Визначення закономірностей впливу параметрів розливання на формування центральної пористості безперервнолитої заготовки
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.356920Ключові слова:
безперервнолита заготовка, центральна пористість, фізичне моделювання, числа подоби, температурно-швидкісний режим, стеаринАнотація
Об’єкт дослідження – процес формування центральної пористості в осьовій зоні безперервнолитої сталевої заготовки під час її тверднення. Проблема полягає у необхідності встановлення раціональних параметрів температурно-швидкісного режиму розливання для мінімізації осьової пористості, що є критичним для підвищення щільності металу та якості прокату.
Розроблено комплексну методику фізичного моделювання процесу затвердіння з використанням стеарину як модельної речовини. На основі аналізу чисел подібності (Біо, Фур’є, Косовича) встановлено точні масштаби моделювання: за часом – 1,854, за лінійними розмірами – 0,1778, за коефіцієнтом тепловіддачі – 0,04639. Визначено, що для адекватної імітації формування блюмової заготовки кут змикання рідкої лунки коливається в межах 2,3–6°. Встановлено кількісні параметри експерименту на моделі: перегрів розплаву в межах 1,8–4,2°С, що відповідає 15–35°C для сталі.
Отримані дані пояснюються закономірностями конвекційного теплообміну та фазового переходу. Кут нахилу фронту кристалізації та інтенсивність відведення тепла визначають момент утворення «мостів» і перехватів у тепловому центрі, що безпосередньо зумовлює морфологію та об’єм усадкових пор.
На відміну від традиційного математичного моделювання, запропонований підхід забезпечує високу візуальну достовірність дефектоутворення завдяки використанню π-теореми для підбору фізичних параметрів. Це дозволяє досліджувати критичні стани системи без ризику аварійних ситуацій у промислових умовах.
Результати дослідження можуть бути використані для впровадження на металургійних підприємствах при проектуванні та оптимізації режимів охолодження заготовок на машині безперервного лиття заготовок (МБЛЗ), що забезпечить підвищення виходу придатного металу
Посилання
- Sigarev, E. N., Chernyatevich, A. G., Chubin, K. I., Zarandiya, S. A. (2011). Desulfurization of hot metal by the injection of disperse magnesium through a submerged rotating tuyere. Steel in Translation, 41 (6), 487–491. https://doi.org/10.3103/s0967091211060155
- Wang, X., Guo, Y., Xiao, P., Liu, Z., Zhu, L. (2023). Numerical simulation of shrinkage porosity defect in billet continuous casting. High Temperature Materials and Processes, 42 (1). https://doi.org/10.1515/htmp-2022-0246
- Yao, C., Wang, M., Cheng, M., Xing, L., Wang, Y., Gao, Y., Bao, Y. (2022). Effect of Dynamic Soft Reduction Range and Amount on Central Segregation in Bloom and the Resulting Microstructure in the Rod of GCr15‐Bearing Steel. Steel Research International, 93 (11). https://doi.org/10.1002/srin.202200495
- Gao, Y., Bao, Y., Wang, Y., Wang, M., Zhang, M. (2023). Development of a Novel Strand Reduction Technology for the Continuous Casting of Homogeneous High‐Carbon Steel Billet. Steel Research International, 94 (5). https://doi.org/10.1002/srin.202200740
- Han, Y., Yan, W., Zhang, J., Chen, W., Chen, J., Liu, Q. (2020). Optimization of Thermal Soft Reduction on Continuous-Casting Billet. ISIJ International, 60 (1), 106–113. https://doi.org/10.2355/isijinternational.isijint-2019-409
- Liu, Y., Liu, J., He, Y. (2022). Evolution Behavior and Closure Mechanism of Porosity in Large Billet during the Reduction Pretreatment. Metals, 12 (4), 599. https://doi.org/10.3390/met12040599
- Gao, Y., Bao, Y., Wang, M., Zhang, H., Wang, Y. (2024). Investigation on the effect of reduction process on internal quality of high carbon steel billet and its evolution in as-rolled wire rod. Metallurgical Research & Technology, 121 (5), 506. https://doi.org/10.1051/metal/2024058
- Shen, C., Liping, W., Qiang, L., Biao, S., Zheng, Y., Chunlin, H. (2019). Research on improving central defects of billet by external vibration strike. Ironmaking & Steelmaking, 47 (9), 986–990. https://doi.org/10.1080/03019233.2019.1652446
- Shakhov, S. I., Sivak, B. A., Vdovin, K. N., Shakhov, D. S., Kerimov, R. I., Bairamov, А. Т. (2020). Perfection of the equipment of electromagnetic stirring in moulds of billet and bloom CCM. Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific , Technical and Economic Information, 76 (10), 1014–1020. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2020-10-1014-1020
- Yamanaka, A., Ota, K., Terunuma, M., Tsujita, S., Abe, T. (1998). Reduction of Center Porosity of Round Billet by Electromagnetic Stirring in Horizontal Continuous Casting. Tetsu-to-Hagane, 84 (9), 609–616. https://doi.org/10.2355/tetsutohagane1955.84.9_609
- Kanaev, A. T., Bykov, P. O., Bogomolov, A. V., Reshotkina, E. N. (2012). Reducing the central porosity of continuous-cast billet by modification of the solidification process. Steel in Translation, 42 (8), 643–645. https://doi.org/10.3103/s0967091212080037
- Salina, V. A. (2022). Modeling of a continuously cast billet central porosity reducing processes. Science and Technology of Kazakhstan, 4, 59–67. https://doi.org/10.48081/qfdl7381
- Ruban, V., Stoianov, O., Niziaiev, K., Synehin, Y. (2021). Determining changes in the temperature field of a graphitized hollow electrode during metal processing periods in ladle-furnace. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (110)), 109–115. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.230002
- Myrav’yova, I. G., Ivancha, N. G., Shcherbachov, V. R., Vishnyakov, V. I., Ermolina, E. P. (2023). Improvement of the Burden Column Structure by Controlling the Multicomponent Burden Loading Mode into the Blast Furnace. Problems of the Regional Energetics, 2 (58), 138–149. https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58-12
- DSTU 7620:2014. Palm Kernel Stearin. Technical specifications suppliment. Kyiv. Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=92687
- Mamuzić, I., Longauerova, M., Strkalj, A. (2005). The analysis of defects on continuous cast billets. Metalurgija, 44 (3), 201–207. Available at: https://bucketvirtualpro-private.s3.amazonaws.com/files-bv/20050728/49395.pdf
- Yu, H., Zhu, M. (2009). Effect of electromagnetic stirring in mold on the macroscopic quality of high carbon steel billet. Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 22 (6), 461–467. https://doi.org/10.1016/s1006-7191(08)60124-6
- Hress, O. V., Ohurtsov, A. P., Nedopokin, F. V. (2010). Doslidzhennia, modeliuvannia ta optymizatsiya lyvarnykh system. Dniprodzerzhynsk: DDTU, 282. Available at: https://nmetau.edu.ua/file/gress_o_v___ogurtsov_a_p___nedopokin_f_v_doslidzhennya__modelyuvannya.pdf
- Lantukh, O. S., Molchanov, L. S., Synehin, Ye. V. (2018). Metodyka fizychnoho modeliuvannia splyvannia ansambliu nemetalevykh vkliuchen u stalerozlyvnomu kovshi. Matematychne modeliuvannia, 1 (38), 95–99. Available at: https://nmetau.edu.ua/file/kmetsteel_16495.pdf
- Smirnov, O. M., Kuberskyi, S. V., Shtepan, Ye. V. (2011). Bezperervne rozlyvannia stali. Alchevsk: DonDTU, 518. Available at: https://drive.google.com/file/d/1fqRdAAfnynPV47ZFsc9m9y9_9JU8S9eS/view
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Yevhen Synehin, Volodymyr Ruban, Kostiantyn Niziaiev, Oleksandr Stoianov, Svitlana Zhuravlova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
