Свойства и применение огнеупоров: Справочное издание

Кащеев И. Д.

Теплотехник, 2004 г.

ОГНЕУПОРЫ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

Известны три способа разливки стали: сверху непосредственно из ковша в каждую изложницу (10-30 т), снизу сифонным способом сразу в группу изложниц и непрерывное литье рис. 9.1 [1].

При разливке сверху из ковша применяют огнеупоры: стопорные трубки, пробка и стакан. При разливке снизу к этим изделиям добавляются воронка, литниковые трубки, звездочка, сифонные изделия. Эти изделия, составляющие так называемое стопорное устройство, были основными и обязательными элементами для всех способов разливки стали из ковша. Конструкция ста-леразливочного ковша со стопорным затвором приведена на рис. 9.2. Из всех изделий только ковшовая футеровка работает больше одной плавки, обеспечивая разливку стали. Остальные виды огнеупоров, независимо от их качества служат лишь в течение одной разливки. Поэтому высокое качество этих изделий необходимо для предупреждения аварий при разливке стали и возможного попадания в нее неметаллических включений.

К существующим недостаткам стопорных устройств следует отнести во-первых: опасность перегрева стального стержня (штыря), на конце которого крепится пробка. Стержень проходит через толщу стали в ковше; хотя он тщательно изолируется огнеупорными стопорными трубками, но при длительном пребывании, особенно в условиях перегрева стали в ковшах емкостью 350— 400-т, стержень размягчается. Условия службы огнеупоров в стопорном устройстве: стакан - пробка - стопор весьма тяжелы, так как огнеупоры находятся внутри расплавленного металла. В этой цепочке наиболее уязвима пробка.

Второй недостаток стопорных устройств — сравнительно большой расход огнеупоров: масса пробки и набора стопорных трубок достигает 2-2,5 кг/т разливаемой стали.

Третий недостаток — невозможность внепечной обработки стали, при которой на стопорные устройства интенсивно воздействует металл, в результате чего происходит их преждевременное "отгорание".

Перечисленные недостатки предопределили переход к наиболее совершенному способу разливки — бесстопорной с использованием скользящих шиберных плит. Принцип их действия заключается в том, что металл истекает при совмещении сквозных отверстий в двух сопрягающихся огнеупорных деталях (плиты, цилиндры и т.п.). Такие устройства крепят на днище ковша снаружи под выпускным стаканом и заканчивают снизу вторым стаканом, обычно называют коллектором, так как главная его функция заключается в формировании струи текущего металла.

Разливочные устройства начинаются с узла установки стакана в гнездовой блок ковша, которые имеют общие черты при всех типах разливочных устройств.

9.1. Сталеразливочные стаканы

Сталеразливочные стаканы изготавливают шамотные, высокоглиноземистые, периклазовые, шамотнографитовые, периклазографитовые и др. Некоторые виды стаканов и их свойства приведены в табл. 9.1 и табл. 9.2. Выбор стаканов зависит от емкости ковша, марки стали и способа разливки (в изложницы, в промежуточный ковш и т.д.).

Внутренние стенки канала стакана подвергаются интенсивному воздействию струи расплавленной стали, протекающей со скоростью 2-4 м/с.

Стакан должен иметь высокую термическую устойчивость, чтобы при быстром разогреве в начале разливки не произошло образование трещин. При разливке сталей с повышенным содержанием алюминия на стенках канала откладываются неметаллические включения из стали. Продукты раскисления стали вместе с частицами кристаллизующегося железа приводят к зарастанию канала, который в таких случаях прожигают кислородом. Для предотвращения затягивания канала стаканов в них подают инертный газ через специальные каналы.

Конфигурации стаканов разнообразны. Размеры стаканов, мм: высота 150— 170, наибольший внешний диаметр 170-207 и диаметр канала 40-100. Форму стакана выбирают применительно к конкретным условиям разливки стали, емкости ковшей и др. В зависимости от материала стаканы различаются по форме и размерам. Различные виды стаканов показаны на рис. 9.3. Для скоростной разливки применяют стаканы с диаметром канала 100-140 мм.

Шамотные стаканы рекомендуют применять при разливке стали в изложницы и формы. Для повышения их стойкости применяют периклазовые вкладыши.

Шамотнографитовые и муллитовые стаканы применяют при разливке марганцовистых и низкоуглеродистых кипящих сталей; муллитовые склонны к затягиванию канала.

Форстеритовыми стаканами иногда заменяют периклазовые, но устойчивость их к размыванию ниже.

Имеются и другие виды стаканов: периклазографитовые, цирконовые, цир-конографитовые и др.

Свойства стаканов зарубежного производства приведены в табл. 9.3.

Практика применения сталеразливочных стаканов показывает, что наименьшее число аварий при разливке стали, связанных со свариванием пробки и стакана, происходит при условии применения пробок и стаканов, изготовленных из разных огнеупорных материалов, например шамотных пробок и пе-риклазовых стаканов. Шамотные стаканы интенсивно размываются кипящими и марганцовистыми сталями, слабее — углеродистыми, раскисленными ферросилицием.