EuroWire November 2019

Articolo tecnico

Dove c p e λ rappresentano la capacità termica specifica a pressione costante e la conducibilità termica. Il processo di solidificazione del rame liquido è caratterizzato da un flusso convettivo, da un flusso interdendritico e da un flusso con la lingottiera. Viene determinata l’equazione differenziale dell’energia cinetica turbolenta del rame liquido. ε rappresentano l’energia cinetica turbolenta e la velocità di dissipazione turbolenta; µ i e f i rappresentano i parametri di viscosità e turbolenza; C i , σ k , σ ε , c µ sono K – ε costanti nel modello. 2.2 Analisi della deformazione del tondo di rame nella laminazione a caldo in continuo Il laminatoio tandem a caldo è equipaggiato con 10 gabbie di laminazione tandem a sbalzo Morgan disposti in modo alternato ( Figura 2 ). Ciascuna gabbia è azionata in modo indipendente e la velocità di laminazione è controllata automaticamente mediante il segnale fornito dalla macchina di colata. La billetta di rame va in presa auto- maticamente dopo l’ingresso nel laminatoio, e si forma un tondo di rame del diametro di 8mm mediante la laminazione del sistema a rulli di ciascuna gabbia, controllato dal sistema a passo ellittico-circolare) ( Tabella 1 ). Dopo 10 passi di laminazione, la temperatura del tondo di rame diminuisce notevolmente e il prodotto di rame cristallino colonnare diventa un tondo di rame cristallino equiassico. La laminazione in continuo senza torsione migliora notevolmente l’efficienza di produzione del tondo di rame. Durante il processo di laminazione a caldo il tondo di rame si trova in uno stato di notevole deformazione, ad alta temperatura e ad alta velocità di deformazione, risultante da un’elevata interazione termica e meccanica. Considerando la variazione del campo di temperatura, del campo di sollecitazione- deformazione e la legge di interazione tra il campo di temperatura e il campo di ∂ ( ρ k ) ∂ t + ∂ ( ρ u i k ) ∂ x i = ∂ ∂ x i µ i + µ i σ k ⎛ ⎝ ⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟ ∂ k ∂ x i ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ + G k − ρε + D + µ i K p k ▲ ▲ Equation 2 Dove k e

Billetta di rame

Paniera

Ruota folle

Ruota di colata

Ruota di comp ressione Riscaldatore per nastri di rame

Ruota di tensionamento Meccanismo

di regolazione della tensione

▲ ▲ Figura 1 : Diagramma della struttura di un sistema di macchina di colata continua a cinque ruote per SCR

Sbozzatura

Laminazione di finitura

Tondo di rame 50.27mm 2

Billetta di rame 3800mm 2

▲ ▲ Figura 2 : Grafico della struttura del laminatoio a caldo in continuo

fase di colata continua e del processo di laminazione a caldo e viene analizzato in dettaglio il processo di produzione di tondi di rame. 2.1 Analisi della tecnologia di colata Una macchina di colata SCR3000 a cinque ruote è composta da una ruota di colata, una cinghia d’acciaio, un dispositivo di comando della ruota di colata, una ruota di rinvio, un rivestimento di carbonio della lingottiera di colata, un dispositivo di estrazione della billetta colata e un dispositivo di trasporto della billetta di colata. La struttura del sistema è illustrata nella Figura 1 . Il rame liquido viene iniettato dal tubo di colata della paniera nella camera di cristallizzazione trapezoidale, chiuso nello spazio tra la cinghia d’acciaio e la ruota di colata formando un determinato angolo. Raffreddato dall’acqua della macchina di colata, il rame liquido si solidifica e cristallizza dinamicamente per convezione durante la rotazione a velocità costante della ruota di cristallizzazione per formare una billetta di rame ad alta temperatura.

La ruota di cristallizzazione viene azionata da un dispositivo di estrazione dalla lingottiera e dalla successiva ruota di guida. Dopo il taglio dei bordi, la ruota di cristallizzazione si posiziona nell’ingresso del sistema di laminazione. In questo modo è possibile realizzare la colata continua di “colata-raffreddamento- estrazione dalla lingottiera”. e cristallizzazione del rame liquido della colata continua a caldo, la temperatura di colata, la velocità di colata, l’angolo di colata e il coefficiente di trasferimento termico sono parametri importanti che influenzano la qualità di cristallizzazione del prodotto. Il modello teorico di formazione dei prodotti viene stabilito tenendo conto dell’influenza dei parametri di processo. Equazione differenziale della conduzione del calore nella cavità del cristallizzatore [5] : Nel processo di solidificazione

∂ T

( λ ∂ T ∂ x

( λ ∂ T ∂ y

∂ ∂ t

∂ ∂ y

ρ c

)+ Q

) +

∂ t =

p

▲ ▲ Equation 1

▼ ▼ Tabella 1 : Analisi dei parametri principali della laminazione a caldo in continuo

1H

2V

3H

4V

5H

6V

7H

8V

9H

10V

D k /mm 295.89 282.00 197.69 196.59 206.75 204.34 208.74 205.43 206.86 206.78 n /r·min -1 22.11 44.06 101.99 169.19 257.56 401.19 611.11 819.17 1189.95 1574.51 Z/% 34.21 47.20 39.39 40.00 37.50 35.00 35.90 24.00 31.58 22.66 δ 1.52 1.89 1.65 1.67 1.60 1.54 1.56 1.32 1.46 1.29

* Dk – Diametro di lavoro, n – Velocità di laminazione; Z – Contrazione della sezione; δ – Coefficiente di allungamento

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