Министерство науки и образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

НОВОТРОИЦКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра металлургических технологий

Лабораторная работа №1

По дисциплине: «Теория и технология производства стали»

Часть 2 «Разливка и кристаллизация стали»

Тема: «Изучение усадочных процессов при кристаллизации стали в изложницах. Влияние характера уширения изложницы на глубину усадочной раковины и выход годного металла»

Выполнил: Мушенко М.И.

Группа: МЧМ-08-42

Проверил: Шаповалов А.Н.

Новотроицк

2012

1 Цель работы

1. Закрепление знаний по теоретическим основам кристаллизации слитков.

2. Привитие навыков расчета процессов затвердевания стальных слитков (скорости кристаллизации, усадочных явлений).

3. Изучение влияния различных технологических факторов на глубину усадочной раковины и выход годного металла.

2 Методика проведения работы

Для моделирования разливки стали используется парафин и гипосульфит (Na₂S₂O₃∙5Н₂О), имеющие почти одинаковые со сталью относительное изменение удельного объема при переходе из жидкого состояния в твердое. Парафин (гипосульфит) плавится в специальном обогреваемом ковше, из которого разливается в изложницы сверху и сифоном с помощью стопорного устройства.

Для проведения работы используются модели изложниц двух типов: плоские и разъемные.

Для изучения процесса кристаллизации используется модель плоской изложницы, позволяющая наблюдать затвердевание жидкости и производить необходимые измерения (рисунок 1).

а – слиток, уширенный кверху; б – слиток, уширенный книзу

Рисунок 1 – Модель плоской прозрачной изложницы

Боковые стенки и днище изложницы изготовлены из стального листа толщиной 20 мм. Передняя и задняя стенки – съемные, из прозрачного малотеплопроводного органического стекла, позволяющего наблюдать процесс кристаллизации жидкости.

В работе применяются плоские изложницы трех типов: уширенные кверху, уширенные книзу и прямые.

Влияние технологических факторов на глубину усадочной рако­вины и выход годного в данной работе изучается на моделях слитков, отливаемых в стальных разъемных или плоских изложницах, установленных на поддонах.

Влияние формы изложниц и типа прибыльной надставки на расположение и форму усадочной раковины изучают при наполнении сверху изложниц различной конструкции, установленных на поддоне.

Для изучения влияния способа разливки на форму усадочной раковины, две изложницы равного объема (с прямой и обратной конусностью) наполняют через предварительно прогретую сифонную проводку. Для проверки влияния температуры и скорости разливки наполняют сверху по две изложницы при различной температуре или скорости. Указания по проведению опытов приведены в таблице 1.

Получив задание на выполнение работы, необходимо подгото­вить к заливке набор изложниц. Изложницы, используемые в каждом опыте, указаны в таблице1. Подготовка изложниц заключается в очистке их от остатков парафина, сборке и установке на поддоны. При подготовке опыта №5 необходимо изучить устройство сифонной проводки и собрать ее.

После подготовки изложниц осуществляют расплавление и нагрев парафина до требуемой температуры в специальном обогреваемом ковше. Затем в присутствии преподавателя производится заливка парафина в изложницы. Рекомендуемое время заливки и температура парафина указаны в таблице 1.

Таблица 1 - Указания по выполнению опытов

№ п/п	Изучаемый технологический фактор^*1	Характеристика изложницы^*2	Температура парафина (гипосульфита), °С	Способ заливки	Время заливки, мин.
1	Утепление и обогрев верхней части слитка	1 – УВ, без надставки, разъемная 2 – УВ, с металлической надставкой, разъемная 3 – УВ, с полимерной надставкой, разъемная	70	Сверху	1,0...1,5
2	Соотношение между высотой и шириной слитка	4 – УН, высокая, плоская 5 – УН, нормальная, плоская 6 – УН, низкая, плоская	70	Сверху	0,5...1,0
3	Характер уширения изложницы (форма изложницы)	7 – УВ, плоская 8 – УН, плоская 9 – П, плоская	70	Сверху	0,5...1,0
4	Скорость разливки (длительность отливки слитка)	10 – УН, разъемная 11 – УН, разъемная	70	Сверху	0,3...0,5 5...7
5	Способ разливки	12 – УН, плоская 13 – УВ, плоская 14 – УН, плоская 15 – УВ, плоская	70	Сверху Сифоном	0,5...1,0
6	Температура разливки	16 – УН, разъемная 17 - УН, разъемная	70 100	Сверху	0,5...1,0
^*1– При проведении всех опытов на плоских моделях проводятся замеры толщины затвердевшей жидкости, указывается характер движения расплава и тип кристаллов; ^*2 – УВ - изложница уширенная кверху; УН – уширенная книзу; П – прямая изложница.

После заливки плоских изложниц следует вести наблюдение за усадкой расплава в течение 10..15 мин, производить необходимые измерения и заносить их в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты измерений и наблюдений

Тип изложницы – УВ, плоская Температура парафина (гипосульфита) в момент заливки 68°С Высота заполнения изложницы расплавом 200 мм
Период кристаллизации, мин	Толщина закристаллизовавшегося металла, мм			Результаты наблюдений (характер движения расплава, тип кристаллов и др.)
	низ слитка	середина слитка	верх слитка
0-2	4	3	2
2-4	7	5	3
4-6	8	7	5
6-8	8	8	6
8-10	9	8	6

продолжение таблицы 2

10-12	9	9	7
12-14	10	10	9
14-16	11	11	10

Затвердевание парафиновых слитков длится около 2 ч и исследовать их строение на этом же занятии не представляется возможным. Поэ­тому изучение строения слитков производится на следующем занятии.

Слитки, отлитые в разъемные изложницы, извлекаются, и распиливаются по вертикальной оси специальной пилой (для слитков, отлитых в плоские изложницы – не производится). Внутренне строение слитков эскизируется. На эскизах сле­дует указать основные размеры слитка и глубину усадочной раковины.

Затем, от обеих половинок каждого слитка отпиливается верхняя часть, пораженная усадочной раковиной. При этом длинна отпиливаемой части у обеих половинок должна быть одинаковой. После этого взвешивается весь слиток, а также его нижняя часть, не пораженная усадочной раковиной.

Рисунок 2 – Эскиз слитка