книги из ГПНТБ / Производство шарикоподшипниковой стали М. И. Колосов, А. И. Строганов, И. Я. Айзеншток. 1960- 21 Мб

Применение такой смеси позволяет довести обрезь головной части слитка до И —12%.

Влияние подкачки на качество стали. До сих пор еще на некоторых заводах при разливке стали применяют так называемую подкачку, заключающуюся в том, что по напол­ нении прибыли дополнительно подают через центровую еще 5—-

10 порций металла для уплотнения слитка.

Ранее проведенные исследования и литературные данные [157—159] показали, что при разливке без подкачки макрострук­ тура конструкционной стали не ухудшается. К тому же подкач­ ка может дополнительно загрязнить слиток оксидными включе­ ниями в результате поступления окисленного и загрязненного металла из каналов сифонной проводки. На Челябинском метал­ лургическом заводе изучали влияние подкачки на загрязненность неметаллическими включениями шарикоподшипниковой стали и качество макроструктуры ее на слитках развесом 1,2 и 2,65 т [73]. В отличие от обычной технологии опытные поддоны (третий со-

ложницы до прибыли струю металла сокращали в такой степени,

что время наполнения прибыли составляло 80—110% от времени наполнения изложницы.

При подъеме металла на 50 мм ниже уровня заполнения при­ были засыпали люнкерит, не прерывая струи металла до полного заполнения прибыли.

Приведенные в табл. 96 результаты испытаний показывают, что при сифонной разливке металла без подкачки загрязненность стали неметаллическими включениями снижается, при этом мак­ роструктура металла не ухудшается. Следовательно, при засыпке прибылей люнкеритом разливка с подкачкой не целесообразна.

196 Разливка стали

виду его в изложнице. При разливке стали через промежуточный

ковш скорость наполнения изложницы регулируют не только

подбором стаканчика с определенным диаметром отверстия, но

также и стопорами.

При разливке сверху следует строго следить, чтобы струя металла при заполнении изложницы была строго центриро­ вана.

Разливка шарикоподшипниковой стали сверху не рентабель­ на. Это было подтверждено в опытном порядке на Челябинском, Серовском и др. заводах. Слитки, отлитые сверху, как правило, необходимо подвергать перед прокаткой обдирке, при которой

теряется в стружку до 10% металла.

Развес слитка

С повышением развеса слитка размеры включений увеличи­ ваются, что является следствием не столько укрупненной кри­ сталлизации (от характера кристаллизации зависит -величина

только тех включений, которые выкристаллизовываются из жид­ кого металла), сколько коагуляции, происходящей под влиянием

более продолжительного периода пребывания металла в жидком состоянии. С другой стороны, с увеличением развеса слитка

при одинаковом профиле прокатываемого металла увеличивается обжатие, а значит больше растягиваются промежутки между включениями; при этом балльность включений снижается. Конеч­

ный результат этих двух противоположно направленных про­ цессов зависит от характера расположения включений в слитке. Если включения распределяются в объеме слитка равномерно,

то при обычной (продольной) прокатке они отдаляются друг от друга, причем на тем большее расстояние, чем больше величина

обжатия слитка, и балл загрязненности металла включениями снижается. Это характерно для конструкционных хромоникеле­ вых сталей марок 18ХНВА, 40ХНМА, 12ХГН4А и др. [153].

Если же включения в слитке концентрируются в виде гнезд или групп, то при прокатке такие включения вытягиваются в строчки, между которыми расположены незначительные проме­ жутки чистого металла («перемычки» размером в несколько раз меньше диаметра поля зрения шлифа в микроскопе). Так как в основу металлографической оценки включений положен прин­ цип их линейной протяженности, то в этом последнем случае балл загрязненности, естественно повышается и общее суждение

о качестве стали становится менее благоприятным.

Примером сталей, включения которых при прокатке изменя­ ются по второй схеме, служат подшипниковые стали марок ШХ6, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ. Увеличение загрязненности этих сталей с повышением развеса слитка наглядно иллюстрируется на

рис. 42. Данные, приведенные на рис. 42, получены по 350 шли­ фам от 32 плавок.

Высказанное выше в общей форме положение, вытекающее из наблюдений и исследований, что суммарное обжатие слиткг> по-разному влияет на балл неметаллических включений в зави­ симости от характера их расположения в слитке, не распростра­ няется на глобулярные алюмосиликатные включения, образую­ щиеся в стали от раскисления силикокальцием. Эти включения

Рис. 42. Загрязненность стали неметаллическими включениями в зависимости от развеса слитка:

34—56 мм)

во-первых, наблюдаются только как одиночные, а (во-вторых, они, будучи твердыми, не дробятся и не. вытягиваются, независимо от обжатия слитка. В любом профиле сортового проката они сохра­ няют исходную шарообразную форму и величину, в отличие ст всех остальных включений, меняющихся с обжатием (особенно

оксидных).

меньшим баллом включений, т. е. с включениями меньшей раз­ мерности, следует разливать сталь в слитки малого развеса. По этому пути пошло большинство зарубежных заводов. В практике шведских заводов подшипниковую высокоуглеродистую легиро­ ванную сталь разливают, как правило, в слитки развесом 800— 1000 кг. Передел таких слитков рентабелен только на заводах с малыми прокатными станами.

Применение слитков крупного развеса значительно увеличи­ вает производительность прокатных цехов и улучшает расход­ ные коэффициенты. Поэтому стремление к переходу на возможно более тяжелые слитки характерно для каждого металлургиче­ ского завода.

Зависимость загрязненности стали марки ШХ15 от развеса слитка изучали на сталинградском заводе «Красный Октябрь»,

комбинате им. Серова, Челябинском металлургическом заводе и др. Результаты исследований на заводе «Красный Октябрь» при­ ведены на рис. 43 и 44.

На комбинате им. Серова изучали качество подшипниковой

стали, разлитой в слитки весом 1,7 т; 2,86 т и 4,5 т. В результате

исследования установлено, что резкой разницы в загрязненности

неметаллическими включениями между слитками развесом 2,86 г

и 1,7 т нет. Средний балл для слитков развесом 1,7 т по оксидам 2,0 и сульфидам 2,4; для слитков развесом 2,86 т соответственно

2,17 и 2,17. Средний балл для слитка весом 4,5 т, по оксидам 2,52

и сульфидам 2,5. На 25% плавок, отлитых в 4,5-г слитки, оксид­ ные включения оценивались баллом выше 3. Сульфидные вклю­

чения также имеют высокий балл: 50% плавок имели балл

3.0—3,5.

Исследования Челябинского металлургического завода так­ же показали некоторое увеличение балла по оксидам при разлив­ ке в слитки развесом 4,5-т против слитка весом 2,65 т.

Таким образом, разливка шарикоподшипниковой стали в слитки весом 4,5 т приводит к увеличению загрязненности неме­ таллическими включениями, и, кроме того, влечет за собой и ухудшение поверхности проката при сифонной разливке. Поэто­ му разливать шарикоподшипниковую сталь в слитки такого раз­

веса при существующей технологии выплавки и разливки не следует.

На основе большого опыта работы на отечественных заводах шарикоподшипниковую сталь разливают в слитки развесом

обычно не более 3,0 т.

В табл. 97 приведены основные размеры профилей изложни­ цы, применяемых на отечественных заводах для разливки шари­

коподшипниковой стали.

Ьаллы по онсидам

Рис. 44. Загрязненность стали марки ШХ15 (круг 100—ПО мм) оксидами в зависимости от развеса слитка:

Применение вакуума при разливке стали

Промышленное применение вакуума при разливке стали было осуществлено в СССР в 1952—1953 гг. на Енакиевском металлур­ гическом заводе. Несколько позже вакуумирование стали при разливке нашло применение для трансформаторных и конструк­ ционных сталей на заводе «Днепроспецсталь», Уралмашзаводе

ина ряде других заводов.

Внастоящее время вакуумная обработка жидкого металла производится тремя способами.

1.Вакуумирование металла в ковше.

2.Вакуумирование металла в процессе переливания в усло­ виях вакуума из одного ковша в другой.

3.Вакуумирование в процессе разливки в изложницы. Вакуумирование металла в ковше. Наполненный

жидкой сталью ковш помещают в вакуумную камеру. В процес­ се вакуумирования металл сильно кипит в результате интенсив­ ного выделения из него газов. После окончания процесса дегаза­

ции ковш извлекают из вакуумной камеры и разливают сталь в изложницы.

Дегазация в ковше производится на заводе «Днепроспец­

сталь» [160] и на Челябинском металлургическом заводе при производстве трансформаторной стали. При относительно спокой­

ном и умеренном кипении металла и шлака, в камере уже через

6—7 мин. создается максимально возможный вакуум (18— 20 мм рт. ст.), который и поддерживается до конца вакуумирова­ ния. Момент окончания вакуумирования определяется по показа­ ниям вакуумметра и по прекращению выделения газов из метал­ ла. Во избежание разрушения стопора на заводе «Днепроспец­ сталь» вакуумирование нередко заканчивают, не ожидая полно­ го успокоения металла.

Процесс вакуумирования 20-т плавки обычно длится 10-- 12 мин. По окончании вакуумирования вакуум-камеру соединя­ ют с атмосферой. Когда давление в камере достигает атмосфер­ ного, крышку камеры открывают и ковш с металлом подают на разливку.

По данным завода «Днепроспецсталь», при остаточном дав­

лении в вакуум-камере 18 мм рт. ст. из жидкого металла удаляет

ся 10—15% водорода, т. е. 0,5—0,7 см3/100 г. Содержание кис­

лорода не уменьшается. Вакуумная обработка трансформатор­ ной стали в ковше устранила случаи рослости слитков и повы­ сила выход листов высшей марки до 90,0% вместо 43,5% от плавок, не подвергавшихся вакуумированию.

Вакуумирование металла в ковше применялось также и на зарубежных заводах, но широкого распространения не получило. Ферростатическое давление содержимого ковша высокое, поэто­

220 Разливка стали

му нижние слои металла в ковше не могут участвовать в реакци­ ях, происходящих на поверхности, поскольку металл не переме­ шивается. Этим следует объяснить незначительное удаление во дорода из металла.

Вакуумирование стали при переливе из

Рис. 45. Схема перелива металла из одного ковша в другой ковш, находящийся в вакууме:

1 — воронка; 2 — место укладки алюминиевой пластин­ ки; 3 — разливочный ковш

разливочный ковш помещают в вакуумную камеру и выдержива­ ют в вакууме в течение некоторого времени. Перелив произво­ дится через воронку, вмонтированную в крышку камеры, или через промежуточный ковш. Отверстие воронки или промежуточ­ ного ковша перекрывают алюминиевым листом, который при пе­ реливе прожигается струей металла из ковша, установленного над приемной воронкой. Струя, падая из воронки в вакуумную камеру, разбрызгивается, поверхность металла увеличивается

и сталь в разреженной атмосфере камеры отдает газы, которые отсасываются вакуум-насосом. В результате во второй ковш по­

падает дегазированный металл; по окончании перелива ковш

подают под разливку обычным способом, т. е. при атмосферном давлении.