Практична робота 15 Тема: Розрахунок температури ліквідус та солідус.

Мета: 1. Закріпити і поглибити теоретичні знання по розділу "Теорія і технологія розливки сталі " програми предмету.

2. Навчитися правильно вибирати та розраховувати температуру ліквідус та солідус.

З. Використовувати одержані знання та навички під час виконання курсових . та дипломних проектів.

Сумарне зниження температури солідус tS = -138,20 ^oC, а температу-ра солідус tS = 1534-138,20=1396 ^oC.

Перевети на укр. мову

При непрерывной разливке стали очень важно поддержание оптимального уровня температуры разливаемого металла.

Точный расчет и поддержание температуры металла при разливке необходим для обеспечения высокого качества НЛЗ и стабильности процесса разливки.

Повышенный перегрев металла над температурой ликвидуса способствует увеличению трещиночувствительности заготовок, развитию столбчатой структуры слитка и таких дефектов макроструктуры, как осевая ликвация и центральная пористость. Кроме того, чрезмерно высокая температура разливаемого металла может привести к прорывам НЛЗ по трещинам. При увеличении температуры металла в промковше выше оптимальной величины требуется снижение уровня скоростей вытягивания НЛЗ (ориентировочно, превышение оптимальной температуры разливки на 10 ⁰С требует снижения скорости разли-вки на 5 %).

Необходимая температура металла в промежуточном ковше рассчитывается исходя из температуры ликвидуса для каждой марки стали.

Определим температуру ликвидус заданной марки стали приняв следующий химический состав, %:

0,33 С, 0,75 Si, 1,0 Мn, 0,25 Cr, 0,25 Ni, 0,02 S, 0,02 P.

Расчет температуры ликвидус стали, производится по формуле:

Т_л =1534–t_сн (1)

где t_сн – снижение температуры плавления железа из-за присутствия в нем примесей которое определяется по формуле:

t_сн =К₁[C, %]+К₂[Mn,%+Si,%+ Cr,%+ Ni,%+P,%+S,%] ⁰С, (2)

где К₁ и К₂–коэффициенты для различных химических элементов в стали;

[C,%; Mn,%; Si,%; Cr,%, Ni,%, P,%; S,% ] – содержание химических элементов в стали (Заданные значения коэффициентов для различных химических элементов в стали для расчета температуры ликвидус представлены в таблицах 1-2 [1]).

Таблица 1 – Коэффициент К₁ при заданном содержании углерода в стали для расчета температуры ликвидус

Содержание углерода в стали, %	0,51  0,60
К1	86

Таблица 2 – Коэффициенты К₂ различных химических элементов в стали для расчета температуры ликвидуса

Химический элемент	Mn	Si	Cr	Ni	P	S
К2*	5	8	1,5	4	30	25

Расчетная температура ликвидус составит:

t_сн =К₁[C, %]+К₂[Mn,%+Si,%+ Cr,%+ Ni,%+P,%+S,%]= 860,33+51+80,75+ 1,5 0,25+ 0,25 4+0,02 30+0,02 25=45.23=45 ^оС,

Т_л =1534–t_сн =1534 – 45=1489 ^оС.

Рекомендуемая величина перегрева металла в промежуточном ковше над температурой ликвидуса во время разливки на МНЛЗ для низко – и среднеуглеродистых марок стали составляет 30  35 ºС.

Предполагаемые потери температуры металла в ходе разливки:

- в промковше за время разливки одной плавки – 5  10 ºС;

- при переливе металла из сталеразливочного в промежуточный ковш – 30  40 ºС (в зависимости от типа футеровки промковша и номера плавки в серии).

Рекомендуемое превышение температуры металла в сталеразливочном ковше перед разливкой на МНЛЗ должно составлять:

65÷85 ° С – для низко – и среднеуглеродистых марок стали;

Определим температуру солидус стали, содержащей, %:

0,33 С, 1.0 Mn и 0,75 Si. Влиянием фосфора и серы с концентрациями до 0,025 % можем пренебречь.

Рассмотрим уравнения, аппроксимирующие в данной области линию со-лидуса соответствующей бинарной диаграммы.

В интервале (0,150,8) С действительно выражение:

(3)

Для марганца Л.Кухарем [2] было выведено подобное соотношение:

(4)

а для кремния им же предложена формула

(5)

где N_C, N_Mn, N_Si – концентрация, % (ат.), указанных элементов.

Процентные (по массе) содержания элементов пересчитаем на атомные

(6)

где – относительная масса элемента.

По этому отношению 0,6 % С 2,7325 % (ат.), 0,6 Mn0,6099 % (ат.), 0,3 % Si0,5947% (ат.).

Теперь подставим концентрации N_C, N_Mn и N_Si в уравнения (1.3) – (1.4) и рассчитаем снижения температуры солидус: t_C = -126,7 ^oC, t_Mn = -5,22 ^oC,

t_Si = -6,28 ^oC.

Суммарное снижение температуры солидус t_S = -138,20 ^oC, а температу-ра солидус t_S = 1534-138,20=1396 ^oC.

Приклад визначення температури ліквідус і солідус для заданої марки

Хімічний склад готової сталі 09ГС приведений в таблиці 3

Таблиця 3 - Хімічний склад готової сталі 09ГС

С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	P	S
0,11	0,65	1,5	не більш
			0,3	0,3	0,3	0,011	0,010

Т_лікв = 1534-Т_зн

Т_зн =К₁[%C]+K₂[%Mn+%Si+%P+%S+%Cr+%Ni+%Cu]

де К₁ і К₂ – коефіцієнти для різних хімічних елементів в сталі;

[%C; %Mn; %Si; %P; %S; %Cr; %Ni; %Cu] – зміст хімічних елементів в сталі (задані значення коефіцієнтів для різних хімічних елементів в сталі для розрахунку температури ліквідус представлені в таблицях 2.40 і 2.41)

Згідно таблиця 1 – Коефіцієнт К₁ при заданому вмісті вуглецю в сталі для розрахунку температури ліквідус

Вміст вуглецю в сталі %	0,11  0,50
К1	88

Згідно таблиця 2– Коэффициенты К₂ различных химических элементов в стали для расчета температуры ликвидуса

Химический элемент	Mn	Si	Cr	Ni	P	S
К2*	5	8	1,5	4	30	25

Т_зн= 88*0,11+[5*1,5+8*0,65+30*0,011+25*0,010+1,5*0,3+4*0,3+5*0,3]=

=27 ⁰С

T_лікв=1534-27=1507 ⁰С

Перевищення температури металу в сталеразливном ковші перед розливан- ням на МБЛЗ, що рекомендується, повинне складати 65÷85 ⁰С. Тому з урахуванням втрат температура металу перед розливанням в сталеразливном ковші складе 1580 ⁰С.

Додаток 15

Масовий зміст елементів у сталі

Варіант	Марка сталі	Масовий зміст елементів у готовій сталі
		С	Мп	Si	S	Р
					не більш	не більш
1	Зсп	0,14- 0,20	0,40-0,65	0,15-0,30	0,050	0,040
2	5сп	0,28-0,37	0,50-0,80	0,20-0,40	0,050	0,040
3	10	0,07-0,14	0,35-0,65	0,17-0,37	0,040	0,035
4	20	0,17-0,24	0,35-0,65	0,17-0,37	0,040	0,035
5	А515-6	0,14-0,21	0,60-0,90	0,15-0,40	0,035	0,035
6	А36	0,15-О,20	0,85-1,15	0,17-0,37	0,040	0,040
7	St 37-2	0,12-0,17	0,40-0,60	0,15-0.30	0,035	0,035
S	St44-2	0,15-О,20	0,40-0,60	0,10 -0,25	0,040	0,040
9	15Г	0,12-0,19	0,70-1,00	0,17-0,37	0,035	0,035
10	St 52-3	0,15-0,20	1,2-1,60	0,35-0,55	0,030	0,035
11	17ГС	0,14-0,20	1,00-1,40	0,40-0,60	0,030	0,030
12	А	0,17-0,21	0,40-1,00	0,15-0,30	0,040	0,040
13	Е	0,13-0,18	0,70-1,40	0,15-0,30	0,040	0,040
14	D40	0,12-0,18	0,90-1,60	0,15-0,30	0,035	0,035
15	А 572-50	0,14-0,20	0,85-1,25	0,15-0,40	0,050	0,040
16	А 516-55	0,12-0,18	0,60-0,90	0,15-0,40	0,035	0,035
17	А 516-70	0.14-0.22	0,85-І,21	0,15-0,40	0,035	0,035
18	АВ/ЕН	0,12-0,18	1,20-1,60	0,17-0,50	0,040	0,040
19	А 572-65	0,14-0.23	0,90-1,30	0,15-0,40	0,050	0,040
20	А 572-60	0,14-0,25	0,90-1,30	0,15-0,40	0,050	0,040
21	А 572-42	0,14-0,20	0,85-1,25	0,15-0,40	0,050	0,040
22	LRA	О,14-0,22	0,30-0,60	0.17-0.37	0,030	0,040
23	ЗПС	0,14-О,22	0,40-0,65	0,05-0,17	0,050	0,040
24	SS400	0.14-0.22	0.40-0.60	0,17-0,37	0,030	0,030
25	30	0,27-0,35	0,50-0,80	0,17-0,37	0,040	0,035