Головна

Дослідження процесів розливання сталі

  1.  II. ВІДЧУТТЯ. ДОСЛІДЖЕННЯ ВІДЧУТТІВ психофізичного МЕТОДАМИ
  2.  II.3. Дослідження джерел римського права в російському правознавстві
  3.  III. Поняття про стандартизації, сертифікації та метрології послуг (процесів) і нормативні документи в даних областях.
  4.  IV стадія - методи підвищення якості стали
  5.  А н я т і е 12.3 ДОСЛІДЖЕННЯ ПАМ'ЯТІ ЗА ДОПОМОГОЮ МЕТОДИКИ заучування ДЕСЯТИ СЛІВ
  6.  Автоматизація технологічних процесів
  7.  Автоматизація технологічних процесів тваринництва

Розливання сталі є завершальним етапом технологічного процесу. У зв'язку з цим технологія розливання багато в чому визначає якість і вихід придатних злитків або безперервно литих заготовок, що випускаються цехом.

Основні цілі досліджень процесів розливання сталі тісно пов'язані з головними завданнями підвищення ефективності виробництва і поліпшення якості продукції. Цілі досліджень більш детально можуть бути розділені на наступні групи.

1. Розробка нових ефективних способів розливання. До таких способів відноситься безперервна і напівбезперервна розливання, розливання у вакуумі, під шлаками, теплоізоляційними сумішами та ін.

2. Поліпшення організації розливання. Забезпечується головним чином впровадженням нового обладнання і технологічних прийомів.

3. Підвищення пропускної спроможності розливних прольотів. Обумовлено постійно зростаючої продуктивністю сталеплавильних агрегатів. Досягається в основному в результаті збільшення розважування зливків і підвищення швидкостей розливання сталі.

4. Підвищення виходу придатного металу із злитка. Забезпечується в результаті вдосконалення способів утеплення головної частини, застосування нових способів утеплення злитків спокійної сталі, а також закупорювання та стабілізації окисленности зливків киплячої і напівспокійної сталі. Найбільшою мірою вихід придатного збільшується при переході на безперервне розливання.

5. Поліпшення стану поверхні злитків і заготовок. Досягається зменшенням або усуненням таких поверхневих дефектів, як полон, тріщини, завороту кірки, бульбашки. Для цього використовують різні способи розливання під шлаками і захисними середовищами, вдосконалюють температурний і швидкісний режими наповнення виливниць, змінюють їх конструкції, покращують організацію струменя сталі, що надходить в изложницу.

6. Отримання злитків з мінімальної хімічної і структурною неоднорідністю. З цією метою застосовують різні зовнішні впливи при розливання сталі, змінюють конфігурацію злитка, вдосконалюють технологію виплавки, розкислення і розливання металу.

7. Підвищення механічних та інших службових властивостей сталі. Основними методами є вдосконалення технології виплавки і розкислення стали, зменшення вмісту шкідливих домішок в ній, а також зміна хімічного складу і її подальшої термічної обробки. Останні два методи більше відносяться до областям металознавства і термічної обробки.

При вивченні процесів розливання сталі широко використовуються всі основні види досліджень: теоретичні, лабораторні, напівпромислові і промислові.

Широке використання ЕОМ дозволяє вирішувати цілий ряд складних завдань, пов'язаних з процесами тепло- і масообміну в період виливки і затвердіння злитків, що дає можливість розробляти математичні моделі процесів зі змінними теплофізичними властивостями речовин і складними граничними умовами. Чим повніше дані про механізм досліджуваних процесів, тим точніше виходить модель, а її рішення ближче до реальності, проте в цьому випадку ускладнюється розробка алгоритму рішення моделі.

при лабораторних дослідженнях розливання сталі застосовуються різні види моделювання. Процеси, пов'язані з переміщенням рідкого металу, вивчаються за допомогою х о л о д н о г о (г і д р а в л і ч е с ь к о г о) м о д е л і р про в а н і я . Останнє проводиться при дослідженні наповнення ковшів рідкої сталлю, впливу конструкцій склянок і затворів на характер минає струменя, поведінки струменя рідкої сталі, розподілу потоків (швидкісних полів) в виливницях і кристалізаторах. Гідравлічне моделювання всіх цих процесів найкраще робити на спеціальній установці, що включає моделі ковша і виливниці або кристалізатора (рис. 6.1). Щоб зменшити витрату води і забезпечити необхідний напір при моделюванні, установка повинна мати замкнутий цикл водопостачання. Матеріал моделі вибирають, виходячи з досліджуваних процесів. Для кращого візуального спостереження моделі бажано робити повністю або частково з прозорих матеріалів.

 Малюнок 6.1 - Установка для моделювання розливання:

1 - бак; 2 - модель виливниці; 3 - стопорний пристрій; 4 - модель ковша; 5 - вентиля; 6 - насос

Малюнок 6.2 - Пристрій для відбору проб стали з рідкої серцевини злитка:

а - конструкція пробніци; б - загальний вигляд пристрою; в - фотографія готової проби;

1 - кварцова пробірка; 2 - отвір, закрите мідною фольгою; 3 - втулка; 4 - киснева трубка

Дослідження процесів наповнення ковшів зводиться в основному до вивчення швидкостей перемішування; визначенню ефективних коефіцієнтів дифузії, впливу перемішування на швидкості розчинення різних присадок, що вводяться в ківш. Швидкісні поля рідини в ковші можна заміряти трубками Піто і різними трасер. Швидкості усереднення складу рідини і розчинення присадок доцільно визначати електрохімічними методами.

При вивченні витікання рідини через різні насадки (склянки, затвори) моделі останніх можуть виконуватися як з прозорих, так і з непрозорих матеріалів. При цьому досліджується вплив конструкції і форми насадок на характер (організацію) струменя рідини і швидкісних полів в виливницях або кристалізаторах. Основними методами фіксації характеру струменя є кінозйомка і фотографування з дуже короткими витримками (1/1000 с і менше). Таке моделювання дозволяє вибрати конструкцію насадки, що забезпечує необхідний характер струменя або циркуляції рідини.

Вивчення швидкісних полів рідини в виливницях і кристалізаторах дає можливість встановити характер циркуляції при їх наповненні і місця найбільшого теплового впливу на кристаллизующуюся кірку злитка, визначити особливості занесення твердих або рідких частинок в глиб металу при розливанні під шлаками або твердими сумішами. Моделі для цього слід виготовляти з прозорими стінками. Характер циркуляції краще вивчати за допомогою трассеров, а швидкісних полів - трубками Піто.

Методами г о р я ч о г о м о д е л і р про в а н і я (при температурах сталеплавильних процесів) вивчаються реакції взаємодії складових рідкого металу між собою і з навколишнім середовищем при розливанні і затвердінні стали. При цьому можуть досліджуватися фізичні властивості рідких металів і шлаків: в'язкість, поверхневий натяг, щільність. Ці дані необхідні для вибору оптимального складу шлакових сумішей при розливання сталі під ними.

Фізико-хімічні взаємодії рідкої сталі з контактуючими середовищами (вторинне окислення, утворення неметалевих включень, розчинення домішок) краще дослідити в лабораторних умовах, так як при цьому можна усунути або звести до мінімуму побічні чинники, що спотворюють дійсну картину процесів.

Вивчення теплового взаємодії стали з виливницями і кристалізаторами в лабораторних умовах дає можливість більш точно визначити температурні поля в злитках і виливницях і їх поведінку при затвердінні стали. Однак, розміри злитків обмежені місткістю лабораторних плавильних печей, що ускладнює використання отриманих результатів при вивченні затвердіння реальних злитків.

Промислові та напівпромислові дослідження проводять шляхом виливки окремих злитків або цілих плавок по дослідної технології. На основі отриманих результатів вивчають різні процеси, що протікають при литві і затвердінні злитка. Основні елементи дослідної технології намічають, керуючись метою, поставленої на підставі огляду літературних даних, результатів теоретичних і лабораторних досліджень. Такими елементами можуть бути нові швидкісні і температурні режими розливання, конструкції виливниць та іншого розливного обладнання, способи утеплення головної частини зливка, захист поверхні металу різними шлакоутворювальні і утеплюють сумішами, прийоми закупорювання зливків напівспокійну і киплячої сталі та ін. Процеси, пов'язані з відливанням і затвердіння злитка, вивчають для визначення впливу нових елементів технології.

Розлив в виробничих умовах вивчається за допомогою таких методів.

Х р о н о м е т р а ж про п е р а ц і й дозволяє фіксувати час операцій, пов'язаних з розливанням. Для визначення швидкості наповнення окремих частин виливниці на внутрішній її поверхні наносяться мітки або підвішуються маячки потрібної довжини з товстого дроту, потім вимірюється час переміщення рівня металу між мітками або маячками.

В і з у а л ь н и е н а б л ю д е н і я використовуються для вивчення характеру струменя і поведінки металу в виливницях і кристалізаторах в період їх наповнення і затвердіння злитків. Зазначені особливості фіксуються в робочому журналі.

Ф о т о - і до і н і с ь е м до а проводиться для встановлення організації струменя, процесів на струмені і поведінки металу в виливницях і кристалізаторах. При фото- і кінозйомки рідкої сталі слід застосовувати відповідні світлофільтри, зазвичай сині.

Про т б о р п р о б м е т а л л а виконується для визначення хімічного складу стали, змісту і складу неметалевих включень і газів в ковші, виливницях або кристалізаторах. Проби на хімічний склад металу відбираються ложками або спеціальними пробніцамі, наприклад, з кварцового скла (рис. 6.2).

Пробніци виготовляють у вигляді кварцових пробірок діаметром 15-20 мм і довжиною 150 мм, які зміцнюють до кисневих трубок за допомогою спеціальних перехідників. Отвір в пробірках для заповнення їх сталлю закривають декількома шарами мідної фольги. Число шарів фольги підбирають таким, щоб не допустити заповнення пробніци сталлю раніше моменту досягнення нею заданого рівня (момент заповнення пробніци визначається по виборосов повітря з трубки).




 Дослідження зон горіння в доменній печі |  Дослідження і аналіз відновних процесів в доменній плавці |  Вивчення процесів шлакоутворення |  Дослідження процесів теплообміну в доменній печі |  Дослідження шляхів підвищення якості чавуну |  Дослідження в області автоматизації доменного процесу |  Дослідження киснево-конвертерних процесів |  Дослідження мартенівського процесу |  Дослідження електросталеплавильних процесів |  Дослідження процесів спеціальної електрометалургії |

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