книги из ГПНТБ / Заверюха, Н. В. Разливщик стали учеб. пособие

Времени (т/с), изменяется по ходу разливки вследствие уменьшения ферростатического давления и возможного изменения диаметра канала (настыли в магнезитовом и разгар в шамотном стаканах).

Достигнуть примерно постоянства скорости освобождения ковша от жидкого металла можно торможением струи металла стопором. Однако при большой высоте ковша (3,5—4,0 м) для получения оди­ наковой скорости разливки в начале и в конце процесса необходимо

изложниц на последующих поддонах канал стакана постепенно расширяют до требуемых размеров, прожигая его кислородом. Такой способ регулирования скорости разливки обеспечивает нор­ мальное положение пробки и обычно не приводит к заметному нару­ шению плотности струи. Плотность струи может быть существенно нарушена только при одностороннем прожигании канала стакана кислородом.

Производительность и экономичность разливки тем выше, чем выше ее общая скорость. При высокой общей скорости разливки сни­ жается загрузка оборудования, уменьшается число разливочных кра­ нов, увеличивается пропускная способность разливочного пролета, повышается стойкость ковшей и сталеплавильных печей. В отечест­ венной практике общую скорость разливки повышают главным обра­ зом увеличением числа стаканов, устанавливаемых в сталеразливоч­ ный ковш, и сифонной разливкой на тележках. Кроме того, в послед­ нее время на ряде заводов производят скоростную разливку стали всех марок через стаканы с диаметром канала 50—100 мм.

130

Управление струей жидкой стали при разливке

После подачи сталеразливочного ковша со сталью к разливоч­ ной площадке и правильной центровки его над первой изложницей (кристаллизатором) стопор медленно и невысоко приподнимают. Если стопор поднять резко и высоко, то он может выйти из углубле­ ния (лунки) стакана и муфты, и пробка не перекроет канала стакана. Как указывалось выше, иногда технологически необходимой явля­ ется «обработка» стопора, когда один или два слитка наливают с неполным перекрытием канала стакана, т. е. с подтеканием струи.

Старший разливщик открывает канал стакана так, чтобы началь­ ная струя металла поступала в изложницу (воронку или кристалли­ затор) медленно. До полного открытия канала на дне изложницы должна образоваться лужица металла — «подушка», которая в дальнейшем смягчит удар струи и не позволит ей сильно расплески­ ваться.

После наполнения очередной изложницы канал разливочного стакана закрывают пробкой. Даже незначительное подтекание метал­ ла в это время должно быть прекращено до подъема стопора над следующей изложницей. При наполнении первых изложниц это несколько затруднено, так как стакан и стопор (пробка) еще отно­ сительно холодные и не могут уплотняться. В таких случаях необ­ ходимо обрабатывать стопор и сокращать до минимума подтекание струи до тех пор, пока по ходу разливки стакан и пробка нагреваются до более высокой температуры, после чего обычно удается достиг­ нуть плотного перекрытия канала.

Вытекающую струю жидкой стали не следует перекрывать пол­ ностью ранее окончательного заполнения изложницы (куста излож­ ниц или кристаллизатора) до требуемого уровня.

В технологических инструкциях скорость разливки металла опре­ деляется продолжительностью наполнения изложницы или куста (поддона) изложниц (в минутах). Продолжительность наполнения изложницы включает также длительность торможения струи металла при открывании канала стакана (от 5 до 30 с) и заполнения утеплителя (прибыльной надставки). Регулирование скорости поступления жид­ кого металла в изложницу, образование корки слитка (боковых гра­ ней слитка) и необходимая структура слитка, а также способ разлив­ ки металла находятся в зависимости от характера поступления струи жидкой стали в изложницу (рис. 97).

На рис. 97 видно, что непрерывное поступление струи металла при разливке сверху в любые изложницы не препятствует образо­ ванию корки в нижней части слитка. При разливке сифонным спо­ собом поступающая снизу струя металла размывает образующуюся корку слитка (особенно в изложницах, уширенных кверху, для спо­ койного металла), в результате чего повышается количество трещин, увеличиваются раковина и усадочная рыхлость.

Эта схема показывает, что формирующийся слиток, отлитый сверху в изложницу, уширенную книзу, в результате усадки при затвердевании свободно отходит от стенок. Слиток, отлитый как

сверху, так и сифонным способом в изложницу, уширенную кверху, при затвердевании подвисает на боковых стенках, что при усадке металла приводит к поперечным трещинам. В связи с этим в излож­ ницах, уширенных кверху, условий для получения слитков без тре­ щин меньше. Отклонение струи от оси изложницы приводит к пере­

ложницы.

Канал стакана до подъема стопора центрируют над изложницей. При открытом канале стакана струю металла не следует регулировать, так как при этом, во-первых, на зеркале металла в изложнице обра­

132

При разливке сверху плохо отцентрированная струя препятст­ вует нормальному образованию корки слитка. При сифонной раз­ ливке регулированием скорости наполнения изложниц устраняют завороты корочки в тело слитка, для чего увеличивают количество поступающего в изложницы металла.

Отбор пробы стали при разливке

Для окончательного определения химического состава стали по ходу разливки отбирают пробы жидкого металла для анализа. При разливке углеродистых сталей пробу берут из средней излож­ ницы в составе или в кусте. При разливке легированных и других качественных сталей пробы отбирают также из первой и последней изложниц. Иногда пробы берут из каждой изложницы.

Перед началом разливки подручный разливщика подготовляет необходимый инструмент (рис. 98). Когда наполняется верхняя часть

Стаканчики-пробницы бывают круглые и прямоугольные. В круг­ лой чугунной пробнице получают стальной слиток круглого сече­ ния. Для химического анализа эту пробу расковывают молотом в лепешку и отправляют в лабораторию, где из нее высверливают стружку. Такая проба неудобна и трудоемка в обработке и не всегда легко извлекается из пробницы.

Прямоугольная пробница получается из двух строганных чугун­ ных прямоугольников, соединяемых гранями на металлической плите. В такой пробнице проба имеет вид прямоугольного бруска. Она легко извлекается из пробницы и сразу поступает в лаборато­ рию, где на наждачном круге с нее снимают окисленный слой и засверливают. С применением плоской пробницы продолжительность обра­ ботки пробы сокращается на 10 мин, облегчается труд подручных разливщика.

133

разливают примерно в течение i ч, т. е. со Скоростью 3,5—5,S т/мйй, а с применением скоростной разливки через стакан с диаметром ка­ нала 80—100 мм, скорость разливки достигает 10— 18 т/мин.

Применение промежуточного ковша со стопорными механизмами (рис. 99) позволяет регулировать скорость наполнения изложниц и уменьшать общую продолжительность разливки установкой не­ скольких стаканов.

В цехах, где сталь разливают из большого ковша через два ста­ кана, следует иметь промежуточные ковши с четырьмя или более стаканами.

Наиболее существенными недостатками разливки сверху являются следующие:

1.Сильное разбрызгивание металла в начале разливки в резуль­ тате удара струи о дно изложницы, которое приводит к грубым порокам поверхности слитка;

2.Большие скорости наполнения изложницы вследствие чего снижается качество слитков.

3. Невозможность отливки большого числа мелких слитков в связи с ограниченным сроком службы стопора и недостаточным количеством подъемов и опусканий его.

Сифонная разливка

Сифонная разливка позволяет отливать слитки с повышенной скоростью и в любом количестве (от двух-трех до нескольких десят­ ков). Поверхность слитков получается чистой, так как основной напор струи металла, вытекающе­ го из ковша, поглощается центро­ вым литником и сифонными про­ водками, в результате чего металл поступает в изложницу и подни­ мается относительно спокойно.

Кроме того, при сифонной разлив­ ке можно наблюдать за поверхно­ стью поднимающегося в излож­ нице металла и по состоянию по­ верхности регулировать скорость разливки, приводя ее в соответст­

литника равно числу изложниц. В этом случае каждая изложница наполняется через самостоятельную проводку, и литники для слит­ ков делают только в концах основных и вспомогательных отводов.

135

Ёсли на одном поддоне много изложниц, то от центрового литника делается несколько основных отводов, которые затем разветвляются, а литники для слитков делаются по всей длине основных и вспомо­ гательных отводов.

Литниковую систему набирают из сифонного пролетного и конце­ вого кирпича. Диаметр каналов кирпичей для горизонтальных проводок обычно равен 40—50 мм. При разливке легированной стали, обладающей небольшой жидкотекучестью, диаметр сифонных про­ водок должен быть больше, чем при разливке более подвижного обычного высокоуглеродистого или высококремнистого металла.

Толщина стенок сифонных кирпичей зависит от массы отливае­ мых слитков и качества огнеупоров. Чем больше масса, тем толще должны быть стенки сифонного кирпича.

Внутренний диаметр центровых трубок обычно принимают рав­ ным 65—100 мм. Такой диаметр обеспечивает требуемую скорость наполнения изложницы. Вообще для уменьшения потерь металла следует стремиться к минимальным диаметрам каналов литниковой системы, однако при разливке кипящей стали, особенно низкоугле­ родистой, сечение центрового литника нужно увеличивать.

Каналы в стаканчиках, вставляемых в дно изложницы при раз­ ливке спокойной стали, бывают различной формы. Расширяющиеся кверху каналы уменьшают разбрызгивание или фонтанирование первых порций металла, но затрудняют удаление литника. Цилин­ дрические или расширяющиеся книзу — удобнее, так как они не мешают удалению литника. Использование стаканов с таким каналом для уменьшения фонтанирования металла при отливке крупных слитков вызывает необходимость применения специальных козырьков из тонкого листового железа. Обычно это практикуется также при разливке кипящей стали, к качеству поверхности которой предъ­ являются высокие требования.

При разливке спокойной стали сифонным способом скорость наполнения изложниц регулируют в соответствии с температурой металла и состоянием поверхности поднимающегося металла. При нормальной скорости наполнения изложниц на зеркале металла плавает корочка, а по периметру зеркала имеется рант жидкого металла шириной 30—40 мм. При увеличении ширины ранта скорость разливки уменьшают, а при уменьшении размеров корочки повы­ шают.

Быстрое образование большой корочки предотвращают дере­ вянные диски при отливке круглых бандажных и колесных слитков и деревянные рамки при отливке листовых слитков прямоуголь­ ного сечения. Плавая на поверхности поднимающегося металла, дерево постепенно сгорает и замедляет получение корочки.

Рациональный режим наполнения изложниц сводится к следую­ щему. Стопор поднимают постепенно в течение 10—15 с; за это время металл заполняет сифонную систему и начинает поступать в излож­ ницы; затем канал стакана открывают полностью, чтобы в нижней части слитков не образовалась корка. Через 30—40 с, когда в излож­ нице накопилось достаточное количество металла, струю уменьшают

136

и первую половину слитка наполняют с пониженной скоростью, что помогает избежать образования продольных трещин в нижней части слитка. Со второй половины высоты изложниц, когда дере­ вянные диски полностью разрушатся и на зеркале слитков появляется корочка, канал стакана вновь открывают полностью. Примерно за 100-—150 мм до подхода уровня металла к прибыльной надставке струю снова несколько уменьшают, чтобы металл не попал в зазор между изложницей и прибыльной надставкой, а свободно перешел в прибыль.

Сразу после наполнения изложниц на зеркало слитков насыпают люнкерит. Для лучшего сохранения тепла металла можно давать примерно 50—60% люнкерита при наполнении только половины прибыли, а остальное количество — после окончания наполнения.

Часто через некоторое время после отливки слитков в изложницы доливают («подкачивают») металл, что уменьшает усадочную рако­ вину. Однако не всякую сталь можно разливать с подкачкой. Этот способ не применим для многих легированных сталей. Дело в том, что перед подкачкой в сифонных проводках могут образоваться корки затвердевшего металла с окисленной поверхностью, которые во время доливки попадают в слиток. Эти корки особенно опасны для легированной стали.

Легированную сталь иногда разливают при такой температуре

ис такой скоростью, чтобы во время наполнения изложниц на зер­ кале слитка вовсе не получалась корка. Высоколегированные стали

исплавы разливают в атмосфере аргона.

Кипящую сталь следует разливать сифонным способом в тех случаях, когда необходимо получить заготовки и изделия с чистой поверхностью, без рванин и плен.

Поведение кипящего металла в изложнице при сифонной раз­ ливке считается нормальным, если он хорошо кипит и под действием кипения пленка шлака на зеркале отгоняется к середине. Сильное бурление металла, при котором шлаковая пленка разбивается и отходит к стенкам изложниц, указывает на недостаточную его раскисленность. Плохо раскисленная сталь дает большую усадку в излож­ нице, образует «голенище», а поверхность слитка оказывается пора­ женной заплесками, шлаковыми включениями.

Если металл сильно кипит, его дополнительно раскисляют алю­ минием, который вводят или в центровую, или непосредственно в изложницу. В изложницы алюминий можно давать только в начале их наполнения. Поздняя присадка раскислителя приведет к загряз­ нению окислами алюминия верхней части слитка.

Перераскисленный металл можно исправить в процессе разливки, окислив кислородом или сжатым воздухом струю стали, вытекающую из ковша. Однако это серьезно осложняет работу и часто оказывается малоэффективным.

На отечественных заводах качественную и высококачественную сталь, предназначенную для прокатки, разливают сифонным спосо­ бом. При сифонной разливке кипящей стали получается здоровая корка, значительно толще, чем при разливке сверху.

137

Поверхность слитка и заготовки из спокойной стали обычно лучше, чем при разливке сверху.

Сифонная разливка является незаменимой при отливке мелких слитков, поступающих непосредственно на сортовые станы. Сифон­ ная разливка позволяет существенно улучшить качество поверх­ ности слитков, например листового металла, поэтому сифонным способом целесообразно разливать весь металл на тех заводах, где отсутствуют обжимные станы. На современных металлургических заводах с мощными обжимными станами сифонным способом следует разливать часть металла, к которому предъявляют высокие требо­ вания по состоянию поверхности.

Наиболее существенными недостатками сифонной разливки являются сложность работы и высокая стоимость разливки, допол­ нительная потеря металла в литниках, достигающая 0,5—2,5%,

Глава 6

РАЗЛИВКА СТАЛИ ПОД ШЛАКАМИ ИЗ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИХ СМЕСЕЙ

Смеси, применяемые при разливке стали под слоем шлака и через шлак

Для улучшения качества стальных слитков и повышения выхода годного предложен и внедрен в производственных условиях ряд способов разливки стали под слоем жидкого шлака, специально изготовленного из порошкообразных экзотермических и теплоизо­ ляционных смесей.

В промышленности нашел применение способ разливки стали с экзотермическими смесями, загорающимися от контакта с жидкой сталью и расплавляющихся за счет тепла экзотермических реакций. Из экзотермических смесей изготовляют порошки, окатыши и бри­ кеты (последние не получили распространения из-за дороговизны). Иногда состав смесей подбирают для группы марок или одной марки стали.

Всостав экзотермических смесей входят: горючие компоненты, металлические порошки алюминия, магния (ПМА), силикокальция, 75%, 90%-ного ферросилиция, ферробора и др.

Вкачестве окислителей применяют порошки натриевой селитры, поташ, хромат, хлораты (бертолетова соль КСЮ3), двуокись мар­ ганца (из марганцевой руды), железную окалину и др.

Для получения легкоплавких шлаков с низкой вязкостью в смесь вводят шлакообразующие «плавни»: плавиковый шпат (флюорит)

CaF2, силикатную глыбу Na2Si03; криолит Na3AlFe и т. д. Для

138

Снижения стоимости и увеличения количества шлака вводят «напол­ нители» дешевые легкоплавкие вещества; доменный и ваграночный шлаки, золу, гравий, бой стекла, вермикулит и др.

Для придания пористости и устранения слеживания в смесь иногда вводят разрыхлители — сухие древесные опилки, стружку. Они же являются носителями большого количества дыма, разрушаю­ щего пленки окислов алюминия и ускоряющие процесс соприкосно­ вения с кислородоносителями. Для устранения прилипания (при­ варки) шлака к изложнице в смесь вводят графит, который, сгорая, разрыхляет шлак у стенок изложниц. Но вследствие сильного дымообразования разрыхлители вводят в смеси редко.

В качестве связующего применяют каменноугольную смолу или другие клеящие вещества, при помощи которых достигается образо­ вание порошинок смеси, стандартность гранул и их прочность. Цементаторы снижают гигроскопичность смеси, так как смола или другие водоотталкивающие вещества, покрывающие зерна, предохра­ няют смеси от насыщения влагой при хранении. Устраняется разде­ ление частиц по плотности и размерам зерна, т. е. достигается одно­ родность смеси и регулируется степень контакта горючего и окисли­ теля.

Компоненты смеси не должны содержать сульфидов, фосфидов, арсенитов, окислов железа, которые растворяются в стали и изме­ няют химический состав или окисляют сталь.

Марганцовые руды чиатурская и никопольская содержат 8— 16% кристаллизационной воды и карбонаты. Для удаления кристалли­ зационной воды и диссоциации карбонатов руду прокаливают в тече­ ние 2—3 ч при 1100° С.

Просушенные мелко дробленые компоненты тщательно смеши­ вают в смесительных барабанах. Влажность смеси не допускается выше 0,4%. Увеличение влаги снижает качество слитков и ухуд­ шает условия труда вследствие дымообразования.

Процесс окисления экзотермических смесей должен проходить без пламени, т. е. без участия воздуха и выделения дыма с образо­ ванием жидкого шлака и низкой температурой плавления.

Для процессов окисления и шлакообразования необходимо соблюдение следующих параметров: термичности смеси, температуры начала горения (воспламенения), скорости горения смеси.

Термичность смеси (оценивается правилом Жемчужного). Быстрое формирование однородного шлака из твердых порошков возможно в том случае, если в ходе реакций между «горючим» и «окислителем» будет выделяться больше химического тепла, чем требуется для нагрева, расплавления и растворения смеси, т. е. больше 550 ккал/кг. Такие смеси называют быстросгорающими, они обеспечивают пол­ ное расплавление шлака за счет внутренного тепла. Смеси, которые для расплавления шлака отнимают тепло от стали, охлаждают ее, называют «тлеющими» (Т.С.).

Быстросгорающие смеси (БС) имеют термичность 800— 1200 ккал/кг, температуру начала горения 300—600° С и скорость горения 120—240 мм/мин. Горение смеси при содержании натриевой

139