3.4. Способы разлива стали

1) разливка в изложницы сверху; (рисунок 4 а)

2) разливка в изложницы сифоном; (рисунок 4 б)

3) на установках непрерывной разливки стали (УНРС);

Разливка в изложницы производится следующим образом. Выплавленную сталь выпускают из плавильной печи в разливочной ковш, из которого её разливают в изложницы или кристаллизаторы - машины для непрерывного литья заготовок. В изложницах сталь затвердевает и образуются слитки, которые подвергают прокатке, ковке. Изложницы представляют собой чугунные формы для изготовления слитков. Они бывают с квадратным, прямоугольным, круглым и многоугольным поперечным сечением.

Весьма важным фактором, характеризующим геометрическую форму изложниц, является также форма грани изложницы, которая зависит от массы слитка и склонности стали к образованию трещин. У мелких и средних изложниц грани обычно выполняют плоскими, а у крупных достаточно часто рекомендуют выпуклую форму грани.

Рисунок 4 – Разливка стали в изложницы сверху (а), разливка в изложницы с сифоном (б)

На практике достаточно часто употребляются также изложницы с волнистой внутренней поверхностью. Такая форма изложницы имеет достаточно большую поверхность охлаждения, вследствие чего обеспечивается формирование более толстой и прочной корковой зоны слитка. Образующаяся между двумя соседними волнами изложницы начальная корочка слитка хорошо противостоит давлению жидкого метала, так как работает как балка, лежащая на двух опорах. Кроме того, волнистая поверхность способствует более равномерному распределению напряжений, возникающих при затвердевании и усадке стали в начальный период кристаллизации. Основным недостатком изложниц с волнистой поверхностью, видимо, следует считать относительно быстрое разрушение (износ) выступающих внутрь изложницы участков стенки.

Для захвата изложниц при работе и транспортировке на их теле имеются различные приспособления, что позволяет классифицировать изложницы также и по этому признаку. Мелкие и средние сквозные изложницы чаще всего изготовляют с ушками или специальными приливами, а глуходонные – со стальными цапфами. Крупные изложницы обычно отливают со специальными приливами (ушами) или литыми цапфами. Для примера на рис. приведен эскиз, размеры и некоторые технические характеристики чугунной изложницы.

• Масса изложницы, т - 5, 12

• Масса слитка, т - 3,645

• Отношение М_изл/М_слит - 1,3

• Максимальная стойкость, наливов - 116

• Средняя стойкость - 76

• Удельный расход, кг/т - 11,9

Рисунок 5 – Эскиз изложницы 

При разливке сверху сталь выливается из ковша через стакан в изложницы. На изложницу устанавливают подставку с огнеупорной футеровкой внутри, что позволяет уменьшить скорость затвердевания верхней части сметка. При сифонной разливке несколько изложниц с прибыльными подставками устанавливают на чугунном поддоне, в середине каждого устанавливается футерованная центровая. Жидкая сталь из ковша поступает в центровую, и через каналы сифонных проводов поступает одновременно снизу во все изложницы. На поддон устанавливают башмак, представляющий собой массивную чугунную отливку. Он перекрывает швы сифонных проводов и способствует большей устойчивости сифонов.

Непрерывная разливка стали (НРС) состоит в следующем. Жидкую стать из ковша через промежуточное разливочное устройство непрерывно подают в изложницу без дна кристаллизатор 3. Из его нижней части вытягивается затвердевающий слиток 4. Перед заливкой металла в кристаллизатор вводят затравку, образующую его дно. Жидкий металл попадая в кристаллизатор и на затравку, охлаждается, затвердевает, образуя корку. Затравка тянущими валами 5 вытягивается из кристаллизатора вместе с затвердевающим слитком, сердцевина которого жидкая. Скорость вытягивания слитка из кристаллизатора зависит от сечения слитка. На выходе кристаллизатора слиток охлаждается водой, подводимой через форсунки в зоне 6 вторичного охлаждения. Из этой зоны слиток выходит полностью затвердевшим и попадает в зону 7 резки, где разрезают газовым резаком 8 на части заданной длины. Для предотвращения приваривания слитка к стенкам кристаллизатора последний совершает возвратно - поступательное движение с шагом 10-50 мм и частотой 10-100 циклов в минуту, а рабочая, поверхность кристаллизатора смазывается специальными смазками.

1 - ковш;

2 - промежуточное разливочное устройство;

3 - кристаллизатор;

4 - затвердевающий слиток;

5 - тянущие валы;

6 - зона вторичного охлаждения;

7 - зона резки;

8 - газовый резак.

Рисунок 6 – разливка стали на установках непрерывной разливки стали

Вследствие направленного затвердевания и непрерывного питания при усадке в слитках отсутствуют усадочные раковины.

3.5. Электрошлаковый переплав

ЭШП применяют для выплавки высококачественных сталей. Источником тепла при ЭШП является шлаковая ванна, нагреваемая за счёт прохождения через неё электрического тока. Электрический ток подводится к переплавляемому электроду , погруженному в шлаковую ванну, и к поддону, установленному внизу в кристаллизаторе, в котором находится шлак. Теплота шлаковой ванны нагревает её до 1700 С и вызывает оплавление конца электрода. Капли жидкого металла проходят через шлак, собираются, образуя под шлаковым слоем металлическую ванну. . Перенос капель металла через шлак, интенсивное их перемешивание способствует удалению из металла неметаллических включений и растворённых газов. Металлическая ванна, непрерывно наполняемая за счёт плавления электрода, под воздействием кристаллизатора постепенно формируется в слиток. Последовательная и направленная кристаллизация способствует получению плотного однородного слитка с хорошим качеством поверхности. После полного застывания слиток опускают поддон и извлекают полученный слиток из кристаллизатора. Слитки выполняют круглого, квадратного, прямоугольного сечения массой до 110 т.

1. - электрод;

2. - шлаковая ванна;

3. - капли жидкого металла;

4. - металлическая ванна;

5. - слиток;

6. - шлаковая ванна;

7. - капли жидкого металла;

8 – кристаллизатор;

9- поддон;

Рисунок 7 – схема электрошлакового переплава

Перенос капель металла через шлак, интенсивное их перемешивание способствует удалению из металла неметаллических включений и растворённых газов. Металлическая ванна, непрерывно наполняемая за счёт плавления электрода, под воздействием кристаллизатора постепенно формируется в слиток. Последовательная и направленная кристаллизация способствует получению плотного однородного слитка с хорошим качеством поверхности. После полного застывания слиток опускают поддон и извлекают полученный слиток из кристаллизатора. Слитки выполняют круглого, квадратного, прямоугольного сечения массой до 110 т.