засыпать после наполнения прибыльной надставки на х/ 2—2/3
высоты.
Использование люнкернта уменьшает скорость снижения темпе ратуры металла в прибыльной части слитка в 4 раза по сравнению
соткрытым зеркалом металла.
Впоследние годы все более широкое распространение находят
экзотермические смеси, по составу близкие к экзотермическим вкла дышам и обмазкам, однако обычно с меньшим содержанием наполни теля. Из-за высокой стоимости алюминия в качестве горючих ком понентов преимущественно используют ферросилиций и силикокальций. При выборе состава экзотермических смесей необходимо во всех случаях обеспечивать некоторый избыток горючих над окис лителями для предотвращения частичного окисления металла в при были и образования в слитке «белых пятен», характеризующихся меньшим содержанием углерода чем основной металл. Например, на Челябинском металлургическом заводе применяли смесь, состоя щую из высокопроцентного ферросилиция (70%), селитры (20%)
ишамотного порошка (10%).
Экзотермическую смесь присаживают на поверхность металла
при наполнении прибыли на V2—2/3 ее высоты. При сгорании сме сей в количестве 1 кг/т температура металла в прибыли слитка раз весом около 1 т возрастает на 15—20° С, что улучшает условия пи тания слитка.
Следует иметь в виду, что из-за быстрого сгорания смеси значи тельная часть выделяющегося тепла теряется бесполезно. Поэтому целесообразно экзотермическую смесь покрывать слоем теплоизо ляционной засыпки, в качестве которой используют шамотный порошок, песок и другие материалы.
Применение экзотермических смесей дает особенно ощутимые результаты при одновременном обогреве боковых поверхностей прибыльной части слитка экзотермическими обмазками и вклады шами. При выборе способа использования экзотермических смесей (для засыпки или изготовления вкладышей) необходимо иметь в виду, что эффективность экзотермических смесей при засыпке их сверху составляет всего лишь 10%, а при нанесении их на боковую поверхность надставки 45—50%.
При отливке слитков ответственных сталей, по соображениям экономического характера, достаточно пользоваться теплоизолирую щими засыпками, например смесью коксика и шамотного порошка.
Хорошими теплоизолирующими свойствами обладает вермику лит, представляющий собой продукт вторичных изменений темных слюд. При нагревании из вермикулита удаляется гидратная влага, что приводит к увеличению его объема в 8—12 раз.
С п е ц и а л ь н ы е с п о с о б ы о б о г р е в а п р и б ы л ь н о й ч а с т и с л и т к а . В жидком состоянии металл в прибыльной надставке можно поддерживать длительное время, вплоть до за твердевания тела слитка, прибегая для этого к специальным спосо бам обогрева: электродуговому, индукционному и газокислород ному.
308
Электродуговой способ, предложенный в 1895 г. Н. Г. Славяновым, заключается в следующем. После наполнения изложницы на поверхность металла опускается электрод и зажигается дуга. Для защиты металла от окисления кислородом воздуха и для уменьшения потерь тепла на прибыль забрасывается шлакообразующая смесь, состоящая, например, из 65% извести, 20% магнезита и 15% пла викового шпата в количестве до 3—5 кг/т.
Из опыта дугового способа обогрева большого числа слитков нержавеющей стали массой 6 т на Кузнецком металлургическом ком бинате выяснилось, что головная обрезь снижается с 17—18 до 10— 12% без ухудшения макроструктуры металла. Расход электроэнер гии при этом составлял в среднем 17 кВт-ч/т. Необходимо иметь в виду, что при использовании графитовых электродов возможно науглероживание металла.
При индукционном способе обогрева на прибыльную подставку устанавливают индуктор, по которому после наполнения прибыли металлом пускается ток высокой частоты. Токи, возбуждаемые в металле, нагревают и поддерживают его в жидком состоянии требуемое время. В результате длительной промышленной эксплуа тации установки для индукционного обогрева на Ижевском метал лургическом заводе были получены следующие показатели: расход электроэнергии 14—18 кВт-ч/т, уменьшение головной обрези
с18—16 до 5—9%.
Кчислу положительных сторон описанного способа обогрева относится возможность изменять в широких пределах продолжитель ность и интенсивность обогрева.
В случае газокислородного обогрева, после наполнения прибыль ной надставки, металл в ней поддерживается в жидком состоянии в результате обогрева сверху газокислородным пламенем. Для за щиты от окисления на поверхность металла забрасывают шлако образную смесь, например электропечной шлак в количестве 25—
30кг/т.
При обогреве, длящемся один час, и расходе кислорода около
12 м3/т и коксового газа 27 м3/т обрезь головной части 6—7-т слитков углеродистой и нержавеющей стали на Кузнецком металлургичес ком комбинате была уменьшена на 6—7%.
Таким образом, специальные виды обогрева прибыльной части слитка обеспечивают заметное увеличение выхода годного металла.- В то же время высокие капитальные затраты на установку оборудова ния при сравнительно небольшой ее производительности, потреб ность в увеличении штата обслуживающего персонала и повышенные ; требования к технике безопасности при эксплуатации являются существенными недостатками описанных способов, что ограничивает их широкое применение.
Глава |
23 |
|
ТЕХНОЛОГИЯ |
РАЗЛИВКИ |
|
МЕТОДЫ |
РАЗЛИВКИ |
|
В настоящее время жидкую |
сталь разливают преимущественно |
|
в изложницы или на установках |
непрерывной разливки. Разливку |
|
стали в изложницы осуществляют двумя способами: сверху или сифо ном. При разливке сверху металл поступает в изложницу 1 непосред ственно из сталеразливочного ковша 2 (рис. 117, а) или через проме-
Рнс. 117. Схематическое изображение раз- |
Рис. 118. Схематическое |
изображение раз |
ливки стали сверху |
лнвкн стали |
сифоном |
жуточиое устройство 3 (воронку, ковш 117, б). В случае сифонной разливки (рис. 118) жидкая сталь из сталеразлнвочного ковша 1 попадает в центровую 2 и затем по сифонной проводке 3 снизу посту пает в изложницы 4, установленные на поддоне 5 (рис. 118).
Исторически сложилось так, что разливка сверху явилась первым способом отливки стальных слитков. В дальнейшем с повышением требований к качеству поверхности слитков, улучшением технологии изготовления огнеупорных изделий и увеличением емкости сталепла вильных агрегатов сифонный способ разливки получил широкое рас пространение на заводах, где не были установлены мощные обжимные станы и поэтому отливали мелкие слитки.
Как показали результаты неоднократно проведенных сравнитель ных исследований, качественные показатели металла (механические свойства, макроструктура, содержание неметаллических включений
310
и т. д.), а также величина брака из-за дефектов металла в прокатных цехах и на машиностроительных заводах практически не зависят от способа разливки. В то же время разливка сифоном имеет следующие преимущества перед разливкой сверху:
1. Возможность одновременной (на одном поддоне) отливки четы рех— шести слитков массой 3—7 т и до шестидесяти более мелких слитков, что позволяет плавки большой массы разливать с меньшей общей продолжительностью.
2.Удобство наблюдения за поверхностью поднимающегося в из ложнице уровня металла и возможность регулирования скорости раз ливки в относительно большом интервале в зависимости от темпера туры и состава металла.
3.Лучшая поверхность слитков и уменьшение в 2,5—4 раза за трат труда на зачистку слитков и прокатанных заготовок.
Кнедостаткам сифонной разливки следует отнести:
1.Уменьшение из-за потерь с литниками выхода годного металла
на 0,9— 1,3% в зависимости от массы слитка.
2. Увеличенный расход огнеупорных изделий на центровые и си фонные проводки, обслуживание и содержание дополнительного оборудования и повышенные затраты труда на подготовку поддонов и сборку центровых. Хотя поверхность слитков при сифонной раз ливке заметно чище и поэтому требует значительно меньшего времени на зачистку металла, все же при применении этого варианта разливки суммарные часовые затраты труда на 1 тонну стали, расходуемые на подготовку изложниц и зачистку металла, оказываются в 1,5— 2,5 раза выше, чем при разливке сверху.
В целом, оценивая различные способы разливки стали, следует признать, что разливка стали сверху в условиях современных стале плавильных цехов большой производительности, где стали разли вают в крупные слитки, имеет несомненные преимущества, и этот способ разливки чаще всего предусматривается в проектах вновь строящихся заводов.
На заводах качественной металлургии и заводах, где металл разливают в слитки мелкого и среднего развеса, следует признать целесообразным сохранение сифонного способа разливки. Что ка сается разливки высоколегированных сталей и сплавов, требующих обязательной обдирки слитков перед последующим переделом, то ее осуществляют сверху, поскольку это позволяет устранить потери ме талла в виде литников.
ФОРМА И РАЗМЕРЫ СЛИТКА
Основными параметрами, подлежащими определению при проек тировании слитка, являются его масса, размеры поперечного сечения, высота, контур, уклон граней и радиусы закругления углов.
Эти параметры устанавливают в зависимости от технологических требований, размеров цеховых зданий, характеристики кранового оборудования, нагревательных колодцев и прокатных станов, ско рости прокатки и режима обжатий.
311
Применение слитков большой массы значительно увеличивает производительность прокатных цехов и улучшает расходные коэф фициенты. Сокращая трудоемкость подготовки составов и увеличивая пропускную способность разливочного пролета, являющегося обычно узким местом старых сталеплавильных цехов, использование крупных слитков служит также важным фактором улучшения экономики производства.
Однако надо иметь в виду, что с увеличением массы слитка укруп няется дендритная структура и усиливается химическая неоднород ность; поэтому ухудшаются макроструктура и механические свой-
Рис. 119. Поперечные сечения слитков спокойной стали
ства стали. Правда,"опыт многих заводов показывает, что механиче ские свойства и макроструктура проката с увеличением массы слитка от 1,0 до 6,0 т ухудшаются незначительно.
Никаких затруднений не встречается в удовлетворении требова ний ГОСТа и Технических условий при разливке высококачествен ных сталей (12Х2Н4А, 20Х2Н4А и др.) в квадратные слитки массой до 6,2 т и в прямоугольные массой 8— 12 т.
Форма поперечного сечения слитка определяется его назначением. Наиболее распространенные типы поперечного сечения изложниц приведены на рис. 119. Слитки квадратного сечения с вогнутыми или выпуклыми гранями и плоские с соотношением сторон А : В до 1,5 используют для прокатки на сорт (круг, уголки, швеллер и т. д., рис. 119, а и б). Слиток с вогнутыми гранями отличается большой жесткостью, он также более удобен при прокатке, поскольку устой чиво перемещается по рольгангу в связи с двумя линиями опоры и правильно поступает в валки обжимного стана. Прямоугольные
312
слитки с отношением сторон А : В > 1,5 предназначены для прокатки на лист (рис. 119, г).
Для уменьшения образования продольных трещин грани прямо угольных слитков часто делают волнистыми, что обеспечивает быст рое образование относительно прочной корочки, способной противо стоять ферростатическому давлению металла в изложнице (рис 119
в и д).
Слитки круглого сечения используют для производства труб, бан дажей и колес (рис. 119, ё). Масса таких слитков не превышает 4 т, а диаметр 600 мм. Для кузнечного слитка наиболее рационально вось мигранное сечение (рис. 119, ж).
Важным параметром слитка |
|
|||
является |
отношение его высо |
|
||
ты Я к среднему диаметру, опре |
|
|||
деляемому |
как (А УВ) |
: 2, где |
|
|
А и В — размеры сторон попе |
|
|||
речного сечения. Неоднократно |
|
|||
высказывалось мнение, что по |
|
|||
вышенное |
|
значение отношения |
|
|
Я : D (более 3) приводит к раз |
|
|||
витию недопустимой осевой рых |
|
|||
лости в слитке, и поэтому при |
|
|||
менение |
удлиненных |
слитков |
|
|
считалось |
в |
нецелесообразным. |
|
|
Однако |
последнее |
время |
|
|
ряд металлургических |
заводов |
|
||
(Ижевский, Серовский, Чусов |
|
|||
ской и др.) успешно применяет |
Рис. 120. Конфигурации донной части слитков |
|||
слитки с |
|
отношением |
Я : D, |
спокойной стали |
равным 4—4,5.
Спокойные стали преимущественно отливают в изложницы с уширением кверху с конусностью от 1— 1,5 до 5—6% на сторону и иногда 10— 12% при отливке кузнечных слитков. Увеличение конусности слитка обеспечивает лучшее питание центральной части слитка, однако при этом ухудшаются условия прокатки слитка.
При прокатке слитка периферийные слои металла опережают цен тральные, и поэтому квадратные слитки со сферической донной частью наиболее приемлемы, так как в этом случае устраняется обра зование «рыбьих хвостов» на заготовках и снижается донная обрезь
(рис. 120, а).
При разливке сверху иногда применяют слитки с кюмпельной частью (рис. 120, б). В начале разливки таких слитков в изложнице образуется подушка жидкого металла, уменьшающая разбрызгивание струи. Однако наличие кюмпеля увеличивает донную обрезь слитка на 6% и более из-за низкокачественной поверхности самого кюмпеля.
Прибыльную часть слитка, как правило, делают с конусностью, составляющей для сортовых слитков чаще всего 18— 19%, для кузнеч ных 10%. Увеличение конусности прибыльной части слитка свыше 20—22% ограничено условиями захвата слитка стрипперным краном.
313