3.2 Скорость разливки стали

Скорость разливки жидкой стали определяется в основном двумя факторами:

– литейными свойствами жидкой стали, т. е. ее жидкоподвижностью, которая в свою очередь обусловливается температурой нагрева металла и его химическим составом;

– площадью сечения выходного отверстия стакана – диаметром его канала.

Оптимальная скорость разливки в сочетании с литейными свойствами жидкой стали способствует скорейшему росту на слитке коркового слоя, который противостоит различным напряжениям, вызывающим «горячие» трещины.

Диаметр канала стакана определяет скорость освобождения ковша от металла – общую скорость разливки: чем больше диаметр канала, тем выше общая скорость разливки и тем меньше продолжительность разливки. При постоянном диаметре канала стакана скорость освобождения ковша зависит от числа стаканов, установленных в ковше. Стакан с увеличенным диаметром канала выгодно применять при сифонной разливке, когда в одном кусте установлено четыре или больше изложниц. При этом скорость освобождения ковша значительно повышается при умеренной скорости наполнения изложниц.

Количество металла, вытекающего из ковша, зависит от площади самого узкого сечения канала стакана, высоты столба металла в ковше, от переменных факторов, возникающих в процессе разливки (торможения, размыва канала стакана, изменения площади стакана). Например, в магнезитовых стаканах площадь сечения канала при разливке уменьшается, а в шамотных стаканах под конец разливки стали площадь сечения канала увеличивается (размывается). При разливке недостаточно нагретого или высоколегированного металла канал стакана «затягивается», т. е. площадь сечения его уменьшается за счет настылей металла, скорость освобождения ковша снижается.

Количество металла, вытекающего из канала стакана в единицу времени (т/сек), изменяется по ходу разливки из-за уменьшения ферростатического давления и возможного изменения диаметра канала (настыли в магнезитовом и разгар в шамотном стаканах). На основании опытных данных и путем расчетов составляются графики, характеризующие зависимость скорости разливки от диаметра канала стакана и высоты столба жидкой стали в ковше.

Достигнуть примерного постоянства скорости освобождения ковша от жидкого металла можно торможением струи металла стопором. Однако при большой высоте ковша (3,5–4,0 м) для получения одинаковой скорости разливки в начале и в конце процесса необходимо при наполнении первых изложниц перекрыть струю наполовину, т. е. довести коэффициент торможения до 2, при котором компактность (плотность) струи металла нарушается полностью. Во время торможения струи пробка стопора, находясь в зоне высокой скорости истечения металла, интенсивно и, как правило, односторонне размывается и в дальнейшем неплотно перекрывает канал стакана. Вследствие этого металл во время передвижения ковша от одной изложницы (или центровой) к другой подтекает. Поэтому при регулировании скорости разливки путем торможения струи следует соблюдать осторожность и пользоваться этим приемом только в случае крайней необходимости.

При сифонной разливке лучше добиваться постоянной скорости освобождения ковша другим способом. Сущность его состоит в том, что в ковш устанавливают стакан, диаметр канала которого (обычно 35–40 мм) обеспечивает нормальную скорость при полном подъеме стопора в начале разливки (на первом и втором поддоне). При наполнении изложниц на последующих поддонах канал стакана постепенно расширяют до требуемых размеров, прожигая его кислородом. Такой метод регулирования скорости разливки обеспечивает нормальное положение пробки и обычно не приводит к заметному нарушению плотности струи. Плотность струи может быть существенно нарушена только при одностороннем прожигании канала стакана кислородом.

Для получения высококачественных слитков скорость разливки желательно привести в соответствие с фактической температурой разливаемого металла, что можно сделать в определенных пределах только при сифонной разливке, при разливке сверху такое регулирование невозможно.

Производительность и экономичность разливки тем выше, чем выше ее общая скорость. При высокой общей скорости разливки снижается загрузка оборудования, уменьшается число разливочных кранов, увеличивается пропускная способность разливочного пролета, повышается стойкость ковшей и сталеплавильных печей. В отечественной практике общую скорость разливки повышают главным образом увеличением числа стаканов, устанавливаемых в сталеразливочный ковш, и сифонной разливкой на тележках. Кроме того, в последнее время на ряде заводов сталь разливают через стаканы с диаметром канала 50–120 мм.