М іністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Запорізька державна інженерна академія

С.А. Воденніков

В.П. Падалка

О.С. Воденнікова

ТЕХНОЛОГІЯ РОЗЛИВАННЯ І КРИСТАЛІЗАЦІЇ СТАЛІ

Навчально-методичний посібник

для студентів ЗДІА

спеціальності 6.090401 “Металургія чорних металів”

всіх форм навчання

Запоріжжя

2011

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Запорізька державна інженерна академія

Затверджено до друку

рішенням науково-методичної ради ЗДІА

протокол № від 2011 р.

Технологія розливання і кристалізації сталі

Навчально-методичний посібник

для студентів ЗДІА

спеціальності 7.090401 “Металургія чорних металів”

всіх форм навчання

Рекомендовано до видання

на засіданні кафедри

Металургії чорних металів,

протокол №12 від 5.05.2011 р.

УДК 669.18

Технологія розливання і кристалізація сталі. Навчально-методичний посібник для студентів ЗДІА спеціальність 6.090401 “Металургія чорних металів” / Укл: С.А. Воденніков, В.П. Падалка, О.С.Воденнікова. - Запоріжжя, Видавництво Запорізької державної інженерної академії, 2011.- 186 с.

Укладачі: С.А. Воденніков, д.т.н., професор кафедри МЧМ

В.П. Падалка, доцент кафедри МЧМ

О.С. Воденнікова, асистент кафедри МЧМ

Відповідальний за випуск: зав. кафедри МЧМ

д.т.н., проф. С.А. Воденніков

Рецензенти:

В.В. Луньов, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедрою машини і технологія ливарного виробництва Запорізького національного технічного університету;

Г.О. Колобов, кандидат технічних наук, професор кафедри металургії кольорових металів Запорізької державної інженерної академії.

У посібнику розглянуто тенденції розвитку та існуючі способи технології розливання сталі, наведено основні технологічні параметри, описано обладнання для розливання сталі. Надані короткі відомості про теплові та гідродинамічні процеси формування зливків і заготовок. Висвітлено засади кристалізації сталі та якість сталевих зливків і безперервно литих заготовок. Особливо увагу приділено процесу безперервного розливання сталі на квадратні і прямокутні перетини, вплив вогнетривів, шлакоутворюючих сумішей, динамічних зовнішніх дій на якість заготовок.

Посібник розраховано на студентів спеціальності “Металургія чорних металів”. Він може бути корисним студентам інших спеціальностей металургійного профілю.

ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………………………………………………	5
I ЛЕКЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ………………………………………………...	7
1 СПОСОБИ РОЗЛИВАННЯ СТАЛІ………………………………………..	7
1.1 Розливання сталі у виливниці…………………………………….....	7
1.2 Безперервне розливання сталі……………………………………….	12
1.3 Устаткування для розливання сталі………………………………...	13
1.4 Машини для безперервного розливання сталі……………………..	24
2 КРИСТАЛІЗАЦІЯ СТАЛІ І ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ ЗЛИВКА ТА ЗАГОТОВКИ……………………………………………………………….	49
2.1 Кристалізація сталі…………………………………………………..|зливка|	50
2.2 Особливості будови зливка спокійної сталі………………………..	60
2.3 Особливості будови зливка киплячої сталі………………………...	69
2.4 Особливості кристалізації напівспокійної сталі…………………...	75
2.5 Структура безперервнолитої заготовки…………………………....	78
3 ТЕХНОЛОГІЇ РОЗЛИВАННЯ СТАЛІ У ВИЛИВНИЦІ………………….	83
3.1 Технологічні параметри розливання сталі…………………………	83
3.1.1 Швидкість розливання сталі…………………………………	83
3.1.2 Регулювання швидкості розливання………………………...	86
3.1.3 Температурний режим розливання сталі……………………	88
3.2 Підготовка устаткування до розливання у виливниці…………......	91
3.3 Технологія розливання………………………………………………	97
3.4 Види браку сталі, що розливається у виливниці…………………..	103
4 ТЕХНОЛОГІЯ РОЗЛИВАННЯ СТАЛІ НА МБЛЗ…………………….....	107
4.1 Основи безперервного розливання сталі…………………………..	109
4.2 Особливості і перспективи розвитку процесів безперервного розливання сталі в Україні……………………………………………………	130
II МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ……………………………………………….	141
5. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ	141
5.1 Лабораторна робота №1 Моделювання процесу кристалізації зливка|зливка| спокійної сталі…………………………………………………………	141
5.2 Лабораторна робота №2 Вивчення впливу електрообігріву прибуткової частини|частини| зливку|зливка| на вихід придатного металлу…………………	146
5.3 Лабораторна робота №3 Моделювання розливання сталі у виливниці……………………………………………………………………….	150
6 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ ТА САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ………………………………………………..	156
6.1 Розрахунок схеми літника для сифонного розливання сталі………	156
6.2 Розрахунок виливниці для зливку киплячої сталі………………….	159
6.3 Розрахунок виливниці для зливка спокійної сталі………………….	166
6.4 Розрахунок прибуткової надставки………………………………….	173
6.5 Вибір типа МБЛЗ та обчислення їх кількості для сталеплавильного цеху заданого виробництва литої заготовки……………	176
ДОДАТКИ……………………………………………………………………..	182
ДОДАТОК А Варіанти завдання на практичні роботи №1-4 ………….....	182
ДОДАТОК Б Варіанти завдання на практичну роботу №5……………….	183
ВИКОРИСТАНА ТА РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА……………..	184

ВСТУП

Після закінчення плавки в сталеплавильному агрегаті (печі) метал випускають в сталерозливний ківш та після позапічної обробки в ковші розливають у виливниці або на установках безперервного розливання. В результаті твердіння рідкої сталі отримують зливки або литі заготовки, які надалі піддають обробці тиском (плющенню, куванню).

На зливки і заготовки|зливки|і заготовки розливають основну частку|частину| сталі, яку виплавляють у сталеплавильних агрегатах, і лише близько 2 % всієї сталі йде на фасонне лиття|лиття|.

Розливання сталі є важливою|поважний| операцією сталеплавильного виробництва. Технологія та організація розливання в значній мірі|значною мірою| визначають якість готового металу і кількість відходів при подальшому|дальшому| переділі сталевих зливків та заготовок|зливків|. Неправильно організованим розливанням можна зіпсувати якісно виплавлену| сталь. Навіть незначна недбалість у підготовці розливного устаткування|обладнання| часто веде до великих втрат метала при розливанні.

Вдосконалення технології розливання може служити резервом збільшення виробництва сталі. Відомо, що від 5 до 18 %, а інкол|іноді|и і до 25 % сталі, що виплавляється, повертається на переплав із-за дефектів, які виникають при розливанні і кристалізації сталі|.

Вимоги ринку обумовлюють|зумовлюють| постійний пошук но­вих| матеріалів і технологій, їх негайне використання |при зростаючих вимогах до матеріалу та енер­гозбереженню|, забезпеченню екологічної безпеки.

Розкриття закономірностей в технологічних процесах виробництва сталі, у формуванні структури і властивостей виробу допомагає осмислити взаємозв'язок різних інже­нерних| операцій і фізичних процесів. Без таких знань вирішити проблему комплексної системи організації техно­логії|, виробництва і збуту, орієнтованою на пов|цілковите|не задоволення попиту споживачів та отриман|здобуття|ня прибутку, неможливо.

Металургійний комплекс традиційно займає|позичає| стра­тегічно| важлив|поважне|е місц|місце-миля|е в економіці України. Прот|однак|е в про­цесі| ринкових реформ металургійні підприємства зіткнулися |із|із загальни|спільними|ми для економіки проблемами кризисно­го| характ|вдачі|еру. Саме металургійний комплекс має гостру| необхідність в якнайшвидшому впровадженні у виробництво сучасних технологічних рі|розв'язань|шень, необхідність прискореного| стратегічного переоснащення більшості металургійних| підприємств.

Як показує світовий досвід|дослід|, підвищення ефективності| металургійного комплексу вдається досягти при створені| гнучкої технологічної системи, що включає ме­талургійні| міні заводи, оснащені високоефективними| модулями, в яких обов'язково присутні агре­гат| “піч-ківш” і високопродуктивні машини безперервного||лиття| лиття заготовок (МБЛЗ). За останні роки і технологія, і устатк|обладнання|ування розливання сталі от|одержували|римали бур­хливий| розвиток.