Разливка черных металлов. Справочник.

Власов Н.H., Корроль В.В. и др.

Металлургия, 1987 г.

Содержание:
Характеристики чугуна и стали. Строение слитков, заготовок, отливок.
Физико-химические и литейные свойства железоуглеродистых расплавов.
Диаграмма состояния железо — углерод.
Металлография стали и чугуна.
Литейные свойства чугуна и стали.
Строение стальных слитков.
Строение слитка спокойной стали.
Строение слитка кипящей стали.
Строение слитка полуспокойной стали.
Физическая и химическая неоднородность слитков и отливок.
Поверхностные ч внутренние дефекты слитков.
Контроль качества слитков.
Кристаллическое строение непрерывнолитых заготовок. Виды дефектов.
Строение отливок.
Способы получения отливок.
Особенности формирования структуры отливок.
Виды дефектов.
Технология разливки стали.
Внепечная обработка стали.
Характеристика и назначение способов внепечной обработки стали.
Практические приемы при внепечной обработке стали в ковше.
Защита струи разливаемой стали от воздействия на нее воздуха.
Способы разливки стали.
Разливка стали сверху.
Разливка стали сифонным способом.
Отливка слитков.
Скорость разливки стали.
Режимы разливки спокойной стали.
Режимы разливки полуспокойной стали.
Режимы разливки кипящей стали.
Производство непрерывнолитых заготовок.
Конструкции машин непрерывного литья заготовок.
Технологические особенности производства непрерывнолитых заготовок.
Получение качественных непрерывнолитых заготовок и слябов.
Пути улучшения качества слитков и отливок.
Разливка стали под шлаками и защитными покрытиями.
Суспензионная разливка стали.
Электрошлаковая разливка стали.
Электрошлаковый переплав.
Вакуумный дуговой переплав.
Разливка стали под регулируемым давлением.
Заливка литейных форм.
Подготовка форм к заливке металлом.
Заливка чугуна в форму.
Заливка стали в форму.
Уход за прибылями.
Механизация и автоматизация процесса заливки.
Выдержка слитков в изложницах и отливок при охлаждении в формах.
Выдержка слитков в изложницах.
Охлаждение отливок в формах.
Оборудование для разливки черных металлов. Огнеупоры.
Ковши для разливки стали и чугуна.
Сталеразливочный ковш.
Промежуточные ковши. Воронки.
Ковши для заливки стали и чугуна в формы.
Сменное оборудование для производства слитков.
Изложницы.
Центровые изложницы.
Прибыльные надставки.
Пробки, вставки для изложниц и поддонов.
Крышки.
Тележки для изложниц. Составы.
Подготовка сменного оборудования для разливки стали.
Подготовка изложниц.
Подготовка прибыльных надставок и изложниц с утеплителями.
Подготовка составов.
Стационарные канавы и подготовка их к разливке стали.
Огнеупоры.
Ковшевые огнеупоры.
Огнеупоры для утепления головной части слитка.
Огнеупорные изделия для сифонной разливки стали.
Огнеупоры для установок внепечного вакуумирования стали.
Огнеупоры для непрерывной разливки стали.
Огнеупорные массы, мертели, набивки.
Характеристика служб, обслуживающих разливку стали.
Двор изложниц.
Отделение раздевания слитков.
Склады слитков и изложниц.
Участок для приготовления шлакообразующих смесей и утепляющих засыпок.

ТЕХНОЛОГИЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

Глава1

ВНЕПЕЧНАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ

Характеристика и назначение способов внепечной обработки стали

К внепечной обработке стали относятся технологические операции, осуществляемые вне сталеплавильного агрегата, в сталеразливочных ковшах и в изложницах.

К металлургическим операциям, которые целесообразно осуществлять в ковше, относятся: гомогенизация по температуре и составу металла; удаление газов (водорода и азота); десульфурация; удаление неметаллических включений; доведение температуры и химического состава стали перед разливкой до заданного уровня.

Для достижения указанных целей осуществляют внешнее воздействие на жидкий и кристаллизующийся металл во время разливки и затвердевания слитка и литой заготовки.

Основными направлениями активного воздействия на формирование структуры слитков и отливок являются: интенсификация тепло- и массообмена в объеме затвердевающего металла, выравнивание градиента температур и усреднение химического состава внутри слитков; интенсификация теплообмена с окружающей средой; разрушение фронта кристаллизации.

Все способы внепечной обработки стали, нашедшие применение на практике, можно условно разделить на три группы.

Первая группа — это перемешивание расплава, вторая— введение в расплав упругих колебаний, третья — воздействие на расплав концентрированными источниками энергии.

К первой группе относятся: механическое перемешивание расплава специальными мешалками, электромагнитное перемешивание (индукционное и кондукцион-ное), продувка металла инертными газами; ко второй --низкочастотная вибрация   (механические, пневматические, электромагнитные вибраторы) и ультразвуковая вибрация; к третьей — возбуждение колебаний за счет электрического разряда в жидкости (электрогидроим-пульсная обработка), воздействие на расплав взрывом.

Возможности ковшевой металлургии (внепечной обработки жидкого металла в ковше) очень широки, имеется ряд эффективных технологических процессов рафинирования стали в ковше.

В любом процессе применяют такие способы рафинирования: перемешивание, введение добавок, понижение парциального давления, нагрев. Каждый способ можно осуществлять различными путями и применять для различных целей. В то же время каждый отдельный процесс может характеризоваться определенной комбинацией способов.

С целью рафинирования стали от газов над жидким металлом создают разрежение для понижения парциального давления растворенных в металле газов. Это осуществляется с помощью вакуумирования.

Создание разрежения (вакуума) над поверхностью металла способствует интенсивному выделению из него газов в окружающую среду, в результате происходит дегазация стали. Чем больше разрежение, тем эффективнее протекает дегазация.

Для удаления из металла серы его перемешивают с жидким синтетическим шлаком или твердой шлакооб-разующей смесью, включая вдувание порошкообразных материалов. При этом шлак или смесь должны хорошо поглощать серу, к тому же содержать ее в начальный момент в минимальном количестве. Удаление серы из металла при обработке шлаком происходит на основе химических реакций и закона перераспределения элементов в двух несмешивающихся фазах, находящихся в неравновесном состоянии.

При обработке стали жидким синтетическим шлаком решается задача десульфурации металла, в отдельных случаях она может достигать 70 % (отн.) при конечном содержании серы в готовой стали 0,006—0,010 %.

Гомогенизация (усреднение) химического состава и температуры жидкой стали в ковше осуществляется продувкой газом или механическим перемешиванием. Для этой цели применяют аргон, азот, углекислый газ, а иногда и воздух. Механическое перемешивание производят специальными огнеупорными мешалками пли индукционным способом.

Всплывающие пузырьки газов при продувке очищают сталь от неметаллических включений. Неметаллические включения удаляются непосредственно пузырьками газа в результате их оседания и закрепления на поверхности всплывающего пузырька (флотации), который их выносит из металла, или они выносятся потоками металла и ассимилируются шлаком, находящимся на поверхности обрабатываемой стали. У стали, обработанной аргоном, повышается жидкотекучесть на 15 %, что равносильно ее перегреву на 25—40 °С.

Внепечная обработка в ковше является обязательной операцией, так как она позволяет значительно улучшить качество стали и готового проката.

Универсальных способов внепечной обработки стали не существует. Выбор и применение способа внепечной обработки зависят от конечной цели, которая определяется достижением определенного уровня качества стали и готовой металлопродукции.

При непрерывной разливке стали на МНЛЗ усреднение химического состава и доводка жидкого металла по температуре в ковше до заданного уровня способствует увеличению скорости разливки и улучшению качества литых слябов.

Наибольшее распространение подучили следующие способы внепечной обработки: вакуумирование, обработка жидким синтетическим шлаком, продувка инертным газом, продувка инертным газом одновременно с обработкой шлакообразующими смесями или порошкообразными реагентами.

Помимо перечисленных способов, в мировой практике встречается много комбинаций последовательного или одновременного воздействия на жидкий расплав стали. При этом могут сочетаться способы воздействия на расплав, находящийся в сталеплавильном агрегате, в ковше и даже на новый переплав слитков (ЭШП, ВДП). Для компенсации потери тепла металлом в процессе обработки используют дополнительный его подогрев.