книги / Металлургические технологии

на поддоне 5, футерованную изнутри центровую 2, а из нее по футе­ рованным каналам в поддоне 6 - в изложницы 4.

При этом способе разливки жидкая сталь, поступая в изложницы снизу, заполняет одновременно все изложницы, установленные на под­ доне (от 2 до 60 штук). После наполнения изложниц шиберный затвор закрывают и ковш транспортируют к следующему поддону.

Оба эти способа разливки обладают рядом преимуществ и недос­ татков. Преимущества сифонной разливки:

1 ) длительность сифонной разливки за счет одновременного за­ полнения большого количества изложниц значительно меньше. Это позволяет разливать в мелкие слитки плавки большой массы;

2) сталь в изложницах поднимается спокойно, без разбрыз­ гивания, поэтому поверхность слитка получается чистой, соответст­ венно сокращается трудоемкость операции зачистки слитков;

3 ) облегчаются условия работы шиберного затвора или стопора сталеразливочного ковша вследствие меньшей длительности разливки и сокращения числа открываний и закрываний шибера или стопора;

4) во время разливки можно следить за поведением стали в из­ ложнице и регулировать скорость разливки.

Недостатки сифонной разливки:

1 ) более сложная и более дорогая подготовка (дополнительные затраты на приобретение сифонного припаса и трудозатраты на сборку поддонов и центровых);

2)дополнительные потери металла в виде литников (0,7...2,5 % от массы разливаемой стали);

3)необходимость нагрева стали до более высокой температуры, так как в каналах сифонного припаса она дополнительно охлаждается;

4)вероятность загрязнения стали экзогенными неметаллически­ ми включениями, попадающими в сталь из сифонного припаса.

Оба эти способа разливки широко используют. Вопрос о том, ка­ кой из способов лучше, до сих пор не решен.

11.3. Строение стальных слитков

Впервые описание строения стального слитка было дано Д.К. Черновым в 1878 году. Основные характерные черты строения ли­ того металла были отмечены именно тогда Д.К. Черновым, хотя после­ дующие исследования выявили много новых деталей.

Структура слитка спокойной стали, выявленная травлением его вертикального и горизонтального разрезов, представлена на рис. 1 1 .6.

Структура слитка включает в себя три основные металлографиче­ ские зоны: первая зона - это наружная мелкозернистая корка. Она об­ разуется в момент соприкосновения жидкой стали с холодными стен­ ками изложницы. Толщина корковой зоны невелика - от 6 до 15 мм.

Вторая зона - зона крупных столбчатых кристаллов, формиро­ вание корковой зоны изменяет условия теплоотвода, поскольку кор­ ка имеет температуру, близкую к температуре кристаллизации стали. Градиент температур резко уменьшается, в результате ч$го из не_ большого числа центров кристаллизации начинают расти Нормально

называемых усадочными раковинами. Уса­ дочные раковины могут быть сконцентри­ рованы в одном месте, а могут быть рас­ пределены по всему объему слитка.

Вслитке спокойной стали, отлитой

визложницу с утепленной надставкой, усадочная раковина образуется в верхней

части слитка, которая кристаллизуется в последнюю очередь. Недостаточно рас­ кисленная кипящая сталь содержит рако­ вины и пузыри во всем объеме (рис. 11.7).

11.4. Непрерывная разливка сталей

Непрерывную разливку, или непре­ рывное литье заготовок в России (в те годы - СССР) начали использовать в на­ чале 60-х годов прошлого века. Этим способом разливают только спокойную сталь. Сущность этого способа разливки заключается в том, что жидкую сталь не­

прерывно заливают в водоохлаждаемую изложницу без днища - кри­ сталлизатор, из противоположной части которого вытягивают за­ твердевший с поверхности и жидкий в сердцевине слиток. Далее сли­ ток поступает в зону вторичного охлаждения, где происходит его полная кристаллизация и частичная деформация. После этого обжа­ тую непрерывно-литую заготовку разрезают на куски определенной длины. Разливку ведут до полного расходования стали в сталеразли­ вочном ковше или же последовательно разливают сталь из несколь­ ких ковшей (разливка методом «плавка на плавку»).

Основные преимущества непрерывной разливки:

1)существенно (на 10... 15 %) увеличивается выход годного ме­ талла по сравнению с традиционными способами разливки. Связано это с тем, что верхнюю (прибыльную) часть каждого слитка, в которой при кристаллизации формируется усадочная раковина, перед прокаткой

обрезают и пускают в переплав, тогда как при непрерывной прокатке формируется только одна усадочная раковина в конце разливки;

2 ) упрощается производство, поскольку отпадает необходимость в обжимных прокатных станах (блюмингах или слябингах). Обжатая непрерывно-литая заготовка сразу поступает на заготовительные станы;

3)благодаря ускоренной кристал­ лизации повышается качество литого металла (снижается химическая неод­ нородность);

4)резко сокращается доля руч­ ного труда, и создаются условия для полной автоматизации всего про­ цесса разливки.

Агрегаты для непрерывной раз­ ливки называют установками непре­ рывной разливки сталей (УНРС) или машинами непрерывного литья заго­ товок (МНЛЗ).

Существует несколько типов

тающий возвратно-поступательное движение. После выхода из кри­ сталлизатора твердый на поверхности и жидкий в сердцевине слиток попадает в зону вторичного охлаждения, где происходит его оконча­ тельная кристаллизация. Зона вторичного охлаждения включает в себя систему водяных форсунок и опорные устройства, выполненные в виде роликов или брусьев и необходимые для предотвращения выпучивания корки слитка.

На рис. 11.8 верхние опорные устройства выполнены в виде рас­ положенных вдоль слитка чугунных брусьев 5, нижние опорные уст­ ройства - в виде опорных неприводных вращающихся роликов 5. За зоной вторичного охлаждения расположена одна или две тянущие клети 9, которые обеспечивают вытягивание слитка, регулирование скорости его движения, а также предотвращают проскальзывание слитка вниз. Ниже тянущей клети расположена газорезка Ю для раз­ деления слитка на куски мерной длины. Отрезанные заготовки падают в тележку 72, которая, двигаясь по наклонным рельсам, Поднимает заготовку до уровня пола цеха и поворачивает ее в горизонтальное положение.

Недостатки вертикальных МНЛЗ - большая высота Н Невысокая скорость разливки.

Вкриволинейных и радиальных МНЛЗ (рис. 11.9) в радиальном кристаллизаторе формируется изогнутый по определенной радиусу слиток. Чтобы при последующем разгибании в слитке нС Образовы­ вались трещины, радиус изгиба должен в 30...40раз превышать толщину слитка.

Врадиальных МНЛЗ после выхода из кристаллизатора слиток движется по дуге с постоянным радиусом. После прохоясДОния ниж­ ней точки полностью затвердевший слиток разгибают, периода его в горизонтальное положение.

Вкриволинейных МНЛЗ слиток вначале движется по Дуге, опре­ деляемой радиусом кривизны кристаллизатора, а затем, е*Це в зоне вторичного охлаждения, слиток с жидкой сердцевиной постепенно разгибают. Постепенная деформация позволяет снизить возникаю­ щие напряжения и уменьшить вероятность образования тре1цин.

11 10

ш>шж

Рис. 11.9. Схема криволинейной машины непрерывного литья загото­ вок: 1 - промежуточный ковш; 2 - кристаллизатор; 3 - опорная рама кристаллизатора; 4 - механизм качания кристаллизатора; 5, 6, 8 - сек­ ции роликовой проводки; 7 - опорные балки; 9 - механизм прижатия

иперемещения роликов; 10- газовый резак; 11 - рольганг

Вкриволинейных и радиальных МНЛЗ горизонтальное движе­ ние слитка осуществляется на уровне пола цеха. Основные преиму­ щества этих машин по сравнению с вертикальными МНЛЗ - меньшая высота и возможность повышения скорости разливки.

МНЛЗ с изгибом слитка бывают двух разновидностей. В маши­ нах первой разновидности (рис. 1 1 .1 0 , а) кристаллизатор и система вторичного охлаждения расположены вертикально. За тянущей кле­ тью расположен разгибающий валок, который изгибает слиток, пере­ водя его в горизонтальное положение. Затем слиток поступает в вы­ прямляющие валки и далее - на разрезку. Машины этого типа ис-

реводят его в горизонтальное положение, в конце слиток разрезают на мерные длины. МНЛЗ этого типа применяют реже, чем криволи­ нейные из-за большей высоты.

Основные преимущества этих машин: более простые В изготов­ лении и обслуживании, прямолинейный кристаллизатор Н верхний участок зоны вторичного охлаждения.

Горизонтальные МНЛЗ. Технологическая ось этих машин распо­ ложена горизонтально или наклонена по отношению к горизонтали на угол не более 15° (рис. 11.11). Сталь из ковша поступает в металлоприемник 2 , жестко соединенный с кристаллизатором 4 с помо­ щью огнеупорного стакана 3. Зона вторичного охлаждения 5 пред­