Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Разливка стали, ее способы



Небольшая часть выплавляемой стали (3...5 %) рас­ходуется на изготовление стальных фасонных отливок в песчаных литейных формах. Основная масса стали ис­пользуется для получения слитков в разливочных отде­лениях сталеплавильных цехов. Далее слитки направля­ются в прокатные и кузнечные цехи.

Сталеразливочный ковш представляет собой усечен­ный конус со сферическим днищем, вместимость ковшей составляет 50...480 т. Формы и размеры металлических изложниц определяются видом и назначением слитков; степенью раскисления и методом разливки стали; требо­ваниями к однородности металла и мощностью оборудо­вания, на котором будут обрабатываться давлением слитки.

Слитки, предназначенные для прокатки, отливаются массой до 30 т; для кузнечных работ — до 320 т.

Изложницы для разливки спокойной стали снабжа­ются прибыльной надставкой 3 (рис. 2.7,а,в), футеро­ванной изнутри. Благодаря этому обеспечивается под­питка металлом кристаллизующегося слитка. Это при­водит к повышению качества, уменьшению глубины про­никновения усадочной раковины и снижению отходов металла при обрезке верхней части слитка.

Существует два метода разливки стали: сверху (наиболее распространенный) и сифоном. При раз­ливке обычной углеродистой стали сверху (рис. 2.7, а) металл поступает из сталеразливочного ковша 1 в из­ложницу 2 непосредственно или через промежуточное устройство 3 (рис. 2.7,6).

Сифонный метод (рис. 2.7, в) используется при раз­ливке качественной стали и для получения мелких и средних слитков. В этом случае жидкая сталь из ков­ша / попадает в центровой литник 2, футерованный пус­тотелой огнеупорной трубкой. Затем по каналам 4 из огнеупорных кирпичей сталь снизу поступает в изложницы 5, закрепленные на поддоне 6.

При охлаждении происходит переход стали из жид­кого состояния в твердое. Образуется большое число центров кристаллизации, зарождение кристаллов (первая стадия) и дальнейший их рост (вторая стадия). Ес­ли зародыши образуются в жидкой фазе, зарождение Кристаллов является гомогенным. Появление зародышей на межфазной поверхности относят к гетерогенному за­рождению кристаллов, что чаще встречается при кри­сталлизации.

На рост кристаллов главным образом влияют коли­чество теплоты, интенсивность и направление теплоотвода и количество примесей в сплаве.

Процесс кристаллизации стали характеризуется на­личием интервалов температур и скоростью затвердева­ния слитка.

При переходе стали из жидкого состояния в твердое наблюдается изменение линейных размеров и объема, что объясняется разностью плотностей стали в рассмат­риваемых, агрегатных состояниях. Это явление называет­ся усадкой, которая оказывает существенное влияние на формирование структуры и качества слитка.

Неоднородность физического и химического состава (ликвация) и усадка слитка приводят к возникновению остаточных напряжений, трещинообразованию и др. В зависимости от степени раскисления выплавляемую сталь делят на спокойную, кипящую и полуспокойную. Спокойная сталь раскисляется марганцем, кремнием и алюминием. Кислород при этом не проявляет активно­сти, и реакция окисления углерода в связи с этим пре­кращается. Поэтому разливка и кристаллизация спокой­ной стали протекают почти без газовыделения. Кипящая сталь подвергается частичному раскислению марганцем. При разливке и кристаллизации кипящей стали проис­ходит окисление углерода и активное выделение пузырь­ков газа СО. Полуспокойная сталь занимает промежу­точное положение между спокойной и кипящей сталями.

 


Рис. 2.7. Разливка стали в изложницы: а, б — разливка сверху; в — разливка сифоном

 

Слиток спокойной стали характеризуется структур­ной, физической и химической неоднородностями.

Строение слитка спокойной стали (рис. 2.8, а) изме­няется вдоль продольной и поперечной осей и состоит из следующих зон: наружной зоны мелких равноосных кри­сталлов 1, зоны столбчатых кристаллов (дендритов) 2, осевой зоны крупных равноосных кристаллов 3.

Рис. 2.8. Строение слитков стали: а — спокойной; б — кипящей

Появив­шиеся кристалы частично опускаются вниз, когда в се­редине слитка еще существует жидкий расплав, образуя «конус осаждения» 6. Возникающий в области соедине­ния изложнииы с прибыльной надставкой «мост» 5 состоит из плотного металла за счет постоянной подпитки излишним металлом, заполняющим надставку.

В верхней части слитка вследствие изменения плот­ности стали при переходе из жидкого состояния в твер­дое и длительного нахождения в утепленной надставке жидкого подпитывающего металла образуется усадоч­ная раковина 4.

Обильное газовыделение влияет на строение и каче­ство слитка кипящей стали. Большая часть образовав­шихся при кипении газов удаляется, меньшая — распре­делятся в газовых пузырях, полостях или порах слитка. Строение слитка кипящей стали показано на рис. 2.8, б. Зона плотного наружного слоя 1 из мелких кристаллов образуется в момент соприкосновения жидкой стали со стенками изложницы. И в кипящей стали растут столб­чатые кристаллы, между которыми располагается обо­гащенный примесями (прежде всего углеродом и кисло­родом) жидкий расплав.

На границе жидкой и твердой фаз зарождается га­зовый пузырь СО. Часть возникшего газа удаляется вверх, а часть захватывается растущими дендритами и остается в пространстве между ними в виде удлинен­ных пузырей. Так формируется зона сотовых пузырей 2, распространяющаяся в нижней части слитка на % его высоты. В верхней части газ покидает слиток. В процессе кристаллизации пузыри, сначала состоявшие из СО, на­полняются еще и водородом. Промежуточная плотная зона 3 содержит относительно плотный и чистый металл.

Наступает момент, когда концентрация газовых при­месей становится значительной. Это приводит к образо­ванию зоны вторичных пузырей 4. Скорость роста кри­сталлитов (зерен кристаллов неправильной формы) уже не велика, поэтому газовые пузыри имеют округлую форму. К этому времени заканчивается наполнение из­ложницы, и сверху образуется твердая корка, затрудня­ющая выход из металла газовых пузырей. Газовые пу­зыри зон 2 и 4 «завариваются» при последующей про­катке.

Срединная часть слитка 5 состоит из равноосных кри­сталлов со значительным содержанием примесей. Име­ются в ней и газовые пузыри, большая часть их собира­ется в верхней части слитка. Они плохо или вообще не завариваются при прокатке. Поэтому верхняя часть слитков спокойной и кипящей стали при прокатке отрезается и отправляется в переплав.

Кипящая сталь имеет ряд особенностей, связанных с активным движением металла в изложнице вследствие газовыделения. Кристаллическая неоднородность в слит­ке выражена менее резко, чем в спокойной стали. Металлопотоки не позволяют значительно развиться столб­чатым кристаллам. Зато неравномерность состава ме­талла в различных зонах слитка по тем же причинам весьма существенна.

Полуспокойная сталь подвергается частичному раскислению (без алюминия) в ковше. Сначала металл «ки­пит», что способствует образованию пузырей, как в ки­пящей стали, а затем затвердевает, как слиток спокой­ной стали. Слиток полуспокойной стали не имеет концентрированной усадочной раковины.

Замена спокойной стали на кипящую и тем более на полуспокойную экономически выгодна. Удаляемая часть слитка спокойной стали составляет 15...20 %. Замена же повышает выход годного металла на 5...10%. При этом используются изложницы более простой конструкции.




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.