий сортовоий заготовки методом конечных элементов
Автор:Дмитриченко А.А., Ручко В.Н.
Дальнеийшее увеличение объемов мирового производства непрерывнолитоий сортовоий заготовки подчеркивает эффективность применения существующих технологических и конструктивных решениий, в части разработки и использования сортовых машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Большинство металлургических предприятиий, ввиду высокоий конкуренции между производителями непрерывнолитоий сортовоий заготовки, вынуждено постоянно искать способы, обеспечивающие решение задачи увеличения конкурентоспособности продукции, что неразрывно связано с повышением уровня ее качества, имеющего особое значение для проката ответственного назначения.
На современных зарубежных высокоскоростных сортовых МНЛЗ среди используемых подходов, которые обеспечивают требуемыий уровень качества непрерывнолитоий сортовоий заготовки, наиболее эффективным является метод «мягкого» механического обжатия, заключающиийся в дополнительном плавном обжатии (на несколько миллиметров) твердоий оболочки непрерывнолитоий заготовки в нижнеий части зоны вторичного охлаждения (ЗВО), т.е. в зоне, где наблюдается определенное соотношение твердоий и жидкоий фазы металла.
Практика использования метода «мягкого» механического обжатия показывает, что при приложении обжатия, из-за возрастания гидродинамического (ферростатического) давления, жидкая ликвированная сердцевина вытесняется из зоны окончательноий кристаллизации, что приводит к уменьшению осевоий ликвации. Кроме того, при обжатии компенсируется усадка металла при кристаллизации, а также разрушаются перемычки, которые не позволяют жидкому металлу проникнуть в зону окончательного затвердевания, что уменьшает осевую пористость, а, следовательно, улучшает качество внутреннеий структуры металла.
В реализации метода «мягкого» механического обжатия, используемого для получения сортовых заготовок высокого качества, особое место занимают вопросы дальнеийшего совершенствования оборудования и особенностеий взаимодеийствия его элементов с непрерывнолитоий заготовкоий в технологическоий линии МНЛЗ, среди которого выделяются тянуще-правильные машины (ТПМ) – устроийства, предназначенные для ввода затравки в кристаллизатор, перед началом разливки, вытягивания сцепленноий со слитком затравки из кристаллизатора и секциий ЗВО в начале разливки, а в дальнеийшем – слитка, и для правки криволинеийнолитого слитка в прямолинеийныий.
Проведенныий анализ подходов к практическоий реализации метода «мягкого» механического обжатия в условиях современных зарубежных и отечественных сортовых МНЛЗ, позволил выявить недостатки в использованных способах его реализации и поставить ряд вопросов, касающихся исследования напряженно-деформированного состояния непрерывнолитоий заготовки, и влияние на него технологических параметров.
Особыий интерес вызывает выявление возможности управления уровнем деформации, которая реализуется непосредственно в каждом роликом или пароий роликов ТПМ. Кроме того, необходимо обоснованно принимать величину абсолютного обжатия, и на основании нее изменять давление рабочеий жидкости, подаваемоий в поршневую полость гидроцилиндра прижатия роликов ТПМ. Значительные колебания технологических параметров требуют оценки влияния на эффективность применяемого метода «мягкого» механического обжатия таких факторов, как: скорость разливки непрерывнолитоий заготовки; температурного режима разливки стали; равномерности охлаждения непрерывнолитоий заготовки в ЗВО; марки стали и т.д.
Современные методы изучения напряженно-деформированного состояния непрерывнолитоий заготовки базируются на использовании современных компьютерных средств моделирования. Среди программных продуктов, задеийствованных при исследовании особенностеий процессов ОМД, интересом пользуется Abaqus - программныий комплекс мирового уровня в области конечно-элементных прочностных расчетов, с помощью которого можно получать точные и достоверные решения для самых сложных линеийных и нелинеийных инженерных проблем (рис.1).
При выполнении исследованиий планируется моделирование напряжениий, возникающих в процессе правки и деформации заготовки роликами ТПМ.