Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия

Проведены расчет и выбор коэффициента скорости кристаллизации для стали и алюминия в условиях использования технологии валковой разливки-прокатки, а также выполнен сравнительный анализ этих коэффициентов для затвердевания слитков при валковой разливке-прокатке металлов. Проведено розрахунок і вибір...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Металл и литье Украины
Date:	2013
Main Authors:	Ноговицын, А.В., Баранов, И.Р.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2013
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143749
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия / А.В. Ноговицын, И.Р. Баранов // Металл и литье Украины. — 2013. — № 7. — С. 14-17. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143749
record_format	dspace
spelling	Ноговицын, А.В. Баранов, И.Р. 2018-11-10T18:30:35Z 2018-11-10T18:30:35Z 2013 Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия / А.В. Ноговицын, И.Р. Баранов // Металл и литье Украины. — 2013. — № 7. — С. 14-17. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143749 621.771.23:669.71 Проведены расчет и выбор коэффициента скорости кристаллизации для стали и алюминия в условиях использования технологии валковой разливки-прокатки, а также выполнен сравнительный анализ этих коэффициентов для затвердевания слитков при валковой разливке-прокатке металлов. Проведено розрахунок і вибір коефіцієнта швидкості кристалізації для сталі та алюмінію в умовах використання технології валкового розливання-прокатки, а також виконано порівняльний аналіз цих коефіцієнтів в умовах тверднення злитків при валковому розливанні-прокатці металів. In this paper, a payment, and selection of the solidification rate coefficient for steel and aluminum, used in the casting roll technology rolling. Just a comparative analysis of the factors the rate of crystallization of steel and aluminum for the solidification of ingots and casting roll metals. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия Коефіцієнт швидкості кристалізації при двохвалковому розливанні-прокатці сталі та алюмінію Coefficient of crystallization speed twin-roll casting steel and aluminium Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия
spellingShingle	Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия Ноговицын, А.В. Баранов, И.Р.
title_short	Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия
title_full	Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия
title_fullStr	Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия
title_full_unstemmed	Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия
title_sort	коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия
author	Ноговицын, А.В. Баранов, И.Р.
author_facet	Ноговицын, А.В. Баранов, И.Р.
publishDate	2013
language	Russian
container_title	Металл и литье Украины
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
format	Article
title_alt	Коефіцієнт швидкості кристалізації при двохвалковому розливанні-прокатці сталі та алюмінію Coefficient of crystallization speed twin-roll casting steel and aluminium
description	Проведены расчет и выбор коэффициента скорости кристаллизации для стали и алюминия в условиях использования технологии валковой разливки-прокатки, а также выполнен сравнительный анализ этих коэффициентов для затвердевания слитков при валковой разливке-прокатке металлов. Проведено розрахунок і вибір коефіцієнта швидкості кристалізації для сталі та алюмінію в умовах використання технології валкового розливання-прокатки, а також виконано порівняльний аналіз цих коефіцієнтів в умовах тверднення злитків при валковому розливанні-прокатці металів. In this paper, a payment, and selection of the solidification rate coefficient for steel and aluminum, used in the casting roll technology rolling. Just a comparative analysis of the factors the rate of crystallization of steel and aluminum for the solidification of ingots and casting roll metals.
issn	2077-1304
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143749
citation_txt	Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия / А.В. Ноговицын, И.Р. Баранов // Металл и литье Украины. — 2013. — № 7. — С. 14-17. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT nogovicynav koéfficientskorostikristallizaciipridvuhvalkovoirazlivkeprokatkestaliialûminiâ AT baranovir koéfficientskorostikristallizaciipridvuhvalkovoirazlivkeprokatkestaliialûminiâ AT nogovicynav koefícíêntšvidkostíkristalízacíípridvohvalkovomurozlivanníprokatcístalítaalûmíníû AT baranovir koefícíêntšvidkostíkristalízacíípridvohvalkovomurozlivanníprokatcístalítaalûmíníû AT nogovicynav coefficientofcrystallizationspeedtwinrollcastingsteelandaluminium AT baranovir coefficientofcrystallizationspeedtwinrollcastingsteelandaluminium
first_indexed	2025-11-25T20:31:23Z
last_indexed	2025-11-25T20:31:23Z
_version_	1850521674764517376
fulltext	1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’20131� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 УДК 621.771.23:669.71 А. В. Ноговицын, И. Р. Баранов Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия Проведены расчет и выбор коэффициента скорости кристаллизации для стали и алюминия в условиях ис- пользования технологии валковой разливки-прокатки, а также выполнен сравнительный анализ этих коэффи- циентов для затвердевания слитков при валковой разливке-прокатке металлов. Ключевые слова: валковая разливка-прокатка, коэффициент скорости затвердевания, зона кристаллиза- ции-деформации, скорость разливки, фронт кристаллизации П роцесс формирования металлической полосы с использованием технологии валковой разливки- прокатки на валковых литейно-прокатных агре- гатах (ВЛПА) имеет некоторые отличия от фор- мирования тонкого слитка на машинах непрерывной разливки стали (МНРС)�� Главное отличие заключает- ся в том, что в валках-кристаллизаторах формирова- ние металлической полосы происходит за короткий период времени с очень высокой скоростью�� Время контакта металла с валками-кристаллизаторами за- висит от скорости разливки, которая в свою очередь зависит от состава разливаемого металла и толщи- ны получаемой полосы�� Если предположить отсутствие давления со сто- роны валков на формирующуюся ленту (нулевая деформация), то толщина ленты, получаемой мето- дом непрерывного литья на вращающихся валках- кристаллизаторах, зависит от интенсивности и про- должительности намораживания корок металла на валках�� Толщина намораживаемой металлической корки прямо пропорциональна коэффициенту ско- рости кристаллизации k ( = kδ τ , k – коэффициент кристаллизации, мм/с0,5; τ – время, с), который зави- сит от коэффициента теплопередачи между затвер- девающим металлом и валком-кристаллизатором, температуры поверхности валка, а также перегрева расплава, что является еще одной особенностью процесса валковой разливки-прокатки (в отличие от кристаллизации слитка, где на усредненный резуль- тат перегрев не сказывается)�� Для получения данных, максимально приближен- ных к практическим значениям, необходимо иметь максимально точное значение коэффициента ско- рости кристаллизации k в условиях ВЛПА для раз- ливаемых металлов�� В большинстве случаев определение коэффици- ента кристаллизации производят эксперименталь- ным путем и основано оно на расчетах по итогам полученной толщины металлической корки за оп- ределенный интервал времени [1]�� Это во многом обуславливает разброс получаемых результатов для одних и тех же марок металла, так как имеются различия в условиях кристаллизации металла�� Как показывают результаты многих эксперимен- тальных исследований [2, 3] интенсивность намер- зания металлической корки при контакте с бронзой, сталью и медью отличается незначительно и зави- сит в большей степени от состава кристаллизующе- гося сплава�� Поэтому в данной работе при выборе коэффициента кристаллизации в условиях техноло- гии валковой разливки-прокатки различие материа- лов рабочей поверхности бандажа валков-кристал- лизаторов, применяемых в условиях промышленных ВЛПА, не учитывали�� Значение коэффициентов кристаллизации для затвердевающих металлов в слитках (табл�� 1), полу- ченных экспериментальным путем, приведено в ра- ботах М�� Я�� Бровмана [4]�� Определить и выбрать коэффициент кристалли- зации металлов при валковой разливке-прокатке, к сожалению, на сегодняшний день довольно сложно в связи с крайне ограниченным количеством опуб- ликованных экспериментальных исследований�� Обу- словлено это прежде всего тем, что проведение подобных экспериментов приводит к необходимо- сти проникновения в рабочую технологическую зону установки ВЛПА для измерения параметров зоны кристаллизации-деформации, и соответственно, оп- ределения ключевого момента, которым является точка смыкания встречных фронтов кристаллиза- ции металла на валках-кристаллизаторах�� Подоб- ная процедура технически крайне затруднительна и требует соответствующего измерительного обору- дования�� Таблица 1 Значения коэффициента k для некоторых металлов и сплавов Металл k, м/с0,5, ×10-3 Углеродистые стали (2,7-3,6) Никель (3,7-3,8) Цинк (4,0-5,0) Латунь (типа Л63) (6,0-6,5) Алюминий (6,2-6,7) Магний (6,8-7,0) Медь (7,2-7,4) 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’20131� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 Одной из известных экспериментальных работ подобного рода является исследование, проведен- ное французским специалистом С�� Берковичи [5], сотрудником фирмы Pechiney�� Исследование прово- дили с целью оптимизации рабочих режимов эксплу- атации промышленной установки ВЛПА Jumbo 3C с двухвалковым кристаллизатором на примере непре- рывной разливки-прокатки чистого алюминия марки АА1050�� Технологически исследование параметров зоны кристаллизации-деформации представляло собой ввод в ходе разливки в зону кристаллизации удержи- ваемых термопар и тонких цилиндрических штифтов до момента смыкания фронтов кристаллизации�� Исследования осуществляли для двух значений толщины выходной полосы – 6 и 10 мм, использова- ли валки двух диаметров – 620 и 960 мм�� Результат (среднее значение) фиксировали в 6 различных точ- ках измерения по ширине полосы, равной 1100 мм�� Большинство измерений выполняли с увеличением скорости разливки до момента появления дефектов (прилипание к валкам, дефекты кристаллизации) на выходящей из валков-кристаллизаторов полосе�� Схема межвалкового пространства в процессе раз- ливки-прокатки согласно исследованию С�� Беркови- чи представлена на рис�� 1�� По результатам проведенного исследования С�� Берковичи представлены графики зависимости протяженности зоны кристаллизации от скорости разливки (рис�� 2)�� Таким образом, широкий спектр представлен- ных результатов в различных скоростных режи- мах ВЛПА дает возможность аналитическим путем получить наиболее точное значение коэффициен- та кристаллизации для разливаемого металла (в данном случае алюминия)�� Для этого с помощью предложенной и описанной ранее авторами [6] методики определения протяженности зоны крис- таллизации-деформации можно вычислить толщину корки затвердевшего алюминия на валке-кристал- лизаторе в момент смыкания со встречным фрон- том кристаллизации�� По полученным данным можно построить график экспериментальных значений тол- щин корок затвердевшего металла для имеющегося количества опытов С�� Берковичи, проведенных при различных параметрах валковой разливки�� Взяв за основу значения диапазона коэффициента скоро- сти кристаллизации алюминия для слитков (табл�� 1), представленных в работе М�� Я�� Бровмана [4], можно рассчитать и представить в графическом виде зна- чения толщин затвердевшей алюминиевой корки для разных значений коэффициента скорости за- твердевания (рис�� 3)�� По полученным результатам видно, что коэффи- циент скорости кристаллизации для алюминия при разливке с применением технологии валковой раз- Рис. 1. Схема межвалкового пространства по эксперименту С�� Берковичи [5]�� Сопло Е е а П ла ст ич ес ка я зо на Зона жидкого металла Фронт кристаллизации Солидус а – Длина контакта металла с валком Е - е Е – Деформация Рис. 2. Результаты экспериментальных исследований С�� Бер- ковичи – толщина полосы, мм: 10 (а); 6 (б)�� Длина (а, мм) контакта металла с валком: 1 – 53; 2 – 82; 3 – 102; 4 – 133; 5 – 28,5; 6 – 38; 7 – 50 б Скорость разливки, м/мин Зо на к ри ст ал ли за ци и, м м 10 5 0 0,5 1,0 Дефекты кристаллизации 5 6 7 4 а Скорость разливки, м/мин Зо на к ри ст ал ли за ци и, м м 20 10 0 0,5 1,0 Дефекты кристаллизации 3 2 1 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’20131� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 ливки-прокатки превышает максимальное значение диапазона для кристаллизации в слитках�� Наиболее приближенное значение составляет 7,4 мм/с0,5�� Полученное значение коэффициента скорости кристаллизации для алюминия подтверждают так- же результаты эксперементального исследования, проведенного А�� Ю�� Гридиным, по определению величины зоны де- формации металлографическим методом [7]�� По аналогии с С�� Бер- ковичи, исследования проводили при разливке технически чистого алюминия с содержанием послед- него 99,7 %�� Основные технологи- ческие параметры эксперимента приведены в табл�� 2�� В ходе выполнения экспери- мента установили величину зоны деформации, которая составила 34,2 мм, что соответствует толщи- не корочки на одном валке 5,54 мм�� Такое значение толщины корочки обеспечивает коэффициент k = = 7,4 мм/с0,5�� Для определения ко- эффициента скорости кристалли- зации в случае валковой разливки- прокатки стальной полосы можно использовать результаты извест- ного исследования Т�� Мизогучи и К�� Миязава [8, 9]�� Суть эксперимен- та заключалась в исследовании структурообразо- вания стальной полосы (на примере нержавеющей стали) в зависимости от времени контакта металла с валком (рис�� 4)�� Для валковой разливки-прокатки как алюминие- вой полосы, так и стальной за основу приняли диа- пазон величин коэффициента кристаллизации стали для слитков�� Полученные авторами сравнительные графики расчетных значений толщины полосы с раз- личными коэффициентами кристаллизации, а так- же их экспериментальные значения приведены на рис�� 5�� Наиболее точно к экспериментальным при- ближены значения толщины полосы, полученные с использованием коэффициента 4,2 мм/с0,5�� Выводы Таким образом, установлено, что при валковой разливке-прокатке как алюминиевой полосы, так и стальной коэффициенты скорости кристаллизации, которые способствуют получению толщины полосы, Таблица 2 Основные параметры валковой разливки-прокатки по эксперименту А. Ю. Гридина Параметр Значение Температура разливки, °С 680 Скорость разливки, м/мин 2,70 Высота зоны кристаллизации-деформации, мм 60 Толщина готовой полосы, мм 4,25 Расход охлаждающей жидкости, л/мин 112 Температура охлаждающей жидкости, °С 16 Рис. 3. Экспериментальные [4] значения толщины корки закристаллизовавшегося алю- миния и расчетные значения с различными коэффициентами кристаллизации: 1 – δэкс��; 2 – δрасч�� (k = 6); 3 – δ1расч�� (k = 7,4); 5 10 15 20 25 30 35 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Номер опыта 12 3 Рис. 4. Изменение распределения величины столбчатых и рав- ноосных зон по толщине стальной полосы от времени затверде- вания [9]: 1 – полоса; 2 – столбчатая зона; 3 – равноосная зона Время затвердевания, c То лщ ин а, м м 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 3 2 1 Рис. 5. Толщина (сравнительная) затвердевшей металлической корки для различных коэффициентов кристаллизации и экспери- ментальных значения [9]: 1 – δэкс��; 2 – δ (k = 4,2); 3 – δ (k = 3,8); 4 – δ (k = 2,7); Время кристаллизации, c То лщ ин а ко рк и, м м 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 3 2 1 4 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’20131� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 максимально приближенной к экспериментальным данным, находятся выше диапазона коэффициентов, ЛИТЕРАТУРА 1�� Флемингс М. Процессы затвердевания�� – М��: Мир, 1977�� – 423 с�� 2�� Баландин Г. Ф. Литье намораживанием�� – М��: Металлургия,1962�� – 262 с�� 3�� Непрерывное литье намораживанием / В�� Ф�� Бевза, Е�� И�� Марунович, З�� Д�� Павленко, В�� И�� Тутов – Минск, «Наука и техника», 1979�� – 208 с�� 4�� Бровман М. Я., Николаев В. А., Полухин В. П. Протяженность зоны пластической деформации и допустимая скорость при бесслитковой прокатке // Металлы�� – 2007�� – № 1�� – С�� 44-49�� 5�� Berkovici S. J. Optimisation of 3C roll caster by automatic control // Proc�� of conference «Light Metals», TMS�� – New York, 1985�� – P�� 1285-1299�� 6�� Ноговицын А. В., Баранов И. Р. Метод расчета протяженности зон кристаллизации и деформации при валковой разливке-прокатке // Обработка металлов давлением�� – 2013�� – Вып�� 1 (34)�� – С�� 170-176�� 7�� Гридин А. Ю. Экспериментальный метод определения длины зоны деформации при непрерывной валковой разливке-прокатке / Вестник национального технического университета «ХПИ»�� – 2010�� – Вып�� 42�� – С�� 48-58�� 8�� Mizoguchi T., Miyazawa K. Formation of solidifi cation structure in a twin-roll rapid solidifi cation process // Advanced Materi- als and Process�� – 1990�� – Vol�� l�� – P�� 93-98�� 9�� Mizoguchi T., Miyazawa K. Formation Of Solidifi cation Structure In Twin-Roll Casting Process Of 18er-Sni Stainless Steel�� Isij International�� – 1995�� – Vol�� 35, No�� 6�� – P�� 771-777�� Nogovitcin A. V., Baranov I. R. Coeffi cient of crystallization speed twin-roll casting steel and aluminium In this paper, a payment, and selection of the solidification rate coefficient for steel and aluminum, used in the casting roll technology rolling. Just a comparative analysis of the factors the rate of crystallization of steel and aluminum for the solidification of ingots and casting roll metals. Summary roller casting-rolling, rate coefficient solidification, crystallization zone, crystallization- deformation zone, the casting speed, the crystallization front Keywords Поступила 05��07��13 Ноговіцин О. В., Баранов І. Р. Коефіцієнт швидкості кристалізації при двохвалковому розливанні-прокатці сталі та алюмінію Проведено розрахунок і вибір коефіцієнта швидкості кристалізації для сталі та алюмінію в умовах використан- ня технології валкового розливання-прокатки, а також виконано порівняльний аналіз цих коефіцієнтів в умовах тверднення злитків при валковому розливанні-прокатці металів. Анотація валкови розливання-прокатка, коефіцієнт швидкості тверднення, зона кристалізації- деформації, швидкість розливання, фронт кристалізаціїКлючові слова полученных при затвердевании слитков, и составля- ют 7,4 мм/с0,5 для алюминия и 4,2 мм/с0,5 для стали��

Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и алюминия

Institution

Similar Items