Головна

КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СТАЛИ ПРИ ПЕРЕХОДІ НА безперервного розливання

  1. quot; Пану Йосипу Сталіну
  2. VI. Огляд при переході до предметного навчання, в 5-му класі (е 11- 12 років).
  3. аномалії кришталика
  4. АПОГЕЙ сталінського тоталітаризму
  5. Боротьба за владу. Затвердження одноосібної влади Сталіна
  6. Боротьба за сталінську спадщину
  7. Швидкорізальної сталі.

Розливання сталі безперервним способом має ряд істотних особливостей, головні з яких наступні:

1. На відміну від розливання в виливниці розливання в кристалізатор УНРС ведеться безперервно; відповідно метал безперервно перемішується в кристалізаторі, що впливає на умови спливання включень, розвиток ліквації; безперервно при ударі струменя об поверхню металу в кристалізаторі утворюються бризки, на поверхні металу виникає хвильовий рух рідини.

2. На відміну від розливання сталі в виливниці бічні поверхні злитка, що кристалізується при безперервного розливання, піддаються більш інтенсивному охолодженню, що має поліпшувати структуру відливається заготовки. Разом з тим в самому кристаллизаторе встигає утворитися лише порівняно тонка скоринка злитка, основна маса металу кристалізується нижче кристаллизатора, в зоні вторинного охолодження. У зв'язку з цим навіть невелика тріщина в утворюється закристалізуватися скоринці може викликати аварійний прорив металу або отримання заготовки з незадовільною поверхнею.

Зазвичай за час проходження металу через кристалізатор вдається відвести менш 1/5 загальної кількості тепла, що виділяється в процесі кристалізації злитка, причому в міру підвищення продуктивності УНРС цей показник знижується. У зв'язку з цим міцність утворюється скоринки, яка залежить від якості металу, має процесі безперервного розливання особливо важливе значення. Наприклад, вміст в металі сірки, допустимий при розливанні в виливниці, виявляється надмірним в разі безперервного розливання; сірка виявляє помітний негативний вплив на міцність металу при високих температурах (рис. 24.13).

3. Перетин безперервнолитої заготовки зазвичай істотно менше перетину злитка, відлитого в изложницу; отже, для отримання рівних розмірів готового прокату сумарне обтиснення при прокатці металу, відлитого безперервним способом, менше, ніж металу, відлитого в виливниці. У той же час відомо, що в процесі обробки металу тиском зменшуються в розмірах або взагалі зникають багато внутрішні дефекти злитка, подрібнюється і стає більш однорідною структура металу, зменшується бал, що характеризує зміст неметалічних включень, підвищуються показники механічних характеристик.

4. Розлив плавки через разлівоч-

Мал. 24.13.Вплив вмісту сірки в металі на ураженість безперервнолитих заготовок тріщинами:

/ - Сталь 17ПС; 2 сталь СтЗсп

ні склянки невеликого діаметру, зазвичай вживані в проміжних ковшах, часто триває довше, ніж розливання в великі виливниці, тому потрібно подавати на УНРС метал з більш високою температурою нагріву. В цьому випадку виникає небезпека перегріву металу, який, в свою чергу, пов'язаний з насиченням металу газами і сприяє розвитку ліквационних процесів. За даними досліджень, при підвищенні перегріву над точкою ліквідусу з 5 до 20 ° С ступінь ліквації сірки збільшилася з 16 до 60%. Все це вимагає точних технологічних рішень і високої культури виробництва.

Основні технологічні прийоми, що забезпечують отримання безперервнолитої заготовки високої якості, повинні відповідати таким основним вимогам: 1) високу якість розливається металу; 2) можливо більш низький перегрів (над температурою ліквідусу) металу, що надходить в кристалізатор; 3) захист металу від вторинного окислення і попадання шлакових частинок; 4) перемішування кристалізується металу; 5) обробка тиском кристалізується заготовки. При виконанні цих вимог заготовки, отримані процесі безперервного розливання, мають, як правило, більш однорідну кристалічну структуру, ніж звичайні злитки.

24.7.1. Структура безперервнолитої заготовки.У структурі заготовки зазвичай явно помітні такі зони:

1. Кірка злитка - зона дрібних безладно орієнтованих кристалів; товщина її залежить від умов розливання і інтенсивності охолодження і становить 10-20 мм.

2. Зона стовпчастих кристалів.

3. Осьова зона рівноосних безладно орієнтованих кристалів з підвищеною концентрацією ліквідувати-тов і слідами усадочних явищ. При малих розмірах заготовки та інтенсивному охолодженні третьої зони може не бути.

Так само, як і при розливанні в виливниці, при охолодженні і кристалізації лінійні розміри (перетин) безперервнолитого злитка зменшуються; це повинно враховуватися формою кристаллизатора (використовують невелику конусність) і зміною відстані між напрямними валками (роликами). Розвиток ліквационних явищ в безперервнолиту зливку обмежена малою тривалістю кристалізації, а зональна сегрегація мінімальна; однак хімічна і кристалічна неоднорідність спостерігається і в безперервному зливку, і це враховується при організації технології.

Відмінними рисами формування безперервного злитка, які визначають його будова, є високі швидкості кристалізації і мала тривалість його повного затвердіння, тому прояв ликвации в безперервному зливку значно менше, ніж у звичайному. Однак при високих швидкостях витягування глибина рідкої фази, в якій формується осьова зона злитка, досягає значних розмірів. Осьова зона литих заготовок є тепловим центром, твердіє в останню чергу. Цей теплової центр постійно присутня в зливку і не може бути видалений або виведений. При затвердінні безперервного злитка з глибоким і сильно витягнутим розташуванням лунки кристалізується металу і усадки зливка в зв'язку з переходом з рідкого в твердий стан в цій зоні утворюються і розвиваються значні конвективні потоки. Результатом є посилення осьової ліквації в безперервному зливку. Отже, з наявністю витягнутої гострої лунки і значних конвективних потоків пов'язано освіту в осьовій зоні пористості і ліквационних плям.

Осьова пористість і осьова сегрегація є основними внутрішніми дефектами безперервного злитка.

24.7.2. Дефекти безперервного злитка.У процесі виборчої кристалізації матковий розчин, збагачений домішками, відтісняється в осьову зону заготовки. Ділянка осьової пористості, відсічені від верхніх живлять рідких шарів затверділим металом, являє собою своєрідну порожнину по відношенню до оточуючих ділянок. У цю порожнину прагнуть ліквати, мають знижену температуру плавлення і знаходяться в рідкому стані; навколо ліквационноє плями утворюється область металу, збідненого лик-вірующімі домішками (так звана область зворотної ліквації). Мабуть, осьова пористість призводить до концентрації лікватов, що утворилися в результаті виборчої кристалізації. Особливо чітко осьова пористість проявляється в злитках квадратного перетину.

Освіта осьової ліквації в злитках малих і більший перетинів, т. Е. В злитках з нерозвиненою і має суттєвий розвиток зоною твердорідких стану, відбувається по-різному. Наприклад, на сортових заготовках, особливо на заготовках дрібних перетинів з високовуглецевої сталі, в осьовій зоні поряд з концентрованою пористістю спостерігається значна неоднорідність за змістом вуглецю. Хімічний аналіз показує, що в центральній частині вміст вуглецю може бути на 0,1-0,3% вище, а в зоні світлого кільця на 0,5-0,1% нижче, ніж в ковшового пробі (Зворотна сегрегація). Можна припустити наступний механізм її утворення. У міру просування фронту затвердіння відбувається монотонне збагачення лик-Ватою внутрішніх зон. Розвинені транскрісталліти можуть служити провідниками для відводу тепла кристалізації від центральної частини злитка, що має вигляд циліндра з дуже розвиненою поверхнею охолодження і тому твердіє з високою швидкістю. Внаслідок об'ємної недостатності, що спостерігається в момент остаточного затвердіння осьової зони, можливо відсмоктування маточного розчину з прилеглих шарів, чим пояснюється менший вміст домішок в них. Таким чином, всі домішки, що розширюють інтервал кристалізації (наприклад, вуглець), ускладнюють отримання злитка без таких дефектів, як осьова пористість і осьова ізоляція.

1. Найбільш важливим зовнішнім параметром, що впливає на характер затвердіння і макроструктуру неодмінно-ривнолітих заготовок, є температура металу. Загальне зниження температури в обсязі розплаву, а також в локальних макро- і мікрооб'ємах до температури ліквідусу (або нижчою) сприяє інтенсифікації процесу кристалізації розплаву внаслідок зменшення критичних розмірів зародків і збільшення лінійної швидкості їх зростання. Дослідження показали, що підвищення температури металу (в ковші) на 30-40 ° С збільшує ликвацию фосфору і вуглецю в 2 рази, а ликвацию сірки в 2,5 рази.

2. Параметрами зовнішнього впливу на кристалізується злиток є також характер і інтенсивність вторинного охолодження: чим більше інтенсивність вторинного охолодження, тим менше осьова ізоляція. Інтенсифікація вторинного охолодження призводить до зниження температури поверхні заготовки, прискоренню зростання стовпчастих кристалів; при цьому зменшуються глибина лунки рідкого металу і роздуття заготовок під впливом ферростаті-чеського тиску. Особливо помітно позитивний вплив інтенсифікації охолодження при литві слябів. При литві блюмової заготовок іноді корисно менш інтенсивне охолодження, так як при цьому збільшується зона рівноосних кристалів і в заготовках з сталей з обмеженим інтервалом кристалізації відбувається помітне розосередження осьової пористості і осьової ліквації.

Раціональна організація вторинного охолодження визначається цілою низкою чинників, зокрема формою і розмірами заготовки. Дуже важливим параметром, що впливає на якість заготовки, є чистота стали від газів і небажаних домішок, насамперед сірки і домішок кольорових металів. У ряді випадків якість не-преривнолітой заготовки погіршується внаслідок утворення тріщин. Розрізняють три температурні зони зниженої міцності і пластичності. При цих температурах створюються умови, що призводять до утворення тріщин.

високотемпературна зона(Поблизу точки плавлення). Наявність в междендрітних просторах рідкої фази, твердіє внаслідок ліквації домішок при зниженій температурі, обумовлює низькі значення міцності і пластичності і є основною причиною утворення тріщин при безперервного розливання.

проміжна зона(900-1200 ° С). Низька пластичність стали в цій зоні пов'язана з появою сегрегація-ційних легкоплавких прошарків (сульфідів заліза, кольорових металів) по межах аустенітного зерна.

низькотемпературна зона(700- 900 ° С). Крихкість стали в цій зоні може виникнути в результаті фазових перетворень при різкому перепаді температур, а також внаслідок виділень дисперсних фаз (типу нітридів алюмінію, ніобію, ванадію) при циклічних чергуваннях нагрівання та охолодження в зоні вторинного охолодження.

Виникнення внутрішніх тріщин може бути пов'язано з появою напруг, що розтягують, що перевищують допустимі. У процесі прокатки безперервнолитих заготовок з внутрішніми тріщинами несплошності металу можуть бути усунені. Хімічна неоднорідність, що супроводжує тріщини, проявляється у вигляді ділянок підвищеної переслідувані. Тріщини можуть утворюватися в кристалізаторі в скоринці злитка майже у меніска в момент перетворення  -Fe-  -Fe, протікає зі зменшенням обсягу. Утворення тріщин сприяють: нерівномірність фронту кристалізації внаслідок розмиває дії струменя металу; дефекти в стінках кристалізатора; зниження міцності скоринки внаслідок високого вмісту таких елементів, як сірка, фосфор і ін. Найбільш чутливі до утворення тріщин стали, містять 0,17-0,24% С. Тріщини часто розташовуються по складкам на поверхні злитка, що утворився в результаті хитання кристалізатора (по слідах гойдання). Складка зазвичай з'являється в момент руйнування плівки, що утворилася на опуклому меніску, коли рідка сталь переливається через верхній край скоринки і протягом короткого проміжку часу стикається зі стінкою кристалізатора, після чого меніск знову стає опуклим. Експерименти показали, що тривалість «заліковування» обриву скоринки становить не менше 0,3 с.

24.7.3. Методи підвищення якості безперервнолитих заготовок.Висока якість металу процесі безперервного розливання забезпечується заходами, пов'язаними як з роботою УНРС, так і з використанням ряду способів рафінування сталі.

До числа заходів, пов'язаних з роботою УНРС, відносяться:

1. Забезпечення заданого для даної марки температурного режиму розливання.

2. Підведення металу в кристалізатор, що виключає розмив скоринки.

3. Підбір відповідної мастила стінок кристалізатора і захисних сумішей.

4. Контроль стану поверхні стінок кристалізатора.

5. Дотримання центрування і технологічній осі УНРС.

6. Створення конструкції кристалізатора, що забезпечує найбільш тривалий контакт оболонки злитка зі стінками (оптимальна конусність і ін.).

7. Забезпечення оптимального режиму вторинного охолодження.

8. Контроль роботи опорних і тягнуть пристроїв з метою запобігти деформації оболонки в повному обсязі затверділого злитка.

До числа заходів з рафінування, підготовці до безперервного розливання і подальшій обробці стали відносяться:

1. Видалення зі сталі шкідливих домішок, насамперед сірки, фосфору і домішок кольорових металів.

2. позапічної обробки стали, обов'язкова продування металу в розливному ковші інертним газом і наведення на поверхні металу шлаку, що оберігає метал від вторинного окислення.

3. Перелив металу з розливного в проміжний ківш. Цю операцію проводять таким чином, щоб виключити вплив: а) атмосфери на струмінь металу, що випливає з разли-

393

Мал. 24.14.Варіанти конструктивного рішення ущільнень між розливних і проміжним ковшами:

/ - Розливний ківш; 2 пневмоциліндри; 3 - проміжний ківш; 4 патрубок для приєднання вимірювача вмісту кисню в захисній атмосфері; 5 ущільнюючі пристрої; 6 шар захисного шлаку

вічного ковша, і б) перемішування металу зі шлаком в проміжному ковші на забруднення металу неметалевими включеннями. Вирішення першого завдання можливо при використанні різних способів захисту. На рис. 24.14, а показана конструкція проміжного ковша з підйомної лійкою; газове ущільнення створюють між нею і розливним ковшем, поверхню металу в проміжному ковші покрита захисним шаром. У конструкції, наведеної на рис. 24.14, б, подача металу здійснюється через простір, заповнений аргоном або азотом (через «завісу»).

Вирішення другого завдання можливо декількома шляхами: збільшити місткість проміжного ковша; використовувати проміжний ківш з розділовими стінками перегородками, що забезпечують хороше поділ металу і потрапляють в ківш шлакових частинок; спосіб наведення в проміжному ковші шлаку, для чого вводять добавки відповідного складу. Шлак повинен забезпечувати термоізоляцію стали, захист її від окислення атмосферним повітрям і абсорбцію неметалічних включень. Склади добавок, що вводяться визначаються цілою низкою чинників: складом і ступенем чистоти стали, характером утворюються при раскислении вклю-

чений, складом і властивостями футерування і т. п. Наприклад, для практики роботи заводів Японії, для якої характерна розливання металу, порівняно чистого від включень, типові склади флюсів,%: CaF2 5-20; СаО 40-50; MgO 5-10; SiO25-10; А12О3 10-30. При розливанні сталей з великою кількістю утворюються в процесі розкислення включень глинозему флюси повинні містити велику кількість CaF2 і SiO2. Оскільки шлаки, що володіють високою абсорбційної здатністю, є агресивними по відношенню до футеровке, розробляють технології та конструкції, що дозволяють мати шлаки розрізняється складу в зоні заливки металу і в зоні, прилеглій до футеровке. Важливою характеристикою є в'язкість шлаку: занадто велика в'язкість погіршує абсорбцію включень, занадто низька - створює умови для потрапляння шлаку в кристалізатор.

4. Захист від окислення струменя металу, що випливає з проміжного ковша, застосування подовжених затоплених розливних стаканів, захист поверхні металу в кристалізаторі шаром шлаку, асиміляційним спливаючі неметалеві включення і забезпечує в певній мірі мастило поверхні кристалізатора, що охороняє

від зависання заготовки і освіти поперечних тріщин.

5. Особливі методи впливу на кристалізується метал (електромагнітне перемішування рідкого металу в кристалізується заготівлі, обробка ультразвуком і ін.).



Попередня   129   130   131   132   133   134   135   136   137   138   139   140   141   142   143   144   Наступна

Вакуумно-дугові переплав | електрошлакова переплавка | ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ розливання У злитків | Безперервного розливання сталі | Безперервне розливання І листопрокатний ВИРОБНИЦТВО | КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ злитків | ОСОБЛИВОСТІ БУДОВИ Злитки спокійної СТАЛИ | ОСОБЛИВОСТІ БУДОВИ зливків киплячої сталі | ОСОБЛИВОСТІ розливання напівспокійних СТАЛИ | ОСОБЛИВОСТІ розливання сталі СВЕРХУ І сифон |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати