РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕДНЫХ ПЛИТ КРИСТАЛЛИЗАТОРОВ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

Цель работы: Более 95 % стали в мире разливается через машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Ключевым узлом, обеспечивающим работоспособность и производительность МНЛЗ является кристаллизатор, стенки которого изготавливаются из теплопроводных медных сплавов и используются как расходный материал. На сегодняшний день на рынке стенок кристаллизаторов в России сохраняется высокий уровень импортазависимости до 40%, что в текущей экономической ситуации представляет серьезную угрозу для технологического суверенитета металлургической отрасти промышленности Российской Федерации. Срок службы комплекта стенок кристаллизатора МНЛЗ с современными NiCo-покрытиями составляет порядка 100 тыс. тонн выпуска стали с учетом допустимого износа 1 мм на сторону. Далее плиты кристаллизатора передаются в ремонт, где для восстановления плоскостности рабочей поверхности требуется снятие слоя медной основы еще порядка 1 мм. Таким образом за цикл ремонта происходит потеря 1-2 мм толщины плиты. В конструкции плиты заложена возможность выполнения 5, максимум 10 циклов ремонта, после чего, не смотря на высокую стоимость, медная плита списывается в лом. В связи с этим, важной задачей является создание комплексной технологии восстановление исходной геометрии стенок кристаллизатора с сохранением свойств материала (в первую очередь теплопроводности) для повторного использования и нанесения на рабочую поверхность износостойкого покрытия для увеличения срока службы. Реализация данной комплексной технологии даст возможность практически бесконечного цикла использования уже имеющегося у металлургических комбинатов парка плит кристаллизаторов МНЛЗ. В рамках настоящего комплексного проекта для восстановления исходной геометрии стенки кристаллизатора МНЛЗ поставлены две основные задачи: 1. Наращивание утраченного в ходе износа и циклов ремонта слоя хромциркониевой бронзы на рабочей поверхности стенки кристаллизатора МНЛЗ с восстановлением рабочей плоскости плиты; 2. Ремонт локальных повреждений торцевых поверхностей стенки кристаллизатора МНЛЗ. Для решения первой задачи предложено использовать технологию сварки трением с перемешиванием, которая состоит в использовании фрикционного нагрева материала до (0,5-0,9) температуры плавления для перехода в пластичное состояние и последующего механического перемешивания жаропрочным инструментом специальной формы, движущимся по заданной траектории. Выполнение сварных соединений внахлест с заданным перекрытием позволяет наращивать сплошной слой материала по всей поверхности плиты. Температура процесса ниже температуры плавления исключает появление дефектов характерных для традиционной сварки меди плавлением, таких как поры, трещины, вредные примеси, в частности кислород, вызывающих недопустимое падение теплопроводности сплава. При необходимости, механические свойства восстановленного слоя регулируются термической обработкой. Сварка трением с перемешиванием хромциркониевой бронзы предъявляет повышенные требования к характеристикам сварочной машины и инструмента. Для восстановления этим методом поверхности плиты кристаллизатора необходима разработка специальной технологической оснастки для повышения термической стабильности и воспроизводимости процесса, что обуславливает необходимость дальнейших НИОКР. Для решения второй задачи предложено выполнение НИОКР по разработке технологии дуговой наплавки неплавящимся электродом в инертной среде экспериментальной присадочной проволоки из хромциркониевой бронзы с использованием роботизированного комплекса. В составе НИОКР будут выполнены: подбор оборудования, отработка режимов наплавки, контроль структуры и свойств наплавленного слоя. Нанесение износостойкого покрытия на плиты МНЛЗ на сегодняшний день реализовано методом газотермического напыления. Данный метод характеризуется низким коэффициентом использования напыляемого материала и требует дополнительной обработки покрытий для улучшения сцепления с медной основой. В связи с этим, в данной работе предложено использование лазерной наплавки для получения износостойкого покрытия с хорошей адгезией с основой и высоким коэффициентом использования дорогостоящего материала.