Слитка стального строение

Слитка стального строение 67 Смесь стержневая 287, 288 [c.510]

Для устранения усадочных дефектов слитки спокойной стали отливают с прибылью, которая образуется надставкой (см. рис. 2.9, б) со стенками, футерованными огнеупорной массой малой теплопроводности. Поэтому сталь в прибыли долгое время остается жидкой и питает слиток, а усадочная раковина располагается в прибыли. Слиток спокойной стали(рис. 2.11, а) имеет следующее строение тонкую наружную корку А из мелких равноосных кристаллов зону 5 крупных столбчатых кристаллов (дендритов) зону В крупных неориентированных кристаллов конус осаждения Г, мелкокристаллическую зону у донной части слитка. Стальные слитки неоднородны по химическому составу.Химическая неоднородность, или ликвация, возникает вследствие уменьшения растворимости примесей в железе при его переходе из жидкого состояния   в твердое. Ликвация бывает двух видов - дендритная и зональная. [c.48]
Строение стального слитка.

Стальной слиток (рис. 22) имеет неоднородное внутреннее строение наружный слой 2 слитка состоит из более мелких зерен, чем его внутренний слой 3, так как снаружи сталь охлаждается быстрее, чем внутри. Из-за усадки и неравномерного охлаждения в верхней части слитка образуется усадочная раковина   1. Поэтому верхняя часть слитка, называемая прибылью, в переработку не идет, ее отрезают и направляют на переплавку. [c.55]

1.1 Способы разливки стали в изложницы и их характеристика.

Применяют два основных способа разливки стали: разливку в изложницы и непрерывную разливку. Разливку в изложницы подразделяют на разливку сверху и «сифоном». При разливке сверху сталь непосредственно из сталеразливочного ковша поступает в изложницы, устанавливаемые на чугунных плитах – поддонах (рисунок 1а). После заполнения каждой изложницы стопор или шиберный затвор сталеразливочного ковша закрывают, ковш транспортируют к следующей изложнице, вновь открывают стопор (шиберный затвор) и после заполнения сталью новой изложницы цикл повторяют. 1 – ковш с металлом; 2 – изложница; 3 – поддон; 4 – центровой литник Рисунок 1 – Разливка стали сверху (а) и сифоном (б) При сифонной разливке, основанной на принципе сообщающихся сосудов, жидкая сталь из ковша поступает в установленный на поддоне футерованный изнутри центровой литник (см. рисунок 1б), а из него по футерованным каналам поддона в изложницы снизу. Центровой литник и изложницы устанавливают на массивной чугунной плите – поддоне, имеющей канавки, в которые укладывают пустотелый сифонный кирпич (трубки или проводки). При сифонной разливке сталью одновременно заполняют несколько (от двух до шестидесяти) изложниц. После наполнения всех установленных на поддоне изложниц стопор (шиберный затвор) закрывают, и ковш транспортируют к следующему поддону. Разливка сверху обеспечивает существенные преимущества по сравнению с разливкой сифоном: 1) Упрощается трудоемкая подготовка и конструкция поддонов, а также составов под разливку стали в целом. 2) Отсутствует загрязнение стали неметаллическими включениями от размывания огнеупоров центрового литника, сифонных проводок и донного стаканчика в изложнице. 3) Исключаются потери металла на литниковую систему и скрап, образующийся при прорывах сифонных проводок; значительно сокращаются потери на недолитые слитки, количество которых ниже чем при разливке сифоном. 4) Требуется более низкая температура металла перед разливкой из-за большей 6 линейной скорости наполнения изложниц и отсутствия охлаждения металла в сифонных проводках. 5) Обеспечивается более благоприятное расположение усадочной раковины в слитках спокойной стали, прибыльная часть которых заполняется медленно в последнюю очередь при смещении теплового центра слитка вверх, а из-за более низкой температуры разливаемого металла сокращается и общий объем открытой усадочной раковины. 6) Создаются более благоприятные условия формирования наружной корки слитков (рисунок 2), что позволяет разливать сталь с большей скоростью, чем сифоном. Разливка сверху обеспечивает последовательное перемещение зоны интенсивной циркуляции металла снизу вверх. При этом максимальное ферростатическое давление воспринимается более прочной коркой внизу слитка, которая формируется в условиях относительно спокойного состояния стали и не омывается потоками горячего металла. Это способствует более быстрому образованию зазора в нижней части слитка и устранению торможения усадки стали по его высоте, а, следовательно, и снижает вероятность образования горячих трещин, препятствующих повышению скорости разливки. Затрудненная усадка корки слитка при сифонной разливке связана еще и с наличием литника в донной части. 7) Более высокий выход годных слитков и низкие затраты на подготовку составов снижают себестоимость стали на 2-3 %. Рисунок 2 – Характер циркуляционных потоков жидкой стали при сифонной разливке (а) и при разливке сверху (б) Однако при необходимости получения большого количества слитков с одной плавки разливка стали сверху связана с некоторыми недостатками: 1) Увеличение продолжительности разливки плавки, особенно при отливке мелких слитков. При этом чтобы предотвратить чрезмерное остывание металла и образование настылей в ковшах, увеличивают скорость разливки в ущерб качеству слитков. При большой скорости разливки кипящей стали не обеспечивается необходимое удаление зоны сотовых пузырей от наружной поверхности слитка, а в слитках спокойной и полуспокойной стали увеличивается пораженность горячими трещинами. Кроме того, при повышенной скорость разливки в слитках спокойной стали увеличивается заглубление усадочной раковины и подусадочной рыхлости. Для всех типов стали увеличивается брызгообразование и приваривание слитков. 2) С увеличением числа отливаемых слитков и продолжительности разливки ухудшаются условия работы стопора (шиберного затвора) – многократные перекрытия стопорных или шиберных затворов снижают их стойкость и надежность. Кроме того, растет количество переездов и центровок струи, увеличивая общую продолжительность разливки. Решением этой проблемы является разливка стали из 7 ковшей, оборудованных двумя дозирующими устройствами, одновременно через два стакана, или применение многостопорных промежуточных ковшей. 3) Образование плен на поверхности нижней части слитков, что является следствием разбрызгивания металла при ударе струи о дно изложницы и ведет к росту общей трудоемкости операций по зачистке поверхности заготовок. Кроме того, по ходу наполнения изложницы образуются заплески на ее стенках из-за натекания поверхностных волн, образующихся на зеркале металла. Застывшие на стенках изложницы и окисленные с поверхности капли и заплески металла не растворяются в поднимающейся жидкой стали и не свариваются с основной массой слитка, образуя плены на поверхности заготовок при прокатке слитков. 4) Приваривание донной части слитков к изложницам (поддонам при сквозных изложницах). При этом значительно снижается стойкость изложниц (поддонов), а из- за затрудненной усадки в корке слитка возникают дополнительные растягивающие напряжения и повышается вероятность образования поперечных горячих трещин, особенно при уширенных кверху изложницах. Размывание струей металла донной части изложниц (поддонов), сопровождается изменением химического состава металла в донной части слитка, а также снижением примерно в два раза сроков службы изложниц (поддонов). Защита дна изложниц (поддонов) обеспечивается вкладышами, листовой обрезью, обмазками, изолирующими засыпками и т.п. 5) При разливке сверху спокойной стали наблюдается более высокое, чем при сифонной разливке вторичное окисление и насыщение металла азотом. Это связано с большей длиной струи, обильным брызго- и пленообразованием. При этом более высокая скорость наполнения изложниц сверху затрудняет дегазацию металла из-за повышения гидростатического давления. Таким образом, основными недостатками разливки сверху является ухудшение качества поверхности, а также увеличение продолжительности разливки плавки (при большом количестве слитков) и связанные с этим последствия. С целью уменьшения напора струи и разбрызгивания металла на стенки изложниц разливку сверху начинают замедленно (неполной струей), снижают скорость струи металла у дна (уменьшая до минимума расстояние между дном ковша и изложницей), применяют изложницы со сферической формой днища и поддоны с кюмпельными углублениями, вкладыши и манжеты специальной формы, а иногда используют промежуточные устройства: промежуточные воронки или промежуточные ковши. Промежуточные емкости обеспечивают разливку при практически постоянном ферростатическом давлении. Промежуточные ковши, оборудованные дозирующими устройствами (2 – 6 шт), позволяют также в широких пределах регулировать скорость наполнения изложниц, значительно сокращать продолжительность разливки, улучшать качество поверхности слитков и увеличивать стойкость изложниц. Однако применение промежуточных ковшей требует повышения температуры металла, увеличения расхода огнеупоров и затрат труда, значительно усложняет оборудование и организацию работ в разливочном пролете. В связи с этим применение их ограничивается, в основном, непрерывной разливкой, при которой стабильность скорости разливки и возможность её целенаправленного регулирования в значительной мере определяют качество металла. Основные преимущества и недостатки разливки металла в изложницы сверху и сифоном сведены в таблицу 1. Таблица 1 – Преимущества и недостатки разливки металла в изложницы сверху и сифонным способом* 8 Технологические Способ разливки параметры Показатели разливки «сверху» «сифоном» Одновременная отливка нескольких слитков Сокращает длительность разливки плавки и позволяет разливать в мелкие слитки плавки большой массы – Ограничено (до 2-х при использовании двухстопорных ковшей) + возможно (от 2 до 60 шт) Применение защиты зеркала металла в изложнице шлаковыми смесями или жидким шлаком Обеспечивает лучшее качество слитка по поверхностным дефектам и неметаллическим включениям – + удобно Разбрызгивание струи металла при разливке (ударе о дно изложницы) Влияет на образование поверхностных дефектов – «плена» – высокое + минимально Продолжительность разливки плавки на слитки одной массы** Влияет на условия работы футеровки стальковша и стопора (шиберного затвора) – высокая + низкая Контроль за поведением металла («зеркала») в изложнице Обеспечивает возможность корректировки за счет регулирования скорости разливки – сложен + возможен Подготовка оборудования к разливке Влияет на трудоемкость подготовки и стоимость разливки + простая – сложная Потери металла в виде литников Снижает выход годного при разливке + отсутствуют – высокие от 0, 7 до 2, 5 % от массы разливаемой стали Температура перегрева металла при одинаковой продолжительности разливки плавки Влияет на затраты энергии и усадочные дефекты + 70-90 °С – 90-110 °С вследствие охлаждения в каналах сифонной проводки Размывание сифонного кирпича Ведет к загрязнению стали неметаллическими включениями + отсутствует – возможно * достоинства и недостатки оцениваются, соответственно, знаками «+» или «–» с комментариями; ** с учетом более высокой линейной скорости наполнения изложницы при разливке сверху этот недостаток нивелируется Таким образом, рассмотренные способы разливки стали в изложницы имеют свои преимущества и недостатки, и, несмотря на бурное развитие непрерывной разливки, 9 применяются в действующих сталеплавильных цехах. Благодаря простоте и отсутствию потерь металла с литниками часто предпочитают разливку сверху, особенно при отливке средних и крупных слитков углеродистых и низколегированных сталей. Несмотря на необходимость дополнительной зачистки поверхности проката, разливка сверху для рядовых марок является более экономичной, чем разливка сифоном. В то же время высококачественные в легированные стали, когда стремятся уменьшить потери дорогостоящего металла на зачистку, получить чистую поверхность слитка и минимальное количество неметаллических включений, разливают главным образом сифоном. Сифонной разливкой, как правило, получают также слитки массой менее 2, 5 т. Потери металла при разливке сифоном и сверху в виде скрапа и недоливов составляют 0, 6 – 1, 9 %; при разливке сифоном дополнительно теряется 0, 7 – 2, 5 % разливаемой стали в виде литников.