ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РАЗЛИВОЧНОГО КОЛЕСА РОТОРНОЙ МНЛЗ НА КАЧЕСТВО МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ

Представлены результаты изучения влияния состояния рабочей поверхности разливочного колеса роторной машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) на качество медной металлопродукции в условиях современной высокотехнологичной линии непрерывного литья и прокатки производства фирмы «Southwire» в ПАО «Артемовский завод по обработке цветных металлов». В ходе промышленных исследований выявлены основные дефекты рабочей поверхности разливочного колеса, образующиеся в процессе его эксплуатации: поперечные трещины, располагающиеся на рабочей поверхности в плоскостях, перпендикулярных направлению разливки, – как на основании трапеции, так и боковых гранях (длина трещин составляет 10–45 мм с расстоянием между ними 7–40 мм); выбоины, продольные углубления и царапины, наблюдаемые вдоль направления движения заготовки преимущественно в тупых углах трапеции и областях, прилегающих к ним; деформация профиля колеса в углах рабочего канала, обусловленная, прежде всего, износом вследствие трения. Установлено, что основными причинами формирования поверхностных и внутренних трещин в колесе являются сложные температурные режимы работы, связанные с технологией разливки меди на МНЛЗ роторного типа. Чередующиеся циклы нагрева и охлаждения отдельных участков разливочного колеса приводят к возникновению двумерных растягивающих напряжений в его внутренних слоях, вследствие чего образуются трещины. Не менее важным фактором появления трещин следует считать последующее чрезмерное вторичное охлаждение колеса водой, поскольку за ним следует повторный нагрев поверхности заготовки. Вместе с тем снижение градиента температур поверхности колеса между зонами охлаждения будет способствовать уменьшению степени деформации его поверхности и увеличению срока эксплуатации, а также повышению качества непрерывнолитой заготовки и готового проката.

разливочное колесо, кристаллическая структура, скорость разливки, дефекты поверхности, поперечные трещины, внутренние напряжения, конечно-элементное моделирование, тепловое состояние, интенсивность деформаций, напряжения

1. Southwire copper rod systems. URL: http://www. southwire.com/scr/scr-copper-rod-systems.htm/ (дата обращения: 20.05.2017).

2. SMS-MEER. URL: http:// www.sms-group.com/ (дата обращения: 20.05.2017).

3. Continuus-Properzi. URL: http://www.properzi.com/ (дата обращения: 20.05.2017).

4. Hazelett copper bar casters produce one-third of the world’s copper rod, which is coiled for drawing into wire. URL: http://www.hazelett.com/copper-bar/ (дата обращения: 20.05.2017).

5. American smelting and refining company — ASARCO. URL: http://www.asarco.com/about-us/ (дата обращения: 21.05.2017).

6. Arderiu O.G., Properzi G. Continuous copper rod production from 100 % scrap // Proc. 65th Annual Convention of the Wire Association International (Atlanta, Georgia, USA, March 1995). Wire Journal International, 1996. P. 75—82.

7. CRU Semins Market Service. Sept. 2010.

8. Lux T., Köhlhoter J., Maerz A.,Wenzl C. Maerz direct-towire technology — optimized FRHC copper production // Wai’s first-ever Global Continuous Casting Forum (Atlanta, USA, 2—5 May 2011). P. 321—329.

9. Garcia M. Scrap melting technology // Wai’s first-ever Global Continuous Casting Forum (Atlanta, USA, 2— 5 May 2011). P. 506—512.

10. Смирнов А.Н, Шутов И.В., Куберский С.В., Волков С.М. Применение литейно-прокатного модуля в комплексной технологии получения качественной продукции из медного лома // Электрометаллургия. 2012. No. 1. С. 8—12.

11. Shutov I.V., Smirnov A.N., Kuberskiy S.V. Casting and rolling module for obtaining rolled wire from refined copper // Metall. Mining Industry. 2011. Vol. 3. No. 6. P. 269—273.

12. Кац А.М., Шадек Е.Г. Теплофизические основы непрерывного литья слитков цветных металлов. М.: Металлургия, 1983.

13. Aizawa T., Niyama E., Kodama H., Horiguchi M., Kimura T., Endo M. Investigation of steel billets produced by a rotary type continuous caster // Trans. ISIJ. 1984. Vol. 24. P. 992—998.

14. Smyrnov Y.N., Skliar V.A., Belevitin V.A., Shmyglya R.A., Smyrnov O.Y. Defect healing in the axial zone of continuous-cast billet // Steel in Transl. 2016. Vol. 46. No. 5. P. 325—328.

15. Смирнов А.Н., Шутов И.В., Куберский С.В., Редько Г.А. Оценка влияния параметров непрерывной разливки на характер затвердевания медной заготовки, отливаемой на колесо // Тр. Донбасского гос. технич. ун-та. Алчевск: ДонГТУ, 2012. Вып. 36. С. 186—196.

16. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Оборудование промышленных предприятий. Т. 1. Развитие цветной металлургии. Тяжелые цветные металлы. М.: Теплотехник, 2010.

17. Davenport W.G., King M., Schlesinger M., Biswas A.K. Extractive metallurgy of cooper. Oxford: Elsevier Science Ltd., 2002.

18. Бровман М.Я. Кристаллизаторы установок непрерывного литья металлов. М.: Теплотехник, 2011.

19. Kumar A.A., Mehrotra S.P. Mathematical model of single roll strip caster based on macroscopic enthalpy balances // Steel Res. 1991. Vol. 62. P. 164—170.

20. Thomas B.G. The importance of numerical simulations for further improvements of the CC process // Innovation Session (Linz, Austria, June 2000). 2000. No. 7. P. 1—11.

21. Takeshita K., Shingu P.H. Thermal contact during the cooling by the single roller chill block casting // Trans. Jap. Inst. Met. 1986. Vol. 27. No. 6. P. 454—462.

22. Li G., Thomas B.G. Transient thermal model of the continuous single-wheel thin-strip casting process // Metall. Mater. Trans. B. 1996. Vol. 27B. No. 3. P. 509—525.

23. Sychkov A.B., Sychkov M.A., Perchatnik A.V. The transformation of defects in continuous-cast semifinished products into surface defects on rolled products // Metallurgist. 2006. Vol. 50. Iss. 1. P. 83—90.