книги из ГПНТБ / Строганов, А. И. Производство стали и ферросплавов учебник для металлургических техникумов

в относительно большом интервале в зависимости от температуры

исостава металла.

3.Лучшая поверхность слитков, что уменьшает затраты труда на зачистку слитков и прокатных заготовок в 2,5—4 раза.

2. Увеличенный расход огнеупорных изделий на центровые и сифонные проводки, содержание дополнительного оборудования и повышенные затраты труда на подготовку поддонов и сборку цен­ тровых. Суммарные затраты труда на подготовку изложниц и за­ чистку металла при сифонной разливке оказываются в 1,5—2,5 раза выше, чем затраты труда на аналогичные операции при раз­ ливке сверху.

В целом, оценивая различные способы разливки стали, следует признать, что разливка стали сверху в условиях современных стале­ плавильных цехов большой производительности и разливающих сталь по крупным слиткам имеет несомненные преимущества, и этот способ разливки чаще всего проектируется на вновь строя­ щихся заводах.

На заводах качественной металлургии и заводах, разливающих металл в мелкие и средние слитки, следует признать целесообраз­ ным сохранение сифонного способа разливки. Однако разливка

341

высоколегированных сталей и сплавов, требующих обязательной обдирки слитков перед последующим переделом, производится сверху, что позволяет устранить потери металла в виде литников.

2. ИЗЛОЖНИЦЫ

Для отливки изложниц преимущественно используют чугун. Стойкость изложниц обычно составляет 50—100 наливов, а расход колеблется в широких пределах от 10 до 60 кг/т и зависит от многих факторов: конструкции изложниц, качества чугуна, способа раз­ ливки, массы слитка, марки стали и т. д. В частности, расход из­

ливов. Иногда прибегают к замазке дефектов металлокерамической пастой. На Челябинском металлургическом заводе применяют за­ мазку состава: 15% жидкого стекла, 15% хромистого порошка, 20% графита, 20% огнеупорной глины, 30% чугунной Стружки. Ремонт подобной пастой позволяет удлинить эксплуатацию излож­ ниц на 5—10 наливов.

На рис. 91 представлена наиболее распространенная конструк­ ция изложницы с прибыльной надставкой для отливки квадратных слитков. При выборе конструкции и основных размеров изложниц прежде всего исходят из способа горячей обработки слитков давле­ нием (прокатка, ковка), назначения слитка (листовая сталь, трубы, квадратная заготовка и т. д.) и марки выплавляемой стали. Что касается массы слитка, то выбор ее зависит от мощности кранового оборудования разливочных пролетов сталеплавильных цехов, мощ­ ности перерабатывающих средств (прокатных станов, ковочных ма­ шин), а также от качества структуры слитка.

342

Форма внутреннего поперечного сечения' изложницы опреде­ ляется способом переработки слитка. Наиболее распространенные поперечные сечения изложниц приведены на рис. 92.

В литературе неоднократно высказывалось мнение, что повыше­ ние отношения высоты слитка Я к его среднему диаметру Д, опреде­

ляемому как У А В (где А и В — размер внутренних сторон излож­ ницы), приводит к образованию недопустимой осевой рыхлости в слитке, и поэтому применение удлиненных слитков долгое время считалось нецелесообразным. Однако за последнее время на ряде заводов (Ижевский, Серовский, Чусовской и др.) успешно приме-

Рис. 92. Поперечное сечение изложниц: а, б, в — квадратные; г, д — прямоугольные; е — круглые; ж — граненые

няют слитки с отношением Я : Д равным 4,0—4,5. Спокойные стали преимущественно отливают в изложницы с уширением кверху с ко­ нусностью 1—1,5% на сторону.

У квадратных слитков наиболее часто встречаются сферическая конфигурация дна изложницы. Средняя толщина стенки (а) для из­ ложниц квадратного и прямоугольного сечения равна а = 25 + + 0,2 Д, где Д — средний приведенный диаметр.

При сифонной разливке толщина дна квадратных и прямоуголь­ ных изложниц составляет 100—145 мм, а для круглых изложниц обычно 100—ПО мм. В дне изложницы при сифонной разливке имеется отверстие с прямой конусностью для установки шамот­ ного стаканчика. Для предотвращения размывания дна изложницы и приваривания слитка при разливке сверху в отверстие в дне изложницы вставляют стальную пробку диаметром 150—200 мм.

При подготовке изложниц к плавке их охлаждают на воздухе и душированием водой. Душирование изложниц необходимо осуще­ ствлять после охлаждения их на воздухе до температуры 200— 300° С.

343

После охлаждения приступают к подготовке изложниц к следую­ щей плавке. Чистка изложниц осуществляется струей воды высо­ кого давления (гидравлический способ) и металлическими щетками. Приставшие к стенкам и дну изложницы мелкие скрапины удаляют заостренным ломом. После чистки изложницы продувают воздухом и при необходимости производят отбраковку негодных изложниц с грубой сеткой разгара, выбоинами, неровными торцами и другими дефектами.

Очищенные изложницы устанавливаются на поддоны. Перед или во время установки изложницы на поддон при сифонной раз­ ливке в дно изложницы вставляют стаканчик на массе, состоящей из 25% огнеупорной глины и 75% шамотного порошка, замешанных на водном растворе жидкого стекла до консистенции густой сме­ таны. При разливке сверху в изложницу забрасывают стальную пробку.

Сцелью уменьшения приваривания слитка к стенке изложницы

иулучшения поверхности слитка изложницы смазывают кузбас­ ским лаком или обезвоженной смолой. На большинстве отечествен­

ных заводов применяется механизированная смазка изложниц. В цехах малой производительности при отливке слитков в постоян­ ные канавы изложницы снимают с поддонов, укладывают на стел­ лажах, а затем после чистки и обдувки смазывают с помощью пере­ носной форсунки. Разбрызгивание смазки осуществляется крыль­

ваются на тележку, и подготовка составов осуществляется в потоке, а смазка изложниц производится в специальных отделениях.

Машина для смазки изложниц состоит из стационарного моста и тележки, передвигающейся перпендикулярно железнодорожным путем, по которым проталкивается состав. На тележке смонтиро­ вана форсунка с вертикальным перемещением. Смазка изложниц производится при температуре поверхности 100—160° С, что обес­ печивает равномерное распределение лака или смолы по поверх­ ности.

3 СМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗЛИВКИ

Прибыльная надставка. Наибольшее распространение получили открытые футерованные прибыльные надставки, состоящие из чу­ гунного каркаса, футеровки и цапф для удобства работы с ней (рис. 91). Расход надставок колеблется в пределах 0,5—1,5 кг/т. Прибыльные надставки футеруют шамотным кирпичом или путем набивки огнеупорной массой.

Подготовка прибыльной надставки к плавке обычно сводится к подмазке ее в горячем состоянии огнеупорной массой с последую­ щей покраской графитовым раствором. Заново набранные надставки подогреваются на газовых горнах или в камерных печах. После установки надставок на изложнице производится продувка излож­ ниц воздухом и устанавливаются маркированные скобы с набитым

344

на них номером плавки и порядковым номером слитка. Надставки накрывают крышками из листового железа.

Поддоны. Изложницы при сифонной разливке устанавливают на поддоны, размещаемые либо стационарно в канавах, либо на раз­ ливочных тележках. Для сифонной проводки в поддоне имеются канавки (ручьи) с сечением 90x90—115x115 мм. Отношение массы поддона к общей массе отливаемых на нем слитков снижается при­ мерно с 1 : 1 в случае мелких слитков до 1 : 2 при отливке 6—7 т

слитков. С целью обеспечения достаточной прочности поддоны армируют стальными стержнями (рис. 93).

Поддоны изготавливают из чугуна. Расход поддонов обычно колеблется в пределах 0,5—1 кг/т. Увеличению стойкости поддо­ нов способствуют улучшение их конструкции путем армирования корпуса, округление углов в конце ручьев, применение кованых

в центре поддона, куда сходятся ручьи, устанавливается централь­ ная звездочка из шамотного кирпича (рис. 94). Звездочка верхним своим отверстием соединяется с нижней катушкой центровой, а боковыми отверстиями — с пролетными кирпичами, уложенными в ручьи. Концевой кирпич сифонной проводки имеет отверстие, которое центрируется со стаканчиками изложницы.

Сифонную проводку набирают с использованием огнеупорной массы при температуре поддона не ниже 100° С. Хорошо зарекомен­ довала себя масса, состоящая из 50% шамотного порошка, 40% огнеупорной глины и 10% графита, замешиваемая на водном растворе сульфат-целлюлозного экстракта (15—20% от массы раствора).

345

Сушка набранной сифонной проводки происходит за счет тепла, аккумулированного поддоном. Перед установкой на поддоны из­ ложниц сифонную проводку продувают воздухом.

При разливке сверху на тележках изложницы устанавливают непосредственно на раму тележки. Однако на некоторых заводах, особенно в случае двухстопорной разливки, где требуется относи-

л

//

//

//

//

/

/

•с /

н0

тельно высокая точность установки изложниц, а также при разливке в постоянных канавах, применяют многоместные поддоны. Подго­ товка подобных поддонов к плавке ограничивается их очисткой.

Центровые. При сифонной разливке обычно применяют разъем­ ные в вертикальной плоскости центровые (рис. 95). Изнутри цен­ тровые футеруют шамотными катушками. Для удобства разливки на центровую устанавливают воронку. Сборка центровых осуществ­ ляется на огнеупорной массе аналогично той, что используется при наборке поддонов. После сушки в камерных печах или на газовых

346

горнах они устанавливаются на поддоны. Расход центровых состав­ ляет 0,5—1,2 кг/т стали.

Промежуточные устройства. При разливке сверху с целью умень­ шения кинетической энергии струи металла, попадающей в излож­ ницу, между сталеразливочным ковшом и изложницей устанавли­ вают промежуточный ковш или воронку. Промежуточный ковш ем­ костью 25—40 т футеруется шамотным кирпичом и используется для одновременной отливки двух—четырех слитков, для чего в нем преду­ сматривают соответствующее число стопоров. Подготовленный к раз­ ливке промежуточный ковш продувают сжатым воздухом, накры­ вают крышкой и подогревают до 800—1000° С. Разливку из проме­ жуточного ковша начинают после заполнения его не менее чем на три четверти. Промежуточный ковш обычно устанавливают на не­ подвижный стенд, а состав с изложницами проталкивается под ним.

Слитки среднего и малого развеса, а также одиночные крупные слитки разливают сверху иногда с применением промежуточной воронки, устанавливаемой на изложнице или подвешиваемой к ковшу. В дно воронки вставляют стаканчик, причем можно применять ста­ канчики различного диаметра в начале разливки, когда металл горячий, с меньшим диаметром, а к концу разливки, по мере ох­ лаждения металла — с большим диаметром.

4. СТАЛЕРАЗЛИВОЧНЫЙ КОВШ

Обычно ковш имеет форму усеченного конуса с широким осно­ ванием вверху и конусностью 50 мм на метр (рис. 96). Объем ковша должен быть таким, чтобы принять весь металл и около 5% шлака от массы металла. Избыточный шлак сливается через носок, опу­ щенный на 100—200 мм ниже верхнего края ковша. Футеруют ковш шамотным или высокоглиноземистым кирпичом толщиной 65—80 мм вверху и 120—240 мм внизу в зависимости от емкости ковша. Между футеровкой и рабочим слоем прокладывают арматурный слой из нормального шамотного кирпича или из кирпича с уменьшенной толщиной (230x113x40 мм). В последнее время находят применение ковши с набивной футеровкой.

Стойкость футеровки ковша составляет 10—15 плавок. Заново отфутерованный ковш сушат и разогревают до 600—800° С. Ремонт футеровки ковша сводится к удалению скрапин металла, подмазке или торкретированию особо изношенных мест и установке стакана и стопора.

Стакан с отверстием, прикрываемый пробкой стопора, устанав­ ливается на огнеупорной массе (40% глины и 60% шамотного по­ рошка) в дне ковша (рис. 97, б). В ковшах емкостью до 100 т при­ меняют шамотные стаканы, шамотные стаканы с магнезитовой втул­ кой или стаканы с магнезитовой набивкой внутри канала. В ковшах большей емкости применяют магнезитовые стаканы. При сифонной разливке вязких сталей с высоким содержанием хрома, титана или алюминия используют стаканы с отверстием диаметром 50—60 мм; для разливки низколегированных и углеродистых спокойных ста­

347

лей диаметр стакана составляет 35—60 мм. Стопор представляет со­ бой стержень диаметром 40—50 мм с надетыми на него огнеупорными трубками (стопорными катушками).

Верхний конец стержня гайками укрепляется на стопорном ме­ ханизме, посредством которого вручную или механизированным пу­

тем стопор перемещается по вертикали. На нижний конец стержня на резьбе или с помощью клинового соединения укрепляется пробка стопора.

Набранный на огнеупорной массе стопор сушится в вертикаль­ ных сушилках при температуре около 120° С и затем по мере необ­ ходимости незадолго до выпуска устанавливается в ковш. Плот­ ность подгонки пробки стопора к стакану проверяют на свет при помощи лампочки или же при помощи сухого тонкоизмельченного просеянного графита, забрасываемого на стакан вокруг пробки.

348

С целью ускорения и обеспечения нормальной разливки в ковше иногда устанавливают два стопора.

На отечественных заводах находит распространение дистанцион­ ное управление стопорами. В этом случае стопоры опускаются и поднимаются с помощью гидравлического механизма.

В последние годы все большее применение находят бесстопорные ковши. На рис. 97, а представлен затвор шиберного типа. Стакан в этом случае установлен в фасонном кирпиче в днище ковша. Сам

затвор состоит из неподвижной и подвижной плит. Плотность кон­ тактных поверхностей этих плит обеспечивается тщательной обра­ боткой их наждачными кругами, а также с помощью регулировоч­ ных пружин. Ниже подвижной плиты размещается фиксирующий стакан и стакан-коллектор, служащие для упорядочения струи. Обычно весь затвор собирается в узел, который заменяется после каждой плавки. Разливка металла происходит при совмещении от­ верстий подвижной с отверстием неподвижной плит.

Для изготовления стаканов и плит используют различные огне­ упорные материалы: высокоглиноземистые, нитридокремниевые, цирконистые и т. д. При тщательном изготовлении и правильной экс­ плуатации затвор может быть использован для нескольких плавок.

Во избежание замораживания металла в стакане от момента вы­ пуска до начала разливки канал стакана заполняют разогретым песком, стальной стружкой, графитом с оливином, графитом с цир­ кониевым песком и т. д.

При использовании бесстопорного ковша снижается расход огне­ упорных материалов, упрощается подготовка ковша, уменьшаются трудовые затраты в разливочном пролете, тщательнее обеспечивается режим разливки.

349

10—15 мин. За время выдержки содержание в металле неметалли­ ческих включений снижается на 50—80%. Скорость понижения тем­ пературы металла за время выдержки зависит в первую очередь от массы металла и составляет в 30-т ковше 2—2,5° С/мин, а в 100-т ковше около 1° С/мин.

Разливка сифоном. Температура металла и скорость разливки являются факторами, в значительной степени определяющими ка­ чество поверхности слитков и их макроструктуру. Верхний предел температуры металла в сочетании со скоростью разливки должен предупреждать появление на слитках не только трещин, но и других пороков стали, в частности повышенной загрязненности неметал­ лическими включениями, газовых пузырей и волосовин. Верхние пределы значения температур подбираются в зависимости от марки стали и предъявляемых к ней требований, а также местных усло­ вий разливки, например отношения Н1Д, качества смазки, при ко­ торых достигается максимально однородная и плотная макрострук­ тура прокатанного металла при наименьшем браке. В табл. 52 для примера приводится рекомендуемая температура металла в ковше для некоторых групп марок стали на различных заводах.

Электросталь обычно разливают так, чтобы с 1/3—1/2 высоты

350