содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

Закупоривание слитков кипящей стали



С увеличением продолжительности кипения усиливается химическая неоднородность слитков кипящей стали, которая отрицательно влияет на свойства металла и готовых изделий. Связанное с этим увеличение головной обрези снижает экономическую эффективность производства кипящей стали.

Для ограничения кипения стали в изложнице применяют: а) механическое закупоривание, выполняемое с помощью чугунных крышек или за счет использования бутылочных изложниц; б) химическое закупоривание, выполняемое присадками раскислителей в отлитый слиток.

После образования твердой корки>(«моста») на зеркале слитка от контакта с чугунной крышкой или после раскисления реакции газообразования в объеме жидкой фазы значительно подавляются. В результате этого интенсивное движение восходящих потоков стали на границе растущих кристаллов и связанный с ними унос примесей почти полностью прекращаются. Дальнейшее затвердевание слитка происходит аналогично спокойному металлу.

У слитков с химическим закупориванием насыщение примесями сердцевины слитка достигает горизонтов 25—35 % и составляет значительно меньшую долю, чем при механическом закупоривании.

Во всех случаях при механическом закупоривании до глубины 10—15 % от головной части ликвационная зона выражается более резко, чем при химическом закупоривании. Это объясняется большей продолжительностью кипения металла, необходимой для образования твердого ранта достаточной толщины, способного удержать тяжелую крышку.

В слитках, отлитых в бутылочную изложницу, характер распределения химической неоднородности не изменяется. Зато механические свойства по длине раската приближаются к свойствам слитков с химическим закупориванием.

У бутылочных изложниц имеются существенные недостатки: при износе горловины или в случае сильного роста металла он вытекает из изложниц и растекается на торце, в результате чего слитки не поддаются стрип-перованию; изложницы и составы больше загрязняются скрапом; разливка из двухстопорного ковша практически исключается из-за трудностей центрирования струи.

Возможен и на некоторых заводах реализуется комбинированный способ разливки стали, когда на зеркало слитка вводят небольшое количество раскислителя, а затем укладывают чугунные крышки.

Степень ликвации при химическом закупоривании, как правило, снижается, в то же время она не настолько мала, чтобы ею можно было пренебречь. Для крупных слитков массой 14, 19, 21 т получены значения ликвации для углерода 90— 170% и для серы 100 — 300%. В ликвационной зоне скапливаются не только сульфиды, но и оксидные включения — продукты реакции раскислителя с растворенным кислородом, вызывающие образование расслоений. Поэтому необходимо учитывать, на сталях каких марок и каким раскислителем будет выполняться закупоривание слитков для производства той или иной продукции.

На отечественных заводах производится много марок кипящих сталей, которые подлежат химическому закупориванию; различно и их назначение. В зависимости от условий производства стали на разных заводах могут налагаться ограничения на применение химического закупоривания на тех же марках стали. Кипящие стали с высоким содержанием углерода или марганца не имеют достаточно сильного кипения, поэтому для них химическое закупоривание не применяют.

Практика ряда заводов, где кипящие стали разливают сифонным способом, показывает, что химическое закупоривание через центровую не всегда эффективно. Неравномерное распределение раскислителя, которое при таком способе разливки часто наблюдается, вызывает, в частности при перераскислении, образование концентрированной усадочной раковины и связанной с ней увеличенной обрези. Эти слитки значительно чаще поражены расслоениями. Расход раскислителя на закупоривание слитков определяется по нормам, установленным с учетом марки выплавляемой стали, для которой по опытным данным оговариваются допустимые максимальные и минимальные значения. В процессе разливки расход раскислителя корректируется по поведению металла на первых контрольных слитках.

Для химического закупоривания в настоящее время применяют самые разнообразные раскислители. Все же основным, самым распространенным является алюминий.

Алюминий как раскислитель может быть применен в виде порошка, гранул или дроби, в кусках и даже в расплаве. Некоторые преимущества по сравнению с жидким имеет гранулированный алюминий. В этой форме он менее активный и сгорает с меньшим пироэффектом.

Еще более благоприятно влияет на процесс ферроалюминий (содержание алюминия около 60 %, размер частиц не более 15 мм).

Жидкий алюминий заливают в изложницу на поверхность металла, свободную от шлака, в один прием. При закупоривании слитков массой до 9 т допускается присадка жидкого алюминия без перемешивания с верхними слоями металла, а массой 10 т и выше — с обязательным перемешиванием. При использовании алюминиевой дроби и ферроалюминия перемешивание является обязательным.

Расход алюминия (жидкого и гранулированного) существенно колеблется в зависимости от содержания углерода в стали. Для стали марок 08кп, Ст1кп он составляет 400 — 600 г/т, для стали марок СтЗкп, 20кп 200—300 г/т.
 

Применение кремнийсодержащих ферросплавов для закупоривания кипящей стали нежелательно потому, что -не все вводимое количество кремния окисляется, тем самым изменяются химический состав стали и ее свойства в сторону увеличения прочности и снижения пластичности. Кроме того, при раскислении кремнием продукты реакции в большей степени загрязняют металл.

Для получения требуемой структуры закупоренных слитков большую роль играет момент присадки раскис-лителя. Если при разливке сверху зеркало металла почти полностью свободно от шлака либо его количество невелико, то на слитках, отлитых сифонным способом, количество образующегося шлака находится в прямой зависимости от продолжительности наполнения изложницы. Чем больше шлака, тем больше окисляется раскислитель в нем и тем чаще прорывы корки — «моста» с последующим раскипанием слитков. Для лучшего закупоривания верхние слон металла желательно перемешивать деревянными скребками сразу после присадки раскислителя, при сифонной разливке это является обязательным.

На большинстве заводов сразу после наполнения изложниц или с небольшой выдержкой выполняется операция химического закупоривания. При сифонной разливке она допускается до 3 мин и несколько больше при разливке сверху.

При нормальном протекании процесса закупоривания слитки продолжают искрить в течение некоторого промежутка времени. Затем застывшая корка под давлением газов принимает выпуклую форму. Обычно характер выпуклости является показателем процесса закупоривания. Совершенно нежелательными являются крайние случаи: прорывы, а также когда поверхность застывшего зеркала остается ровной или становится вогнутой. В данном случае образуется окисленная усадочная раковина, приводящая к увеличению головной обрези. Иногда вогнутость на поверхности зеркала появляется после стрип-перования, когда корка небольшой толщины продавливается штоком крана.

Стали различных марок по-разному ведут себя после закупоривания. Выпуклая форма наиболее присуща всем сталям с пониженным содержанием углерода, в то время как у стали марки СтЗкп выпуклость менее выражена. При плохом кипении у этой стали появляются небольшие, долго не застывающие прорывы металла.
 

Одним из резервов экономии металла при прокатке является рациональная форма слитка. На обычных слитках головная обрезь зависит от величины утяжки и от внутренних дефектов. Количество последних может быть сведено к минимуму за счет сокращения расхода раскислителя при дополнительном замораживающем воздействии самой изложницы. Поэтому для производства слитков кипящей и полуспокойной стали нашли применение новые изложницы с полузакрытым верхом. В отличие от бутылочных изложниц горловину таких изложниц делают шире и несколько большей толщины, что более удобно при эксплуатации.

содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..