Лекция №1 Основные этапы развития сталеплавильного производства

Промежуточные ковши и воронки применяют при разливке спо­койной стали сверху для уменьшения разбрызгивания струи металла при ее ударе о дно изложницы, что позволяет уменьшить количество плен на слитках. Многостопорные промежуточные ковши (рис. 4) использует также для одновременной отливки сверху несколько слитков. Ковш имеет стальной кожух и футерован изнутри шамотным кирпичом. В днище установлен один или несколько стаканов, снабженных

Рис. 4. Промежуточный ковш для одновременной отливки четырех слитков

Торкретирование — это нанесение огнеупорной массы на внутреннюю поверхность футеровки ковша. Обычно торкрети­руют изношенные участки футеровки.

Торкрет-покрытие должно прочно сцепляться с рабочей поверхностью футеровки, а при попадании в ковш металла сплавляться с ней, образуя единое целое.

Благодаря торкретированию повышается стойкость футе­ровки ковша и снижается расход ковшевых огнеупоров.

На отечественных заводах используют преимущественно полусухое торкретирование, при котором торкрет–установка через сопло с помощью сжатого воздуха наносит на футеров­ку огнеупорную массу с влажностью 8—15 %; при этом огне­упорный порошок смешивается с водой в сопле установки. Футеровка ковша перед торкретированием должна иметь тем­пературу в пределах 60—180°С.

Торкретирование осуществляют последовательным нанесе­нием нескольких слоев толщиной по 5—10 мм до получения общего слоя требуемой толщины.

На отечественных металлургических предприятиях наибо­лее широко используют массы на основе шамота с добавкой 8—10% глины и связующих (жидкое стекло, видный раствор алюмохромфосфата). После окончания торкретирования футе­ровку ковша сушат с помощью газовой горелки в течение 2–4 ч.

Стойкость нанесенного при торкретировании огнеупорного слоя составляет 2—6 разливок, после чего торкретирование нужно повторять.

1. 
   Изложницы и прочее оборудование
   

%: 3,3–4,0 С; 0,9–2,2 Si; 0,4–4,0 Мn; <0,20Р и <0,12S.

Размеры изложниц зависят от массы и размеров слитка. Масса слитков, отливаемых для прокатки на станах, изменя­ется от 200 кг до 30 т, при этом для прокатки на блюмин­гах отливают слитки массой до 13т, а для: прокатки на сля­бингах— до 30 т. Масса слитков для поковок доходит до 350 т. Более экономична разливка стали в крупные слитки, т.к. при этом уменьшается ее продолжительность, сокраща­ются затраты труда, расход огнеупоров и разливочного обо­рудования, уменьшаются потери металла в виде скрапа и ли­тников. При увеличении массы слитков возрастает произво­дительность прокатных станов. Вместе с тем при росте мас­сы слитка заметно усиливается зональная химическая неод­нородность, в связи с чем для качественных сталей массу слитка ограничивают. Спокойную углеродистую и кипящую стали разливают в слитки массой до 30 т; легированную и высококачественную стали - от 0,5 до 6,5 т, а некоторые высоколегированные стали — в слитки массой в несколько сот килограммов. Конфигурация изложниц, характеризуемая формой поперечного и продольного сечений, определяется сортом выплавляемой стали и дальнейшим переделом слитка.

Поперечное сечение изложниц может быть (рис. 5) квадратным, прямоугольным, круглым, многогранным. Слитки квадратного сечения идут на сортовой прокат; слитки пря­моугольного сечения при отношении их ширины А к толщине В менее 1,5 для получения как листа, так и сортового прока­та; плоские слитки при отношении А/В в пределах 1,5–3,0 — для прокатки на лист. Слитки круглого сечения используют для изготовления груб, бандажей, колес. В многогранные изложницы отливают слитки для кузнечных поковок.

По форме продольного сечения изложницы бывают двух ти­пов: с уширением кверху (рис. 6, а) для разливки спо­койной стали и с уширением книзу (рис. 7) для разливки кипящей стали. В отдельных случаях спокойную сталь не­ответственного назначения разливают в уширяющиеся книзу изложницы; верх таких изложниц утепляют изнутри футеров­кой или теплоизоляционными вкладышами (см. рис. 6, б).

Рис. 5. Формы поперечного сечения изложниц

Рис. 6. Изложницы для разливки спокойной стали:

1– прибыльная надставка; 2– изложница; 3– цапфы; 4– теплоизоляционные вкладыши;
Рис. 7. Изложницы для разливки кипящей стали: а — сквозная; 6 — бутылочная
Для разливки кипящей и полуспокойной стали иногда при­меняют изложницы бутылочной формы (см. рис. 7), верхнее отверстие которых после наполнения изложницы сталью за­крывают пробкой или крышкой. Быстрое застывание металла в суживающейся части бутылочной изложницы обеспечивает сни­жение химической неоднородности стали по сравнению с раз­ливкой в обычные сквозные изложницы.

Изложницы, уширяющиеся книзу, делают сквозными (без дна), а изложницы, уширяющиеся кверху — чаще всего с дном. В дне изложниц находится отверстие (рис. 6, а). При разливке сифоном в него вставляют шамотный стаканчик, через который сталь поступает в изложницу, а при разливке сверху — стальной вкладыш (пробку), предохраняющий дно изложницы от размывания струей металла. При отливке круп­ных слитков спокойной стали массой более 9 т часто приме­няют изложницы без дна. В этом случае вкладыши вставляют в выемки поддонов.

В квадратных и прямоугольных изложницах в углах предусмотрены закругления, чтобы уменьшить опасность образования плоскостей слабины на стыке дендритов, рас­тущих от смежных стенок изложницы. Стенки прямоугольных и квадратных изложниц обычно делают с небольшой вогну­тостью или выпуклостью (рис. 5). Это придает корочке кристаллизующегося слитка форму арки, что способствует увеличению ее прочности и уменьшает вероятность образова­ния горячих продольных трещин.

Внутреннюю поверхность изложниц иногда делают волнис­той. При этом увеличивается поверхность соприкосновения слитка с изложницей, в результате чего быстрее нарастает толщина затвердевшей корочки в начальный момент кристал­лизации слитка и существенно понижается пораженность слитков продольными наружными трещинами.

Важной характеристикой слитка и изложницы является величина отношения высоты Н изложницы к ее среднему внут­реннему диаметру D, т.е. величина отношения высоты слитка (до прибыльной части) к среднему диаметру. Увеличение значения H/D, т.е. уменьшение сечения слитка, позволяет увеличивать производительность прокатных станов, а также сокращать длительность затвердевания слитка, что способ­ствует уменьшению ликвации. Однако увеличение этого отно­шения вызывает увеличение осевой рыхлости и повышает склонность к образованию продольных трещин вследствие возрастания ферростатического давления на корочку крис­таллизующегося слитка. Оптимальная величина отношения H/D установлена на основании многолетней практики и состав­ляет для слитков спокойной углеродистой стали 3,0—3,5, а для легированной и качественной углеродистой стали 2,5—3,3. Вместе с тем, для слитков, сердцевина которых удаляется при последующем переделе, а также для слитков, прокатываемых на мелкие профили (диаметром < 100 мм), т.е. при повышенных степенях обжатия, применяют изложни цы, у которых отношение H/D более 3,5. В этом случае для повышения плотности сердцевины слитка увеличивают конус­ность стенок изложницы.

В изложницах для крупных слитков кипящей, а также полуспокойной стали величина отношения H/D должна состав­лять 3,0—3,5; для мелких слитков (< 1 т) она достигает 5–7. Увеличение отношения H/D по сравнению со слитками спокойной стали допустимо в связи с тем, что в слитках кипящей и полуспокойной стали не образуется осевой рых­лости. В то же время для кипящей стали важно ограничивать абсолютную величину высоты слитка и изложницы. Слишком большая высота ведет к увеличению ферростатического дав­ления в нижней части затвердевающего слитка, что затруд­няет кипение металла и способствует уменьшению толщины здоровой корочки.

Большое влияние на плотность макроструктуры и развитие осевой рыхлости в слитках спокойной стали оказывает конусность стенок изложниц. Чем больше конусность стенок изложницы и конусность слитка, тем выше плотность его структуры и тем меньше развита осевая рыхлость. Однако увеличение конусности вызывает неравномерные нагрузки на валки прокатного стана, что существенно затрудняет про­катку слитков. С учетом этих соображений конусность сте­нок изложниц для спокойной стали выбирают в пределах 2—4 %. Для слитков, идущих на ковку, конусность стенок изложниц увеличивают до 3—6 %. В листовых изложницах для спокойной стали конусность широких сторон принимают рав­ной

3—3,5 %, а конусность узких граней во избежание трапецевидности листов уменьшают вдвое.

В связи с отсутствием в слитках кипящей и полуспокой­ной стали осевой усадочной рыхлости конусность стенок расширяющихся книзу изложниц меньше, чем у изложниц для спокойной стали. Она составляет 0,9—1,3 %, что обеспечи­вает свободное снятие изложницы со слитка (свободное раз­девание слитка).

Толщину стенок изложниц выбирают исходя из условий обеспечения механической прочности изложницы и ее обычно принимают равной примерно 20% от величины поперечного размера слитка. Отношение массы изложницы к массе слитка составляет 0,8—1,4; для мелких слитков это отношение уве­личивают и оно достигает 2. Стойкость изложниц составляет 60—100 плавок (разли­вок), расход изложниц равен 1,0—3,0 % от массы разливае­мой стали.