Реферат: Непрерывное литье заготовок

Идеянепрерывного литья была выдвинута в середине XIX в. Г. Бес­семером, который предлагал разливать жидкую стальмежду двумя водоохлаждаемыми валками. Однако не только при том уровне тех­ники,но и в настоящее время реализовать такую идею бесслитковой прокатки невозможно.В  943 г. С. Юнган разработал подвижный кристаллизатор для разливки заготовок.В Японии освоение МНЛЗ началось в  955 г. В настоящее время на многих металлургическихзаводах работают МНЛЗ трех типов: вертикального, вертикального с изгибомслитка, радиального.

В зависимостиот размера слитка МНЛЗ делятся на слябовые, блюмовые и заготовочные.Естественно, что размеры промежуточных ковшей, кристаллизаторов, а также составогнеупоров при этом разные. При непрерывном методе разливки жидкая стальзаливается в кристаллизатор, под влиянием водоохлаждаемых стенок которогоначинается первичное охлаждение. Выходящая из кристаллизатора заготовка сжидкой сердцевиной интенсивно охлаждается (вторичное охлаждение). Послезатвердевания по всему сечению заготовка разре­зается на мерные длины. Такимобразом, непрерывная разливка позволяет получать непосредственно из жидкойстали полупродукт, готовый для прокатки на чистовых станках.

По сравнению с прежним методомразливки стали в изложницы при непрерывной разливке можно сократить не тольковремя за счет   исключения   некоторых   операций,   но   и   капиталовложения(например, на сооружение обжимных станов). Непрерывная разливка обеспечиваетзначительную экономию металла вследствие уменьше­ния обрези и энергии, котораятратилась на подогрев слитка в нагре­вательных колодцах. Исключениенагревательных колодцев позво­лило в значительной степени избавиться отзагрязнения атмосферы. По ряду других показателей: качеству металлопродукции,возмож­ности  механизации   и   автоматизации,   улучшению   условий  труданепрерывная разливка также эффективнее традиционных способов. Но непрерывнаяразливка имеет и Отрицательные стороны. Стали некоторых марок,  напримеркипящие,  нельзя разливать по этому методу, малые объемы разливки сталейразличных марок повышают

/>

ихсебестоимость, неожиданные поломки оказывают большое влияние на снижение общейпроизводительности.

МНЛЗ состоитиз сталеразливочного   и промежуточ­ного 2 ковшей, водоохлаждаемогокристаллизатора 3, системы вто­ричного охлаждения 4, устройства для вытягивания5, оборудования 6 для резки и перемещения слитка.

Промежуточныйковш, являющийся последней емкостью на пути стали к кристаллизатору,предназначен для приема металла из сталеразливочного ковша и распределения егопо кристаллизаторам. Подачу металла в кристаллизатор производят черезразливочные стаканы с помощью регулирующих устройств  стопора или шибер­ногозатвора.

Огнеупоры дляустройств и приспособлений, регулирующих подачу жидкой стали

В настоящеевремя в Японии почти все крупногабаритные ковши оборудованы скользящимизатворами. Вертикальные стопорные разливочные устройства применяются мало. Но,поскольку для их изготовления требуются огнеупорные материалы, о них необходиморассказать.

В комплектстопорного устройства входит стакан, пробка и сто­порная трубка.Сталеразливочный стакан является наиболее ответ­ственной частью узла стопорногозатвора, точнее стопорной пары пробка—стакан. В условиях опускания стакана(закрывания затвора) и подъема (открывания) эта стопорная пара подвергаетсяобоюдному изнашиванию.

/>


Основныедетали скользящего затвора изготавливают из различных огнеупорных материалов.Верхний стакан и обе плиты (верхнюю и нижнюю) выполняют в основном из высокоглиноземистых материалов. Плиты, кроме того, пропитывают смолой. Большоевнимание  обращают на обработку поверхности плит с целью лучшей их притирки.Для изготовления нижнего стакана в зависимости от условий разливки возможныварианты

Удлиненныйстакан. Неметаллические включения отрицательно  .) влияют на качество стали исостояние огнеупоров. Окислы алюминия, кремния, марганца, вводимые в жидкуюсталь в качестве раскислите лей или добавок, во всплывшем состояниизатвердевают. Удлиненный стакан в виде трубки предназначен для защитыразливочной струи от соприкосновения с воздухом на пути между сталеразливочными промежуточным ковшами. Функции этого стакана трубки (кроме предотвращенияокисления воздухом разливаемой стали) заключаются еще в том, чтобы поддерживатьтемпературу стали на определен­ном уровне, а также предотвращать деформациюструи, заливаемой в промежуточный ковш. Для защиты от окисления через жидкуюсталь пропускают инертные газы (аргон и азот). В данном случае газовая средатакже защищается с помощью огнеупоров или стальной трубы.

Удлиненныестаканы трубки изготавливают в основном из тех же огнеупорных материалов, что ипогружаемые разливочные стаканы, используемые для почти аналогичных целей междупромежуточным ковшом и кристаллизатором. Однако по сравнению с погружаемымстаканом диаметр удлиненного стакана больше, поэтому и требования к ихтермостойкости и устойчивости к растрескиванию более жесткие.

Огнеупоры дляфутеровки промежуточного ковша. Промежуточный ковш является дополнительнымзвеном между сталеразливочным ковшом и кристаллизатором. При непрерывной разливкеналичие промежуточного ковша оправдывается, поскольку через него можноразливать несколько плавок с одинаковой скоростью непрерывной струей. Однакопри этом происходит дополнительное охлаждение стали, поэтому приходитсяпредварительно ее нагревать.

В отличие отсталеразливочных ковшей в промежуточном ковше меньше неметаллических включений,поэтому его футеровка служит дольше. С целью экономии энергии и затрат труда впоследние годы в качестве нового футеровочного материала в промежуточном ковшеначали применять теплоизоляционные материалы. Для ремонта футеровкипромежуточного ковша широко применяют торкретирова­ние неформованнымиогнеупорами. Поскольку условия эксплуатации сталеразливочных и промежуточныхковшей имеют много общего, для футеровки промежуточного ковша используютшамотные, цирко новые, высокоглиноземистые огнеупоры. В случае разливки высоко­качественных(например, нержавеющих) сталей применяют обычно цирконовые ивысокоглиноземистые материалы. Крышку промежу­точного ковша изготовляют из огнеупорныхбетонов, набивных масс и изоляционных изделий. Форма крышки сложная, что иногдавызы­вает трудности при ее футеровании. Типичные свойства огнеупоров применяемых для   футеровки   промежуточного   ковша,   приведены в табл. 1

/>


 

Регулированиеструи металла из промежуточного ковша осуще ствляется   тремя   способами:   через   незакрываемый   разливочный стакан при стабилизированной скоростиистечения металла  с по мощью стопорного устройства (пробки и стакана); сиспользование скользящего затвора.

Первымспособом отливают небольшие заготовки в МНЛЗ с мало габаритнымкристаллизатором. Следовательно, в этом случае диаметр отверстия разливочногостакана небольшой. Такой стакан следует изготовлять из огнеупоров с большимсопротивлением к термическому растрескиванию. Для разливки стали массовогоназначения в большие объемы стаканы делают из высокообожженных цирконовых ициркониевых огнеупоров.

Вторымспособом получают сравнительно большие непрерывно<sup/>литые блюмы ислябы. В этом случае применяют погружаемые стаканы.   Стопорное  устройствоможет  непосредственно взаимодействовать с погружаемым стаканом,   если верхняячасть  последнего входит в дно промежуточного ковша, или через разливочныйстакан воронку, плотно устанавливаемую на погружаемый наружный стакан. Диаметрыразливочных стаканов для первого и второго способе разные. При наличиистопорного устройства диаметр разливочного стакана больше. В обоих случаях накачество разливочных стаканов обращают серьезное внимание. Разливочный стакан,независимо от  способа, и стопорную головку изготовляют обычно извысокоглино­земистых и цирконовых материалов. В отличие от сталеразливочногоковша, где при выборе материала для запорной головки и стаканапредусматривается   некоторая   пластичность,   для   промежуточного ковшапринимают во внимание прежде всего длительное давление разливаемой  стали,  которое  может  вызвать деформацию  стопора 5сталеразливочном ковше стакан регулирует струю металла, но в промежуточномковше широкий стакан не может выполнять роль регулятора из-за большогодиаметра. С учетом изложенного запор­ный комплекс в промежуточном ковшевыполняют из более плотных материалов. Трубку стопора промежуточного ковшаизготовляют из пирофиллита росэки, шамота и высокоглиноземистого материала.Свойства огнеупорных материалов для стопорных деталей промежу­точного ковшаприведены в табл. 2 2.

По третьемуспособу вместо стопорного устройства применяют скользящий затвор, работающий вкомплексе с погружаемым стака­ном. При подводе металла в большой кристаллизаторструя заполняет его равномерно. В малом кристаллизаторе характер потокаменяется (например, из-за смещения струи металла), что может быть причиной кавитационных явлений и резких колебаний давления металла [в формирующемсяслитке. Для предотвращения этих явлений приме­няют трехплиточные скользящиезатворы, в которых промежуточная плита подвижна, а верхняя и нижняя неподвижны.В промежуточных плитах выполняют отверстия разного диаметра, подходящие для раз­ныхусловий работы. Огнеупорные материалы для изготовления скользящих затворовпромежуточного ковша те же, что и для сталеразливочного.

Погружаемыйразливочный стакан.

Погружаемыестаканы применяют с целью предотвращения окц ления жидкой стали на участкемежду промежуточным ковшом кристаллизатором,   подвода   стали   в  кристаллизатор   затопление струей под уровень металла для ее равномерногораспределения и ( избежание  разбрызгивания,  сохранения в кристаллизаторе на щверхности металла литейного порошка и всплывших частиц,  пр< дотвращениябеспорядочных потоков, облегчения всплытия неметал лических включений,уменьшения вовлечения в металл нежелатель ных веществ.

Целесообразнодля изготовления погружаемых стаканов приме нять материалы с хорошей эрозионнойстойкостью к расплаву шлакообразующей смеси, стойкие к тепловым ударам,затягивании: и зарастанию канала, а также термически прочные. Этим требованиямсоответствуют плавленолитые кремнеземистые (99,4 % 5Ю2) и углеродглиноземистые (<<30 % С и >50 % А 2О3)огнеупоры.

Свойстваплавленолитых кремнеземистых погружаемых стаканов: открытая пористость   ,7 %,кажущаяся плотность  ,92 г/см3, предел прочности при сжатии 75 МПа,линейное термическое при  000 °С расширение 0,05 %, температура началадеформации под нагрузкой 0,2 МПа составляет  260 °С.

Применениепогружаемых стаканов из плавленолитых кремне земистых огнеупоров, отменностойких к тепловым ударам, целесо образно при разливке стали, раскисленнойалюминием. Стаканы и: плавленокремнеземистых огнеупоров хорошо сопротивляютсядей ствию литейно формовочных порошков и зарастанию. Однако ю коррозионнаястойкость недостаточна, особенно при контакте с высо­комарганцовистыми сталями.Поэтому при длительных разливках диаметр канала стакана увеличивается врезультате износа и разъ­едания.

Эрозионнаястойкость углеродглиноземистых огнеупоров в не­сколько раз выше, чем уплавленокремнеземистых, вследствие содер­жания углерода ~30 %.Углеродглиноземистые огнеупоры характе­ризуются следующими свойствами:кажущаяся пористость  6,5 %, кажущаяся плотность 2,35 г/см3, пределпрочности при сжатии 30 МПа, линейное термическое (при  000 °С) расширение 0,5 %. температура начала деформации под нагрузкой 0,2 МПа составляет > 600 °С.

Однако посравнению с плавленолитыми кремнеземистыми для углеродглиноземистых стакановболее характерно зарастание на стылью металла вследствие влияния литейноформовочных порошков.

Это влияниерезко уменьшается при использовании углерод циркониевых или углеродцирконовыхогнеупоров, которые обладают хорошими характеристиками в высокотемпературныхусловиях эксплуатации при разливке стали, содержащей литейно формовочны<sup/>порошки.

Пористаяпробка. Через пористую пробку в ковш подается инерт­ный газ. При продувке сталиинертным газом в ковше необходим<sup/>принудительное перемешиваниежидкого металла, выравнивают<sup/>температуру металла в объеме ковша иприводящее к равномерному распределению химических элементов в расплавеПродувка ускоряет процесс вакуумирования (удаления из металла растворенныхгазов: водорода, азота и кислорода). Пузырь кл инертного газа,проходя через толщу металла, дополнительно поглощают водород  азот, тем самымдегазируют жидкую сталь. Погружаемая в металл фурма  заканчивается пористымблоком либо просто является  футерованной  огнеупорным  материалом трубкой.Подачу  газа  регулируют,  изменяя давление. Пористость пробки или блока должнабыть равномерной, термо­стойкость — достаточно высокой, разъедание их материалажидкой сталью и проникновение сквозь него недопустимы. Пористые пробкиизготавливают в основном из высокоглиноземистых (85 % А 2О3 •Из% 5г) и частично из основных огнеупоров.

Характеристикавысокоглиноземистой пористой пробки: огне­упорность  850 °С, кажущаясяпористость 35,0 %, кажущаяся плот­ность 2,35 г/см3, предел прочностипри сжатии 25 МПа, линейное тер­мическое (при  1000 °С) расширение 0,60 %,температура начала деформации под нагрузкой  600 °С, коэффициентгазопроницаемости — 2 см3 см/(см2 с см вод. ст.).

Проблемы, связанные с непрерывным литьем

В  967 г.доля непрерывной разливки составляла 30 %, к  985 достигнет 42 — 52 %.Естественно, что возрастет и количество МНЛЗ. На   новых   усовершенствованных   МНЛЗ   появилась   возможность разливать  высококачественные  стали.   Производительность  машин увеличивается вследствиевысокой скорости разливки, стабильного Качества металла, расширенияноменклатуры заготовок с разными размерами. Одним из условий многократнойнепрерывной разливки является  быстрая  замена погружаемого стакана или промежуточного ковша,  потому что невозможно изготовить идеальный погружаемыйстакан многократного использования. Дело в том, что погружаемый  стакан  разъедается   литейно формовочными   порошками   и растягивается настыльюметалла. Одним из средств защиты канала стакана от агрессивных формовочныхпорошков является футеровка  огнеупорами   углеродистой  системы.   Но зарастание стакана   предотвратить трудно. Оно происходит вследствие снижениятемператур разливки   и,   следовательно  загустевания  жидкой  стали,   а  такжеприлипания к поверхности канала стакана раскислителей (алюминия,   титана).  Есть  сообщения  о  зависимости  между  количеством сбавляемого раскислителя,температурой разливки и зарастанием стакана

еще рефераты
Еще работы по металлургии