Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




07.12.2019


07.12.2019


07.12.2019


06.12.2019


06.12.2019


06.12.2019


06.12.2019


06.12.2019


06.12.2019


04.12.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Технология разливки стали

Технология разливки стали

21.03.2019


В процессе выпуска стали из печи происходит частичное перемешивание металла и шлака. Чтобы дать возможность запутавшимся в металле шлаковым частицам всплыть, сталь выдерживают в ковше перед разливкой в течение 5—15 мин. Длительность выдержки определяется температурой металла, его количеством и химическим составом. Так, сталь с низкой температурой плавления при большой массе плавки и высокой температуре выпуска можно выдерживать дольше.

Важнейшими факторами, от которых зависит качество отливаемых слитков, являются температура и скорость разливки, а также скорость затвердевания металла.

Температура разливки

Температура плавления чистого железа 1539° С. Содержащиеся в стали углерод, марганец, кремний, легирующие элементы и примеси снижают температуру плавления железа (табл. 31).

Влияние углерода на температуру плавления железа более точно характеризуется следующими данными:

Чем выше содержание углерода и легирующих элементов в стали, тем ниже температура начала ее затвердевания. Примерные температуры начала затвердевания различных сталей приведены в табл. 32.

Обычно температура стали перед выпуском превышает температуру затвердевания примерно на 80—120° С. Перед началом разливки разница между температурой стали в ковше и ее точкой затвердевания составляет приблизительно 70—100° C.

Для разливки сифоном требуется более высокий нагрев металла, чем для разливки сверху, так как сталь вынуждена отдавать часть тепла при проходе через сифонные каналы.

Скорость разливки

Вторым важнейшим условием, определяющим качество стального слитка, является скорость разливки.

Скорость разливки во многом зависит от температуры металла в ковше. Опыт заводов качественной металлургии позволяет рекомендовать для конструкционных сталей ответственного назначения следующее основное правило: плавить горячо, выпускать горячий металл, а разливать медленно.

Если металл горяч, мастер, ведущий разливку, может при необходимости регулировать скорость поступления стали в изложницы; если нагрев металла недостаточен, то разливать его приходится быстро, «на полную струю», т. е. при максимально поднятом стопоре, а это зачастую приводит к образованию пор в слитках и другим нежелательным результатам.

Скорость разливки должна быть такой, чтобы металл спокойно и равномерно поднимался в изложнице, без брызг, всплесков и бурления у стенок.

При разливке сверху скорость регулируют изменением диаметра отверстия в стаканчиках ковша и промежуточной воронки.

Если в процессе разливки требуется изменить скорость поступления металла в изложницы, это достигается путем поднятия или опускания стопора, т. е. путем полного или частичного открывания отверстия стаканчика.

Промежуточная воронка, закрывающая изложницу, затрудняет наблюдение за подъемом металла. Когда металл доходит до надставки, па несколько секунд прикрывают стопор, прекращают разливку и, приподняв воронку, осматривают поверхность металла. Если она совершенно чиста, то скорость разливки можно уменьшить, взяв для следующего слитка воронку со стаканчиком, имеющим ближайший меньший диаметр отверстия. Если же на поверхности видна рябь окислов, скорость разливки можно считать нормальной. При наличии пленки следует для промежуточной воронки взять стакан с большим отверстием. Необходимо, чтобы промежуточная воронка была заполнена сталью — это уменьшает напор металла, поступающего в изложницу.

При сифонной разливке скорость наполнения изложниц можно регулировать стопором значительно точнее, чем при разливке сверху.

В электросталеплавильных цехах металл в зависимости от его химического состава, назначения и ряда других факторов разливают «с чистым зеркалом», «с тонкой пленкой» или «со сплошной пленкой».

Разливка «с чистым зеркалом» соответствует высокой температуре металла и достаточно большой скорости наполнения изложниц. В этом случае на поверхности поднимающейся стали совершенно отсутствует пленка окислов, металл при этом поднимается без бурления у стенок, без всплесков. «С чистым зеркалом» разливают обычно стали наиболее ответственного назначения. Горячая разливка металла облегчает всплывание посторонних включений, сталь оказывается достаточно чистой.

Однако разливка «с чистым зеркалом» может привести к образованию на слитках продольных трещин. Поэтому большинство конструкционных сталей разливают по другому технологическому режиму — «с тонкой пленкой». При этом варианте разливки поднимающийся в изложнице металл имеет у стенок раит совершенно чистой поверхности (толщиной 30—40 мм), а остальная часть поверхности матовая, с сеткой окислов кремния или с тонкой пленкой других окислов.

Третий режим — «со сплошной пленкой» или матовой поверхностью с рантом чистого металла не менее 10 мм — применяют при разливке вязкого металла, содержащего титан и алюминий (например, сталь XI8H10T). При удачной смазке изложниц и правильно выбранных условиях разливки (температуре и скорости) образующаяся на поверхности металла вследствие окисляющего действия воздуха пленка отгоняется газами сгорающей смазки от стенок изложницы. Между пленкой и стенками остается раит чистого металла.

Если скорость разливки ниже, чем нужно, пленка приблизится к стенкам изложницы и будет стремиться пристать к ним, в результате чего образуется заворот. Во избежание этого поднятием стопора увеличивают скорость разливки.

Если сталь нагрета недостаточно, то образуется толстая окисленная пленка, которую газы уже не могут оттолкнуть от стенок изложницы. В этом случае даже при максимально открытом стопоре не удается сохранить рант чистого металла и слиток будет иметь завороты. К такому же браку может привести и неравномерная смазка изложницы.

При слишком высокой скорости разливки сталь бурлит у стенок изложницы, смазка не успевает сгореть при подходе металла и догорает, выделяя газы, уже в нем. Если своевременно не уменьшить скорость разливки, металл будет покрыт пленами, под которыми сосредоточатся газовые пузыри.

Прибыльную часть слитка, как правило, отливают медленно. Этим достигается непрерывное питание жидкой сталью осевых усадочных пустот слитка и вывод усадочной раковины в голову слитка.

Чем дольше поддерживать в жидком состоянии головную часть слитка, тем выше поднимается усадочная раковина, тем лучше будет слиток. Эту задачу решают применением футерованных подогретых прибыльных надставок и экзотермических сгорающих вставок, применением термитных (люнкеритных) смесей, подогревом головной части слитка электрической дугой или газом, заливкой головы слитка жидким шлаком, обогревом с помощью электрошлаковой подпитки. Последний способ является очень перспективным.

Защита металла в изложнице от окисления

Окисленная корочка, которая образуется на поверхности поднимающегося в изложнице металла, может в ряде случаев стать причиной различных пороков, в частности заворотов, волосовин, оксидных включений.

Применяются следующие методы разливки, позволяющие предохранить поверхность металла в изложнице от окисления:

1) разливка с деревянными рамками;

2) разливка подслоем шлака;

3) разливки в восстановительной атмосфере под слоем улетучивающейся и сгорающей жидкости;

4) разливка в атмосфере инертного газа;

5) разливка под вакуумом и др.

Разливка с деревянными рамками. Этот метод, при котором на дно изложницы кладут рамку из сухого дерена, находит широкое применение. По мере заполнения изложницы металлом плавающая на его поверхности рамка сгорает, а выделяющийся дым предохраняет сталь от окисления кислородом воздуха. Сечение рамки должно быть таким, чтобы она полностью сгорала в тот момент, когда уровень металла достигает прибыльной надставки.

Разливка под слоем жидкого шлака. На ряде отечественных и зарубежных заводов проводятся опыты разливки нержавеющей стали с титаном и других сталей, содержащих легко окисляющиеся элементы, под защитным слоем специального синтетического шлака, в состав которого входят шамотный порошок, плавиковый шпат, песок и известь. После расплавления и раскисления шлака в небольшой дуговой печи его заливают из ковша в изложницы, когда уровень металла в них достигает 150—200 мм. Застывший слиток имеет легко отделяющуюся шлаковую рубашку, под которой находится металл с чистой поверхностью.

Разливка в восстановительной атмосфере. Перед началом разливки на дно изложницы помещают куски петролатума или жидкий четыреххлористый углерод. При разливке петролатум плавится, растекается по поверхности стали и начинает гореть, образуя восстановительную атмосферу. При нагреве четыреххлористого углерода выделяется большое количество дыма, также препятствующего окислению металла. Однако использование четыреххлористого углерода сопряжено с загрязнением атмосферы цеха; кроме того, снижается стойкость изложниц. В ряде случаев при сифонной разливке на дно изложницы помещают магниевую стружку, которая обеспечивает безокислительную атмосферу над поверхностью металла. Благодаря разливке в восстановительной или безокислительной атмосфере слитки имеют чистую поверхность.

Разливка в атмосфере инертного газа. Этот способ весьма дорог и экономически оправдывается при разливке ценных специальных сталей и сплавов. Сущность его заключается в том, что в изложницу до заливки и во время ее вдувают инертный газ (аргон). Желательно также защищать аргоном струю металла на участке между ковшом и центровой.

Охлаждение слитков

Режим охлаждения оказывает большое влияние на качество стальных слитков. На отечественных заводах применяют следующие технологические варианты охлаждения слитков в зависимости от марки стали и условий производства:

1) слитки в горячем состоянии передают в передельный (прокатный или кузнечно-прессовый) цех;

2) слитки загружают в печи или колодцы для термообработки;

3) слитки загружают в необогреваемые колодцы;

4) слитки охлаждаются в изложницах.

По скорости охлаждения стали можно разделить на три группы.

К первой группе относятся те стали, в слитках которых при охлаждении не возникают большие внутренние напряжения. В эту группу входят углеродистые, некоторые инструментальные, конструкционные, шарикоподшипниковые и хромоникелевые стали (типа Х18Н10Т). Оптимальная продожительность охлаждения слитков этих сталей устанавливается принятой технологией.

Ко второй группе относятся стали, в слитках которых при быстром охлаждении создаются большие внутренние напряжения, способные привести к образованию трещин (продольных и косых). К этой группе относится большинство инструментальных сталей (ХВГ, XI2M и др.), в том числе и быстрорежущие, а также конструкционные (12ХИ3А, I8XHBA) и нержавеющие хромистые стали. Во избежание возникновения внутренних напряжений эти стали необходимо медленно охлаждать в интервале 900—600° С. Слитки в этом случае обычно после выгрузки подвергают отжигу.

К третьей группе относятся стали и сплавы с низкой теплопроводностью, например хромоалюминиевые сплавы сопротивления (типа Х25Ю5). При быстром их охлаждении в слитке могут возникнуть поперечные концентрические трещины.

Если слитки остывают в изложницах, то, как показывает опыт, до полного застывания металла нельзя не только выгружать слитки из изложниц, но и транспортировать их вместе с изложницами из сталеплавильного цеха в стрипперное отделение. Перемещение незастывшего слитка может привести к возникновению в нем различных дефектов.