Управління якістю металевих стрічок на основі вдосконалення режиму розливу розплаву - Автореферат

Национальна металургійна академія України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наукНауковий керівник: доктор технічних наук, професор Стовпченко Ганна Петрівна Національна металургійна академія України, професор кафедри покриттів, композиційних матеріалів і захисту металів, м. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Тарасевич Микола Іванович, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, зав. відділом математичних методів дослідження і компютерних технологій, м. Київ доктор технічних наук, професор Білоусов Вячеслав Володимирович Донецький національний університет Міністерства освіти і науки України, професор кафедри фізики нерівноважних процесів, метрології та екології, м. Захист відбудеться “24” квітня 2007р. о 12-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.084.03 в Національній металургійній академії України за адресою: 49600, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національної металургійної академії України за адресою: 49600, м.Практичне застосування цей спосіб, що веде свій початок від патенту Генрі Бессемера на спосіб розливу сталі між двома валками, знайшов в останні десятиріччя в проектах Eurostrip (Німеччина, Італія, Франція, Австрія), Castrip (США, Австралія, Японія) і фірм Nippon Steel і Mitsubishi Heavy Industries (Японія), де одержують стрічку товщиною 1 - 5 мм із розплаву різних сталей. Основними промисловими способами одержання таких стрічок на сьогоднішній день є метод спинінгування розплаву (CBMS) або розлив плоского потоку (PFC) на зовнішню поверхню барабана - кристалізатора, що обертається. Вдосконалення технології одержання аморфних і мікрокристалічних стрічок сплавів на основі заліза, що одержують за одновалковою схемою розливу розплаву, і встановлення залежностей між технологічними параметрами, які забезпечують стабільність рідкої ванни в зазорі “сопло - барабан”, та якістю поверхні і магнітними властивостями одержаних стрічок. Вплив технологічних факторів (схеми розливу розплаву на барабан - кристалізатор, характер течії розплаву, умови охолодження і взаємодії з навколишнім середовищем), що визначають якість і властивості продукції, на процес формування аморфних і мікрокристалічних стрічок. Результати експериментального визначення коефіцієнту теплопередачі на межі “розплав (стрічка) - барабан” і середньої швидкості охолодження стрічки обробляли за допомогою методів математичної статистики.Аналіз науково-технічної і патентної літератури показав, що умови утворення аморфних і мікрокристалічних стрічок при розливці розплаву на зовнішню поверхню барабана - кристалізатора, одночасно залежать від різних факторів і технологічних параметрів (у тому числі і конструктивних особливостей устаткування). На основі значень різних критеріїв встановлено, що процес формування стрічки стабільний (S << 1), витікання розплаву з тигля може бути ламінарним або турбулентним (102 ? Re ? 5·103), причому суттєве значення мають сили поверхневого натягу на зрізі й у каналі сопла (10-2 ? We ? 102). Показано, що у ванні розплаву в зазорі “сопло - барабан” одночасно протікають гідродинамічні і теплові процеси, керування якими дозволяє впливати на геометрію і якість одержаних стрічок. Далі стрічка охолоджується на поверхні барабана і за його межами при двосторонньому контакті з повітряним потоком. Умови одержання стрічки вивчали при подачі розплаву на барабан - кристалізатор зверху, знизу і через промємкість, а розроблена лабораторна установка дозволяла контролювати швидкість обертання барабану, температуру розплаву, тиск інертного газу на розплав, встановлювати геометрію сопла і технологічний зазор, точку знімання стрічки і матеріали барабану та стрічкознімача.В результаті проведених досліджень в роботі встановлено закономірності формування аморфних і мікрокристалічних стрічок розливом розплаву, що дозволило вдосконалити устаткування і технологію їх виробництва. Проведено розрахунково-теоретичний аналіз умов одержання металевої стрічки методами CBMS і PFC за критеріями подібності (Re, Eu, We, S, Pr, Pe, St, Nu, Bi і Fo), який дає можливість прогнозувати поводження розплаву і стрічки на різних стадіях формування, і показує взаємозвязок процесів, що відбуваються на кожній стадії. Показано, що однорідність і товщина аморфних і мікрокристалічних стрічок зі сплавів на основі заліза визначається стабільністю і довжиною ванни розплаву, яка залежить від більшості технологічних параметрів (швидкостей обертання барабану і витікання розплаву крізь сопло, величини зазору “сопло - барабан”, температури розплаву). Незначна відмінність у середній швидкості охолодження стрічки на поверхні цих барабанів (при різниці їх теплопровідності у 8 разів) обумовлена різною площею її контактної поверхні (60 - 70 та 90 - 95 % відповідно), яка залежить від прилипання розплаву до поверхні барабану.

Основний зміст роботи