71. 3. Разливка стали.
Температура жидкой стали. Скорость разливки стали. Управление струей жидкой стали при разливке. Способы улучшения разливки стали. Промежуточные разливочные устройства.
3.1 Температура жидкой стали
Температура металла при разливке наряду со скоростью разливки имеет первостепенное значение для получения высококачественного слитка. Температура жидкой стали определяется ее химическим составом, способом разливки и обработки. Сталь, которую выпускают через промежуточное устройство, сифонным способом и на установках непрерывной разливки, должна иметь большую температуру, чем сталь, которую разливают сверху непосредственно из ковша.
Недостаточный нагрев и перегрев металла для разливки не позволяют получить высококачественные слитки и литые заготовки. Недогретый («холодный») металл затвердевает в канале стакана, в сифонных проводках, в промежуточном ковше, в результате чего увеличивается количество недоливков и бракованных слитков, задерживая оборот ковша, из которого приходится, удалять скрап. Кроме того, в «холодном» металле содержится много неметаллических включений. Разливка недогретого металла приводит к потере металла и труда, нарушению графика работы печей и разливочного пролета.
Чрезмерно перегретая «горячая» кипящая сталь в изложницах и кристаллизаторах дает большую усадку, трудно проходит через центровую. Если разлита перегретой спокойная сталь, то на слитках ее образуются продольные трещины, увеличиваются усадочная раковина и усадочная рыхлость. Выпуск перегретого металла на установке для непрерывной разливки повышает количество брака по трещинам подвисания, ускоряет износ оборудования и часто приводит к авариям.
Обычно температура нагрева металла в сталеплавильном агрегате должна быть выше температуры его плавления на 100–150 °С в зависимости от условий разливки и литейных свойств стали.
При постоянстве других условий металл, выпускаемый в малый ковш, должен иметь несколько больший перегрев, чем тот, который выпускают в большой ковш, так как в малых ковшах по сравнению с большими ковшами, тепловые потери выше.
Основное свойство жидкой стали, с которым необходимо считаться при выборе температуры нагрева и скорости разливки, – это ее жидкоподвижность. С уменьшением жидкоподвижности стали необходим больший ее перегрев. Влияние отдельных химических элементов на жидкоподвижность стали различно, например: кремний, углерод, фосфор увеличивают, а хром и алюминий уменьшают жидкоподвижность стали. Поэтому, как правило, высоколегированные стали нагревают до более высоких температур, чем обычные углеродистые.
Температуру нагрева металла и температуру его перед выпуском определяют термопарами погружения и шомполом – по времени расплавления конца металлического шомпола.
Температуру нагрева металла перед разливкой и другие технологические параметры разливки устанавливают дифференцированно для определенных групп сталей применительно к конкретным условиям работы цеха.
Температура металла на участке печь – изложница снижается на 100–120 °С, причем падение температуры из-за охлаждения в ковше составляет 20–50 °С при емкости ковшей 100–120 т и 50–100 °С при меньшей емкости. Присадка ферросплавов и замедление схода металла из печи резко снижают его температуру. Присадка предварительно подогретых алюминия и 75 %-ного ферросилиция повышает температуру жидкой стали.
Величина тепловых потерь металла в сталеразливочных ковшах будет различной в зависимости от того, открыто зеркало металла в ковше или покрыто слоем шлака. Если зеркало металла в ковше покрыто недостаточным слоем шлака или если шлак вовсе отсутствует, металл разливать очень трудно, такая разливка приводит к недоливкам, а после разливки на днище ковша образуется «козел». Разливку такой плавки надо начинать по возможности быстрее.
Когда металл в ковше покрыт достаточным слоем шлака и плавка некоторое время выдерживается в ковше, возникает явление конвекции (рис. 82). Небольшие наружные слои остывающего металла опускаются по стенке ковша на его дно, а более горячие слои металла поднимаются, и если на длительное время задержать подъем стопора, металл у днища постепенно затвердеет и пробка может оторваться от стопора, не открыв канал стакана. С подъемом стопора конвекция прекращается, так как скорость истечения металла из ковша превышает скорость опускания более холодного металла вдоль стенки ковша и, следовательно, прекращается движение горячего металла вверх.
Рис. 82. Конвекционные потоки металла в ковше: 1 – слой шлака; 2 – жидкий металл; 3 – охлаждающийся металл; 4 – стакан
Время от конца выпуска до подъема стопора не должно превышать 10 мин. После подъема стопора первые слитки имеют температуру примерно на 10 °С ниже средней температуры. Затем она стабилизируется. К концу разливки температура спокойного металла понижается, а кипящего металла из-за более горячих шлаков повышается примерно на 10 °С.
Непрерывную разливку надо вести при постоянной температуре от начала и до конца, не допуская ее снижения.