Безперервне лиття заготовок
Ідея безперервного лиття була висунута в середині XIX ст. Г. Бессемером, який пропонував розливати рідку сталь між двома водоохолоджуваними валками. Проте не лише при тому рівні техніки, а й нині реалізувати таку ідею беззлиткової прокатки неможливо. У 943 р. С. Юнган розробив рухливий кристалізатор для розливання заготовок. У Японії освоєння МНЛЗ почалося 955 р. Нині багатьох металургійних заводах працюють МНЛЗ трьох типів: вертикального, вертикального з вигином зливка, радіального.
Залежно від розміру злитка МНЛЗ поділяються на слябові, блюмові та заготівельні. Природно, розміри проміжних ковшів, кристалізаторів, і навіть склад вогнетривів у своїй різні. При безперервному методі розливання рідка сталь заливається в кристалізатор, під впливом водоохолоджуваних стінок якого починається первинне охолодження. Заготовка, що виходить з кристалізатора, з рідкою серцевиною інтенсивно охолоджується (вторинне охолодження). Після затвердіння по всьому перерізу заготовка розрізається на мірні довжини. Таким чином, безперервне розливання дозволяє отримувати безпосередньо з рідкої сталі напівпродукт, готовий до прокатки на чистових верстатах.
Порівняно з колишнім методом розливання сталі у виливниці при безперервному розливанні можна скоротити не тільки час за рахунок виключення деяких операцій, а й капіталовкладення (наприклад, на спорудження обтискних станів). Безперервне розливання забезпечує значну економію металу внаслідок зменшення обрізу та енергії, яка витрачалася на підігрів зливка в нагрівальних колодязях. Виняток нагрівальних колодязів дозволило значною мірою позбутися забруднення атмосфери. За іншими показниками: якостіметалопродукції, можливості механізації та автоматизації, поліпшення умов праці безперервне розливання також ефективніше традиційних способів. Але безперервне розливання має і Негативні сторони. Стали деяких марок, наприклад, киплячі, не можна розливати за цим методом, малі обсяги розливання сталей різних марок підвищують.
їх собівартість, несподівані поломки дуже впливають зниження загальної продуктивності.
МНЛЗ складається з сталерозливного і проміжного 2 ковшів, водоохолоджуваного кристалізатора 3 системи вторинного охолодження 4 пристрої для витягування 5 обладнання 6 для різання і переміщення зливка.
Проміжний ківш, що є останньою ємністю на шляху сталі до кристалізатора, призначений для прийому металу зі сталерозливного ковша і розподілу його по кристалізаторам. Подачу металу в кристалізатор виробляють через розливні склянки за допомогою регулювальних пристроїв стопора або затвора шибера.
Вогнетриви для пристроїв та пристроїв, що регулюють подачу рідкої сталі
В даний час в Японії майже всі великогабаритні ковші обладнані затворами, що ковзають. Вертикальні стопорні розливні пристрої використовуються мало. Але оскільки для їх виготовлення потрібні вогнетривкі матеріали, про них необхідно розповісти.
У комплект стопорного пристрою входить склянка, пробка та стопорна трубка. Сталерозливний стакан є найбільш відповідальною частиною вузла стопорного затвора, точніше стопорної пари пробка-стакан. В умовах опускання склянки (закривання затвора) та підйому (відкривання) ця стопорна пара піддається взаємному зношування.
 |
Основні деталі ковзного затвора виготовляють із різнихвогнетривких матеріалів. Верхню склянку та обидві плити (верхню та нижню) виконують в основному з високоглиноземистих матеріалів. Плити, крім того, просочують смолою. Велику увагу звертають на обробку поверхні плит з метою кращого їх притирання. Для виготовлення нижньої склянки в залежності від умов розливання можливі варіанти
Подовжена склянка. Неметалічні включення негативно.) впливають на якість сталі та стан вогнетривів. Окисли алюмінію, кремнію, марганцю, що вводяться в рідку сталь як розкислювачів або добавок, у стані, що сплило, тверднуть. Подовжена склянка у вигляді трубки призначена для захисту розливного струменя від зіткнення з повітрям на шляху між сталерозливним та проміжним ковшами. Функції цієї склянки трубки (крім запобігання окисленню повітрям сталі, що розливається) полягають ще в тому, щоб підтримувати температуру сталі на певному рівні, а також запобігати деформації струменя, що заливається в проміжний ківш. Для захисту від окислення через рідку сталь пропускають інертні гази (аргон та азот). У цьому випадку газове середовище також захищається за допомогою вогнетривів або сталевої труби.
Подовжені склянки трубки виготовляють в основному з тих же вогнетривких матеріалів, що і розливні склянки, що занурюються, використовуються для майже аналогічних цілей між проміжним ківшем і кристалізатором. Однак порівняно з склянкою, що занурюється, діаметр подовженої склянки більше, тому і вимоги до їх термостійкості і стійкості до розтріскування більш жорсткі.
Вогнетриви для футерування проміжного ковша. Проміжний ківш є додатковою ланкою між сталерозливним ківшем та кристалізатором. При безперервному розливанні наявність проміжного ковша виправдовується, оскільки через ньогоможна розливати кілька плавок з однаковою швидкістю безперервним струменем. Однак при цьому відбувається додаткове охолодження сталі, тому доводиться попередньо нагрівати її.
На відміну від сталерозливних ковшів у проміжному ковші менше неметалевих включень, тому його футерування служить довше. З метою економії енергії та витрат праці в останні роки як новий футерувальний матеріал у проміжному ковші почали застосовувати теплоізоляційні матеріали. Для ремонту футерування проміжного ковша широко застосовують торкретування неформованими вогнетривами. Оскільки умови експлуатації сталерозливних та проміжних ковшів мають багато спільного, для футерування проміжного ковша використовують шамотні, цирко нові високоглиноземисті вогнетриви. У разі розливання високоякісних (наприклад, нержавіючих) сталей застосовують зазвичай цирконові та високоглиноземисті матеріали. Кришку проміжного ковша виготовляють з вогнетривких бетонів, набивних мас та ізоляційних виробів. Форма кришки складна, що іноді спричиняє труднощі при її футеруванні. Типові властивості вогнетривів, що застосовуються для футерування проміжного ковша, наведені в табл. 1
 |
Регулювання струменя металу з проміжного ковша здійснюється трьома способами: через незакривається розливний стакан при стабілізованій швидкості закінчення металу за допомогою стопорного пристрою (пробки і склянки); з використанням ковзного затвора.
Першим способом відливають невеликі заготовки МНЛЗ з мало габаритним кристалізатором. Отже, у цьому випадку діаметр отвору розливної склянки невеликий. Таку склянку слід виготовляти з вогнетривів з великим опором до термічного розтріскування. Для розливання сталімасового призначення у великі обсяги склянки роблять із високовипалених цирконових та цирконієвих вогнетривів.
Другим способом отримують порівняно великі безперервнолиті блюми та сляби. У цьому випадку застосовують склянки, що занурюються. Стопорний пристрій може безпосередньо взаємодіяти з склянкою, що занурюється, якщо верхня частина останнього входить у дно проміжного ковша, або через розливний стакан воронку, щільно встановлювану на зовнішню склянку, що занурюється. Діаметри розливних склянок для першого і другого способів різні. За наявності стопорного пристрою діаметр розливної склянки більший. В обох випадках на якість розливних склянок звертають серйозну увагу. Розливний стакан, незалежно від способу, і стопорну головку виготовляють зазвичай з високоглиноземних і цирконових матеріалів. На відміну від сталерозливного ковша, де при виборі матеріалу для запірної головки і склянки передбачається деяка пластичність, для проміжного ковша беруть до уваги перш за все тривалий тиск сталі, що розливається, що може викликати деформацію стопора5 сталерозливному ковші склянку регулює струмінь металу, але в не може виконувати роль регулятора через великий діаметр. З урахуванням викладеного запірний комплекс у проміжному ковші виконують із більш щільних матеріалів. Трубку стопора проміжного ковша виготовляють з пірофіліту росеки, шамоту та високоглиноземистого матеріалу. Властивості вогнетривких матеріалів для стопорних деталей проміжного ковша наведено у табл. 2 2.
По третьому способу замість стопорного пристрою застосовують ковзний затвор, що працює в комплексі з склянкою, що занурюється. При підведенні металу у великий кристалізатор струмінь заповнює його рівномірно. У маломукристалізатор характер потоку змінюється (наприклад, через зміщення струменя металу), що може бути причиною кавітаційних явищ і різких коливань тиску металу [у формується злитку. Для запобігання цим явищам застосовують триплиткові ковзні затвори, в яких проміжна плита рухлива, а верхня і нижня нерухомі. У проміжних плитах виконують отвори різного діаметра, які підходять для різних умов роботи. Вогнетривкі матеріали для виготовлення ковзних затворів проміжного ковша ті ж, що і для сталерозливного.
Заливна розливна склянка.
Занурювані склянки застосовують з метою запобігання окц лення рідкої сталі на ділянці між проміжним ківшем кристалізатором, підведення сталі в кристалізатор затоплення струменем під рівень металу для її рівномірного розподілу і ( уникнення розбризкування, збереження в кристалізаторі на щ верхності металу ливарного порошку % А 2 О3) вогнетриви.
Властивості плавленолитих кремнеземистих склянок, що занурюються: відкрита пористість ,7 %, здається щільність ,92 г/см 3 , межа міцності при стиску 75 МПа, лінійне термічне при 000 ° С розширення 0,05 %, температура початку деформації під навантаженням 0 260 °С.
Застосування склянок, що занурюються, з плавленолитих кремні земистих вогнетривів, якісно стійких до теплових ударів, доцільно при розливанні сталі, розкисленої алюмінієм. Склянки та: плавленокремнеземистих вогнетривів добре опираються дії ливарно формувальних порошків та заростанню. Однак ю корозійна стійкість недостатня, особливо при контакті з високомарганцевими сталями. Тому при тривалих розливах діаметр каналу склянки збільшується в результаті зносу та роз'їдання.
Ерозійна стійкість углеродглиноземистих вогнетривів у кілька разів вище, ніж у плавленокремнеземистих, внаслідок вмісту вуглецю
30%. Вуглеродглиноземисті вогнетриви характеризуються такими властивостями: пористість 6,5 %, щільність 2,35 г/см 3 , межа міцності при стиску 30 МПа, лінійне термічне (при 000 ° С) розширення 0,5 %. температура початку деформації під навантаженням 0,2 МПа становить > 600 °С.
Однак у порівнянні з плавленолитими кремнеземистими для вуглеродглиноземистих склянок більш характерно заростання на стилю металу внаслідок впливу ливарно формувальних порошків.
Цей вплив різко зменшується при використанні вуглець цирконієвих або вуглецевих цирконових вогнетривів, які мають хороші характеристики у високотемпературних умовах експлуатації при розливанні сталі, що містить ливарно формувальні порошки.
Пористий затор. Через пористу пробку до ківша подається інертний газ. При продуванні сталі інертним газом в ковші необхідний примусове перемішування рідкого металу, що вирівнюють температуру металу в обсязі ковша і призводить до рівномірного розподілу хімічних елементів у розплаві. Бульбашка лінерного газу, проходячи через товщу металу, додатково поглинають водень азот, тим самим дегазують рідку сталь. Фурма, що занурюється в метал, закінчується пористим блоком або просто є футерованою вогнетривким матеріалом трубкою. Подачу газу регулюють, змінюючи тиск. Пористість пробки або блоку має бути рівномірною, термостійкість - досить високою, роз'їдання їх матеріалу рідкою сталлю і проникнення крізь нього неприпустимі. Пористі пробки виготовляють упереважно з високоглиноземистих (85 % А 2 О3 •З % 5г ) і з основних вогнетривів.
Характеристика високоглиноземистої пористої пробки: вогнетривкість 850 °С, пористість 35,0 %, щільність 2,35 г/см 3 , межа міцності при стиску 25 МПа, лінійне термічне (при 1000 °С) деформації під навантаженням 600 ° С, коефіцієнт газопроникності - 2 см 3 см / (см 2 з см вод. Ст.).
Проблеми, пов'язані з безперервним литтям
У 967 р. частка безперервного розливання становила 30%, до 985 досягне 42 - 52%. Природно, що зросте і кількість МНЛЗ. На нових удосконалених МНЛЗ з'явилася можливість розливати високоякісні сталі. Продуктивність машин збільшується внаслідок високої швидкості розливання, стабільної якості металу, розширення номенклатури заготовок з різними розмірами. Однією з умов багаторазового безперервного розливання є швидка заміна склянки, що занурюється, або проміжного ковша, тому що неможливо виготовити ідеальний занурюваний склянку багаторазового використання. Справа в тому, що склянка, що занурюється, роз'їдається ливарно формувальними порошками і розтягується настиллю металу. Одним із засобів захисту каналу склянки від агресивних формувальних порошків є футерування вогнетривами вуглецевої системи. Але заростання склянки запобігти важко. Воно відбувається внаслідок зниження температур розливу і, отже, загусання рідкої сталі, а також прилипання до поверхні каналу склянки розкислювачів (алюмінію, титану). Є повідомлення про залежність між кількістю розкислювача, що зменшується, температурою розливання і заростанням склянки