Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ

В условиях роста требований к качеству непрерывно литой заготовки и увеличения производительности в данной работе предложены пути повышения надежности работы привода качания кристаллизатора, которые в свою очередь позволят предотвратить аварийные ситуации и потери качества готовой продукции....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Смирнов, А.Н., Антыкуз, О.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2009
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31547
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ / А.Н. Смирнов, О.В. Антыкуз // Металл и литье Украины. — 2009. — № 1-2. — С. 57-61. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-31547
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-315472012-03-10T12:46:44Z Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ Смирнов, А.Н. Антыкуз, О.В. В условиях роста требований к качеству непрерывно литой заготовки и увеличения производительности в данной работе предложены пути повышения надежности работы привода качания кристаллизатора, которые в свою очередь позволят предотвратить аварийные ситуации и потери качества готовой продукции. 2009 Article Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ / А.Н. Смирнов, О.В. Антыкуз // Металл и литье Украины. — 2009. — № 1-2. — С. 57-61. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0497-2627 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31547 621.746 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	В условиях роста требований к качеству непрерывно литой заготовки и увеличения производительности в данной работе предложены пути повышения надежности работы привода качания кристаллизатора, которые в свою очередь позволят предотвратить аварийные ситуации и потери качества готовой продукции.
format	Article
author	Смирнов, А.Н. Антыкуз, О.В.
spellingShingle	Смирнов, А.Н. Антыкуз, О.В. Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ Металл и литье Украины
author_facet	Смирнов, А.Н. Антыкуз, О.В.
author_sort	Смирнов, А.Н.
title	Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ
title_short	Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ
title_full	Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ
title_fullStr	Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ
title_full_unstemmed	Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ
title_sort	комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов мнлз
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31547
citation_txt	Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ / А.Н. Смирнов, О.В. Антыкуз // Металл и литье Украины. — 2009. — № 1-2. — С. 57-61. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT smirnovan kompleksnyjkontrolʹparametrovkačaniâkristallizatorovmnlz AT antykuzov kompleksnyjkontrolʹparametrovkačaniâkristallizatorovmnlz
first_indexed	2025-07-03T11:58:58Z
last_indexed	2025-07-03T11:58:58Z
_version_	1836626937002328064
fulltext	��МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 1-2’2009 УДК 621.746 А. Н. Смирнов, О. В. Антыкуз (ГВУЗ «ДонНТУ») Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ В условиях роста требований к качеству непрерывно литой заготовки и увеличения производительности в данной работе предложены пути повышения надежности работы привода качания кристаллизатора, которые в свою очередь позволят предотвратить аварийные ситуации и потери качества готовой продукции 1 .1. ( ): 1 – ; 2 – ; 3 – ; 4 – ; 5 – ; 6 – Рис. 1. Электромеханический привод механизма качания кристаллизатора (синусоидальные движе- ния): 1 – привод механизма качания; 2 – система рычагов; 3 – стол качания кристаллизатора; 4 – непре- рывнолитая заготовка; 5 – водоохлаждаемый кристаллизатор; 6 – места установки акселерометров О дним из обязательных функ- циональных элементов, обес- печивающих эффективную раз- ливку стали на МНЛЗ, является возвратно-поступательное движение кристаллизатора, предотвращающее прилипание твердой корочки к его поверхности. Однако, как известно, в процессе качания кристаллизатора на поверхности заготовки образуются углубления, расположенные перпендикулярно движе- нию заготовки, называемые в литературе «следами качания» [1-3]. Принято считать, что следы качания появляются только тогда, когда на вектор линейной скорости вытягивания заготовки накладывается другой вектор, соответствующий закономерно изменяющемуся по направлению движению кристаллизатора [4, 5]. Соответственно глубина проникновения следов кача- ния в тело заготовки зависит от параметров качания кристаллизатора и марки стали. В основании следов качания велика вероятность зарождения поперечных трещин. До последнего времени в металлургической прак- тике наибольшее распространение получили механиз- мы качания кристаллизатора с электромеханическим приводом, обеспечивающие синусоидальный закон кача- ния (рис. 1). Основными причинами широкого рас- пространения синусоидального режима качания с электромеханическим приводом, видимо, являются прос- тота в изготовлении и низкая стоимость эксцентриков (в сравнении со сложнопрофильными кулачками для обеспечения несинусоидальных режимов качания с использованием электромеханического привода) и несложной системой управления электродвигателем. Между тем, работа электромеханической системы качания кристаллизатора сопряже- на с динамическими нагрузками на все элементы системы, что, в конечном счете, может привести к нарушению заданного закона движения кристаллизатора и появле- нию различного рода биений. Не- стабильная работа механизма кача- ния кристаллизатора сказывается на качестве поверхности заготовки (глубина «следов качания» и обра- зование поперечных трещин), подаче ШОС между контактирующими по- верхностями заготовки и стенками кристаллизатора, и, следовательно, на вероятность возникновения «при- липания» корочки заготовки к стен- ке кристаллизатора и возникновение прорывов. Как правило, текущий мониторинг параметров осцилляции механизма качания кристаллизатора на отечественных МНЛЗ не выполняется (контроль функционирования механизмов качания и их состояния осуществляется чаще всего во время ремонтов путем диагностики движущихся частей). Следовательно, свое- временное вмешательство в работу механизма качания со стороны обслуживающего персонала практически невозможно. Достаточно часто это приводит к снижению качества поверхности и подповерхностных зон отливае- мой заготовки, а также к прорывам, причиной которых является прилипание корочки к стенкам кристаллизатора. В настоящей работе выполнены сравнительные измерения параметров осцилляции (частота качания кристаллизатора, амплитуда качания, законы перемеще- ния, скорости и ускорения движения кристаллизатора) на слябовых, блюмовых и сортовых машинах непрерывного литья заготовок. Результаты измерений положены в основу оценок возможных оклонений парметров качания кристаллизатора от номинальных. Измерения выполнялись с использованием мик- ропроцессорного анализатора спектра вибрации 795М (частотный диапазон 0,7-1,0 тыс. Гц) и цифрового вибро- анализатора СД-21 (частотный диапазон 0,1-25,0 тыс. Гц). Информация о характере качаний кристаллизатора собиралась с помощью переносного пьезоэлектрическо- го датчика, устанавливаемого с помощью магнита не- посредственно на кристаллизаторе. В ходе исследований �� МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 1-2’2009 измерялись величина виброперемещения, виброскорости, виброускорения и частотный спектр колебаний. Пределы допускаемой относительной погрешности при измере- нии сигнала с пьезоэлектрического датчика для прибора 795М составляли не более (±10) %, а для прибора СД-21 – (± 1) %. Как показали многочисленные замеры, характер перемещения, скорости и ускорения при возвратно- поступательном движении кристаллизатора может быть близок к заданному (синусоидальному), а может существенным образом отличаться. Поскольку отклонения реального закона колебаний от заданного в определенной степени оказывают негативное влияние на работу механизма качания и на качество поверхности непрерывнолитой заготовки [6], в настоящей статье предпринята попытка обобщения некоторых наиболее часто встречающихся случаев таких отклонений. Закон перемещения кристаллизатора Закон перемещения кристаллизатора отображает, в большей степени, качественную картину движения и позволяет фиксировать только достаточно грубые отклонения от заданного закона колебаний. Так, на рис. 2, а представлена диаграмма, которая характеризует нормальную работу механизма качания в части обеспечения закона перемещения кристаллизатора. На рис. 2, б представлен характерный пример «подвисания» заготовки, а на рис. 2, в – движение кристаллизатора при износе кулачка. Закон скорости движения кристаллизатора Скорость движения кристаллизатора во времени представляется крайне важным параметром, поскольку кристаллизатор совершает перемещение относительно поверхности заготовки, которая, в свою очередь, также движется с определенной скоростью вниз. Фактически соотношением между скоростью движения заготовки и стенок кристаллизатора предотвращается прилипание твердой корочки к внутренней поверхности стенок кристаллизатора, а также обеспечивается затекание жидкой шлакообразующей смеси в зазор между заготовкой и стенками кристаллизатора. Рис. 2. Характерные виды диаграмм перемещения стола кристаллизатора (1 – кривая, полученная в результате измерений; 2 – «идеальная» кривая, рассчитанная по заданным амплитуде и частоте качания): а – нормальный сигнал; б – сигнал, характеризующий «подвисания» кристаллизатора; в - неудов- летворительное состояние механизма качания (один из эксцентриков обходился на валу) в б а ��МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 1-2’2009 Эффект прилипания твердой корочки к поверхности кристаллизатора удается предотвратить в том случае, когда обеспечивается такой режим качания, при котором происходит проскальзывание (опережение) кристаллизатора относительно заготовки при его дви- жении вниз. Время цикла опережения tN характеризуется тем, что в течение определенного отрезка движения твер- дая корочка формирующегося слитка испытывает сжимающие напряжения вследствие того, что кристаллизатор движется быстрее, чем заготовка. Соответственно возникающие в это время дефекты поверхности (растрескивания) могут «самозалечиваться». Для синусоидального закона качания кристаллизатора этот параметр определяют следующим выражением [7]: tN 60 arccos( ) 3,14 3,14 pV f S f . (1) Из уравнения (1) можно принять, что при синусоидальном режиме качаний для двух скоростей разливки Vр при одинаковой величине размаха хода кристаллизатора S невозможно настраивать постоянны- ми как время опережения, так и частоту качаний. Отсюда становится очевидной проблематика сохранения рациональных соотношений параметров времени и пути опережения при наблюдающихся на практике различных скоростях разливки. Это проблема усиливается при увеличении скорости разливки. На рис. 3 представлены наиболее характерные примеры диаграмм изменения скорости перемещения кристаллизатора. При хорошей настройке механизма качания реальный закон (синусоида) скорости переме- щения воспроизводится полностью адекватно (рис. 3, а). Между тем, реальный закон скорости перемещения крис- таллизатора может существенным образом изменяться по мере износа движущихся и опорных деталей механизма качания (рис. 3, б и 3, в). Не рассматривая причин такого рода отклонений в работе механизма качания, отметим, что они могут быть причиной серьезного ухудшения качества поверхности заготовки. Это следует объяснять тем фактом, что в случае искажения закона скорости перемещения кристаллизатора происходит отклонение величины времени опережения tN от оптимального значения, которое на практике стараются минимизиро- вать до определенного значения, так как шлак в это время не затекает между стенками кристаллизатора и заготовкой. Это, в конечном счете, приводит либо к прорывам металла под кристаллизатором, либо образованию поперечных трещин по «следам качания». В целом сигнал скорости перемещения крис- таллизатора представляется более информативным и Рис. 3. Характерные виды диаграмм скорости перемещения стола кристаллизатора (1 – кривая, полученная в результате измерений; 2 – «идеальная» кривая, рассчитанная по заданным амплитуде и частоте качания): а - хорошее состояние механизма качания; б - неудовлетворительное состояние меха- низма качания; в – аварийное состояние механизма качания а б в �0 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 1-2’2009 чувствительным в сравнении с сигналом перемещения. Сигнал скорости перемещения кристаллизатора позво- ляет достаточно оперативно реагировать на реальные условия формирования заготовки в процессе разливки. Управляющим фактором при этом может быть уменьше- ние скорости вытяжки заготовки. Безусловно, более широкие возможности по управлению процессом появляются при использовании гидравлического привода качания [8]. Закон ускорения перемещения кристаллизатора Закон ускорения перемещения кристаллизатора представляется весьма информативным в части фик- сирования различного рода динамических процессов, сопровождающих процесс возвратно-поступательного движения кристаллизатора. В первую очередь, это относится к различного рода биениям и ударам. Характерные диаграммы изменения закона ускорения перемещений кристаллизатора приведены на рис. 4. Так, диаграмма ускорения, приведенная на рис. 4, а, получена при работе нового механизма качания. Эта диаграмма свидетельствует о том, что в хорошо настроенном механизме качания сохраняется синусоидальный закон для ускорения. Между тем, в процессе работы механизма качания по мере износа движущихся частей в законе ускорения наблюдаются ярко выраженные биения (рис. 4, б и 4, в). Частота этих биений во много раз превышает частоту качания кристаллизатора. Судя по выполненным наблюдениям, такого рода биения соответствуют биениям в опорных узлах конструкции. При этом следует отметить, что биения с высокой частотой могут стимулировать завороты твердой корочки и развитие стоячих волн на поверхности металла в кристаллизаторе. Обобщая выполненные исследования, необходимо отметить, что процесс качаний кристаллизатора МНЛЗ с вибромеханическим приводом может характеризоваться достаточно сильной нестабильностью. Соответственно, при существенном отклонении параметров качания от заданого синусоидального закона может наблюдаться Рис. 4. Характерные виды диаграмм ускорения перемещений стола кристаллизатора (1 – кривая, полученная в результате измерений; 2 – «идеальная» кривая, рассчитанная по заданным амплитуде и частоте качания): а - хорошее состояние механизма качания; б и в- неудовлетворительное состояние механизма качания в б а �1МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 1-2’2009 ухудшение качества поверхности заготовки, а в определенных случаях – прорыв твердой корочки в кристаллизаторе. Наиболее чувствительным к различно- го рода нарушениям является сигнал ускорения качания кристаллизатора. В тоже время параметры закона качания кристаллизатора позволяют судить об обеспечении оптимального значения времени цикла опережения. Вывод В условиях роста требований к качеству непрерывно- литой заготовки и увеличения производительности необходимо обеспечить стабильность работы машин непрерывного литья заготовок. Одним из наиболее ответственных функциональных узлов МНЛЗ является кристаллизатор, совершающий возвратно-поступательные движения по определенному закону. Установлено, что для кристаллизаторов с электромеханическим приводом качания могут наблюдаться существенные отклонения от синусоидального закона перемещения, скорости и ускорения. Для повышения надежности работы привода качания кристаллизатора предлагается осуществлять непрерывный контроль осцилляции и, в случае необходимости, корректировать параметры разливки с целью предотвращения аварийных ситуаций и потери качества готовой продукции. ЛИТЕРАТУРА 1. Edward S. Szekeres, «Overview of mold oscillation in continuous casting», Iron and Steel Engineer, July 1996. – Р. 29-37. 2. Rossi I., «The continuous Casting Machine Comes of Age», AISE Yearly Proceedings, 1964. – P. 155-160. 3. Speith, K. G., and Bungeroth A., «Continuous Casting of Steel in Western Germany», Journal of the Iron and Steel Institute. – Vol. 182. – 1958 (10). – P. 158-161. 4. Влияние качания кристаллизатора на качество поверхности непрерывнолитых слябов / Э. Шюрман, Л. Фиге, Х.-П. Кайзер, Т. Кла- гес.– Чер. металлы. – № 22. – 1986. – С. 27-33. 5. Royzman S. Stresses due to oscillation marks in continuous solidifying slab: a mathematical model / Steel Technology International. – 1999. – P. 73-80. 6. Оценка параметров качания кристаллизатора МНЛЗ и их влияния на качество поверхности заготовки / А. Н.Смирнов, О. В. Антыкуз, А. Ю. Цупрун, Е. Ю. Жибоедов. – Металлургическая и горнорудная пром-сть. – 2006. – № 3. – С. 17-21. 7. Wolf M. Mold Oscillation Guidelines // Steelmaking Conference Proceedings. – 1991. – P. 51-71. 8. Development of New Mold Oscillation Mode for High-speed Continuous Casting of Steel Slabs. M. Suzuki, H. Mizukami, T. Kitagawa e.a, ISIJ International. – 1991. – Vol. 31 – № 3. – P. 254-261. УДК 621.745.55 С. В. Шлемко, С. В. Шостак, А. А. Кинаш, М. В. Епишев (ООО «НПКП Солотвин»), К. Е. Писмарев, В. В. Акулов, Г. Я. Довгалюк, А. А. Табия (ОАО «АМК») Разработка и оптимизация составов и технологии применения шлакообразующих и теплоизолирующих смесей для непрерывной разливки стали в условиях ОАО «АМК» Разработаны состав и технология применения шлакообразующих и теплоизолирующих смесей для непрерывной разливки стали в условиях ОАО «Алчевский металлургический комбинат»В технологическом процессе от выпуска металла из стале- плавильного агрегата до окон- чания непрерывной разливки стали, смеси выполняют комплекс важных функций: - защищают расплавленный металл от контакта с окружающей средой; - уменьшают потери тепла от зеркала металла в сталеразливочном и промковше, а также в кристаллизаторе МНЛЗ; - обеспечивают ассимиляцию неметаллических включений; - смазывают стенки кристаллизатора, уменьшая усилие вытягивания заготовки; - регламентируют теплоотвод от кристаллизующей- ся оболочки заготовки к стенкам кристаллизатора. Исходя из этого, применяющиеся смеси должны в максимальной степени соответствовать условиям разлив- ки – химическому составу стали, размерам и форме кристаллиза-тора, скорости разливки, степени защиты струи металла, составу и свойствам огнеупорных изделий и материалов. Следует учитывать сложный характер работы шлакообразующих смесей в промковше и кристаллиза- торе МНЛЗ, что связано с широким интервалом рабочих температур, периодическим изменением химического состава, образующегося по ходу разливки шлака, а следовательно и изменением его свойств. Особо неблагоприятные условия возникают в кристаллизаторе

Комплексный контроль параметров качания кристаллизаторов МНЛЗ

Репозитарії

Схожі ресурси