книги из ГПНТБ / Производство стали в конвертерах учебное пособие для подготовки квалифицированных рабочих на производстве С. И. Лифшиц. 1960- 17 Мб
.pdf
'240 Разливка стали
-ской стали с ликвационным пороком, вызванным сильно разви той внецентренной ликвацией слитка. Пластические свойства ме талла в местах скопления ликватов сильно понижаются. Ранняя вывозка тележек со слитками, недостаточное время стоявшими в покое после конца разливки, приводит к встряхиванию жидкой сердцевины слитков и к перемещениям загрязненного маточного
раствора, что увеличивает количество ликвационных пороков.
В табл. 66 показана зависимость количества ликвационных поро ков на рельсах, прокатанных из 4,5-т слитков бессемеровской стали, от продолжительности отстоя слитков после конца сифон ной разливки.
Таблица 66
Продолжительность |
Количество рельсов |
||
с ликвационными пороками |
|||
отстоя, |
мин. |
||
% |
|||
|
|
||
До |
20 |
7,5 |
|
21—30 |
6,5 |
||
31-40 |
3,8 |
||
41—50 |
2,4 |
||
51—60 |
0,9 |
||
> 61 |
0,5 |
||
Для уменьшения химической неоднородности слитка и изде лий из него необходимо:
1)понижать содержание серы и фосфора в стали;
2)хорошо раскислять сталь;
3)иметь рациональную форму изложниц (расширяющиеся кверху с надлежащей конусностью и высотой; в коротких и ши
роких слитках сильно развивается внецентренная ликвация,
ав узких и высоких — осевая);
4)избегать перегрева стали при продувке;
5)увозить слитки из литейного пролета через оптимальное,
■определенное опытом время отстоя после конца разливки.
4. Усадочная раковина в слитке спокойной стали
Усадочная раковина образуется в головной части слитка вследствие уменьшения объема стали (усадки) при переходе ее
из жидкого состояния в твердое. По мере затвердевания слоев
металла они уменьшаются в объеме; жидкая сталь, прилегающая к затвердевающему слою, заполняет пространство, образую щееся в результате усадки, отчего уровень жидкого металла в изложнице постепенно понижается. При затвердевании последних
Усадочная раковина в слитке спокойной стали |
241 |
порций стали в верхней части слитка образуется незаполненная металлом усадочная раковина. Кроме сосредоточенной усадоч ной раковины в осевой части слитка могут образовываться мел кие усадочные пустоты— усадочная рыхлость, или пористость.
Усадочная раковина является неизбежным пороком слитка. Задача сталеплавильщиков заключается в том, чтобы сосредото чить усадочную раковину в самой верхней части слитка и умень
шить ее объем и протяженность.
Глубина усадочной раковины зависит от формы слитка, спо соба разливки и скорости наполнения верхней части слитка.
На рис. 83—85 представлены усадочные раковины слитков спокойной стали, отлитой в изложницы, расширяющиеся книзу
и кверху без утепляющих надставок и расширяющиеся кверху с прибыльной утепляющей надставкой. Самая глубокая усадоч ная раковина получается в расширяющемся книзу слитке.
В слитке, расширяющемся кверху, большая масса жидкого метал
ла находится вверху; она медленнее застывает и, стекая вниз, пи
тает образующуюся усадку, вследствие чего усадочная раковина
менее глубока, чем у слитка, расширяющегося книзу. Утепляющая надставка, выложенная или набитая шамотными огнеупорами, долго поддерживает головную часть слитка в жидком состоянии. Металл из прибыли, стекая вниз, заполняет усадку, образующу юся в слитке. Усадочная,раковина сосредотачивается в прибыль
ной части.
На рис. 86 представлена изложница с прибыльной надставкой для 4,5-т слитка конвертерной стали. Утепляющая надставка
представляет собой чугунный каркас, выложенный шамотным
кирпичом или набитый огнеупорной массой. Иногда применяют
надставки, изготовленные из шамота без металлического кар каса.
Для поддержания стали в надставке в жидком состоянии в течение большего промежутка времени применяют люнкериты, термитные смеси и подогрев прибыльной части слитка газом или электрической дугой. Люнкерит состоит из смеси алюминиевого порошка (1.0—28%), молотого 45%-ного ферросилиция (25— 10%), молотого древесного угля или коксика (30—25%), прока ленного боксита в порошке (15—10%) и шамотного порошка (20—27%)- Люнкерит засыпается в прибыль перед концом ее наполнения. В результате горения кремния, алюминия и углеро да повышается температура. Боксит и шамотный порошок замед ляют горение и являются теплоизоляторами. При применении люнкерита в количестве 1 кг на 1 т стали металл в прибыли 4,5-т
слитка остается жидким в течение 75—85 мин. Прибыль должна сниматься со слитка по истечении этого времени. Термитные сме си состоят из алюминиевого порошка и окалины в разных пропор
циях. Для их горения не нужен атмосферный воздух. Горение
16 Зак. 2003
Кристаллизация, строение и условия получения здорового слитка 245
алюминия происходит за счет кислорода окалины; при этом вы деляется значительное количество тепла. Иногда из термита из
готовляют обмазки для прибыльных надставок и брикеты. При применении люнкерита или термита получается открытая усадоч ная раковина; от слитка удаляют 12—15% общего веса с голов ной части.
Опытом установлено, что при засыпке металла в прибыли, порошкообразным 45%-ным ферросилицием и последующим сжи ганием его в струе кислорода обрезь может быть снижена до 8%. Применяется также обогрев прибыльной части слитков кок совым газом с кислородным дутьем или электрической дугой.
При разливке сверху горячие порции металла попадают непо средственно в верхнюю часть слитка и поэтому дольше остаются
вжидком состоянии, благодаря чему усадочная раковина получа
ется меньше, чем при разливке сифоном, когда металл поступает
визложницу снизу.
Медленное наполнение верхней части прибыли способству ет уменьшению глубины усадочной раковины. Усадочная ракови
на при сифонной разливке может быть уменьшена медленной до ливкой прибыльных надставок жидким металлом, но без пере рыва струи.
Металл контролируется на наличие следов усадочной рако вины после обрезки раската, соответствующего прибыльной ча сти слитка. На рис. 87 представлен рельс из бессемеровской ста ли, разрушившийся из-за наличия в нем недостаточно удаленной
усадочной раковины.
В настоящее время спокойная конвертерная сталь отливается
только в расширяющиеся кверху изложницы с прибыльными надставками.
5. Кристаллизация, строение и условия получения здорового слитка кипящей стали
Кипящая сталь раскисляется только ферромарганцем. Содер жание закиси железа в такой стали достаточно для того, чтобы в изложнице протекала реакция взаимодействия закиси железа и углерода с образованием окиси углерода, которая, выделяясь
из стали и сгорая, вызывает кипение и искрение в изложнице.
Одновременно с окисью углерода из стали выделяются водород и азот, растворимость которых в жидком металле при понижении температуры уменьшаетсяКипящую сталь отливают в расширя ющиеся книзу сквозные изложницы. На рис. 88 представлена схема структуры слитка кипящей стали. Наружная плотная кор
ка, застывшая у стенок изложницы, состоит из мелких кристал лов, имеющих состав жидкой стали. Дальше идет зона сотовых пузырей (рис. 88, а), которая распространяется снизу вверх на
246 Разливка стали
одну треть — половину высоты слитка. Сотовые пузыри вытяну ты внутрь слитка. Механизм их образования может быть пред ставлен следующим образом. На границе мелкокристаллической корки и жидкой стали образуется множество газовых пузырьков,
которые растут за счет газов, проникающих (диффундирующих) в них из жидкого металла. Пузырьки вы тягиваются в жидкую сердцевину слитка. Часть из них отрывается и всплывает вверх, а часть задерживается нарастаю
щей коркой слитка. В верхней части слит ка ферростатическое давление столба ме талла меньше и пузырьки легко всплыва
ют, вследствие чего в верхней части нор мального слитка кипящей стали не быва ет сотовых пузырей. По мере затвердева
ния слитка кипение ослабевает. Слиток накрывают чугунной крышкой. Верхняя часть слитка от соприкосновения с холод ной теплопроводной чугунной крышкой за твердевает. После накрывания слитка ускоряется кристаллизация его сердцеви ны. Затвердевающая сталь задерживает
промежуточные пузыри (рис. 88, б). Дви жение металла, вызываемое кипением в
структуры слитка кипящей стали:
в — зона сотовых пу
зырей; |
б — зона |
промежуточных пузы рей
изложнице, препятствует развитию столб чатых кристаллов; поэтому структура слитка кипящей стали состоит из беспоря дочно ориентированных дендритов (рис. 89).
На рис. 90 представлен 4,5-т слиток кипящей стали, выплавленной в конвер тере на кислородном дутье. Слиток кипя
щей стали имеет сильно развитую хими
ческую неоднородность вследствие того, что металл вокруг пузы рей долго остается в жидком состоянии. Усадочной раковины в нем нет. Она распределяется между объемом многочисленных пу
зырей.
Качество слитка кипящей стали определяется глубиной зале гания сотовых пузырей, т. е. достаточной толщиной здоровой кор ки и небольшой рослостью. Здоровый слиток кипящей стали по лучается при интенсивном кипении стали в изложнице. При вя лом кипении значительная часть пузырей остается в слитке, вследствие чего беспузыристая корка получается тонкой и слиток рослым.
Опытом производства кипящей стали в конвертерах установ лены следующие условия получения слитка с малой рослостью
