Машиностроение и механика

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Разливка и кристаллизация стали

Article Index
Разливка и кристаллизация стали
Способы разливки стали
Образование зародыша и рост кристалла
Рост кристаллов
Оборудование для разливки стали
Изложницы и прочее оборудование
Подготовка оборудования к разливке
Строение стальных слитков
Усадочная раковина в слитке спокойной стали
Слиток кипящей стали
Слиток полуспокойной стали
Химическая неоднородность слитков
Температура и скорость разливки
Особенности разливки спокойной стали
Защита металла в изложнице от окисления
Специальные методы теплоизоляции и обогрева верха слитка
Особенности разливки кипящей стали
Дефекты стальных слитков
Непрерывная разливка стали
Затвердевание непрерывного слитка
Структурная и химическая неоднородность непрерывнолитой заготовки
Основные узлы МНЛЗ
Технология разливки МНЛЗ
Конструкции МНЛЗ
МНЛЗ с изгибом слитка
Горизонтальная МНЛЗ
Качество непрерывнолитого слитка
Совершенствования техники и технологии непрерывной разливки
Литейно-прокатные комплексы
Процессы полуторного поколения ISP
Установки непрерывной отливки полосы
All Pages

 

РАЗЛИВКА СТАЛИ И СТРОЕНИЕ СЛИТКА


Выплавленную в сталеплавильном агрегате сталь выпускают в разливочный ковш и далее разливают в металлические формы — изложницы или направляют на машины непрерывной разливки. В ре­зультате кристаллизации получают стальные слитки, которые в даль­нейшем подвергают обработке давлением (прокатке, ковке).

На слитки разливают большую часть стали, выплавленной во всех сталеплавильных агрегатах; лишь около 2 % всей стали идет на фа­сонное литье.

Разливка — важный этап сталеплавильного производства. Техно­логия и организация разливки в значительной степени определяют качество готового металла и количество отходов при дальнейшем переделе стальных слитков. Так из-за неправильно организованной разливки от 6 до 18 %, а иногда и до 25 % всей выплавляемой стали возвращается в переплав из-за дефектов, возникающих в процессе разливки и кри­сталлизации слитка.

 

Выпуск металла и выдержка в ковше


При наклоне конвертера или по желобу из мартеновской или двухванной печи сталь поступает непосредственно в ковш. При этом в ковш попадает также и часть шлака (до 2—3 % от массы металла), который предохраняет металл от быстрого остывания во время разливки и воздействия на него атмосферных газов.

Попадание большого количества шлака в ковш может привести к повышенному угару раскислителей, рефосфорации, переходу части газов из шлака в металл, поэтому на практике стара­ются отсечь основную часть шлака после схода металла. Оставшийся шлак сливают в специальную шлаковую чашу.

Процессы, происходящие во время выпуска и разливки стали. Во время выпуска сталь взаимодействует с кислородом и азотом воз­духа, шлаком и футеровкой желоба и ковша. В ковше производится раскисление стали, происходит образование и удаление из него неметаллических включений, снижается температура металла и шлака, изменяется их состав. Все эти процессы могут оказывать большое влияние на качество стали.

Прежде всего следует указать на возможность окисления стали при сливе в ковш. Исследованиями установлено, что в стали, предварительно раскисленной в печи марганцем и кремнием, общее содержание кислорода при выпуске повышается и может до­стигнуть того значения, которое было до раскисления. Таким образом, предварительное раскисление стали в печи, особенно малоуглеродистой, нецелесообразно.

При выпуске нераскисленной кипящей стали, напротив, отмечается обычно сниже­ние окисленности металла. В этом случае при уменьшении ферроста-тического давления активизируется реакция окисления углерода и снимается часть сверхравновесного с углеродом кислорода. Выде­ляющийся на желобе СО экранирует струю от контакта с атмосферой.

При контакте струи с атмосфе­рой возможно поглощение метал­лом и азота. Этому способствует более высокое, чем в плавильном агрегате, парциальное давление N2 и отсутствие защиты слоем шла­ка (так, на ММК при сливе металла из большегрузного конвертера содер­жание азота иногда повышалось с 0,003—0,004 до 0,005—0,007%).

В целом степень взаимодей­ствия металла с атмосферой определяется удельной величиной поверхности и временем контакта, т. е. характером струи, а также зависит от состава газовой фазы, непосредственно примыкающей к поверхности металла, и от его состава.

Существенными источниками кислорода, поступающего в сталь во время выпуска плавки и выдержки металла в ковше, являются также шлак и огнеупорная футеровка. Это подтверждается сравни­тельно высоким угаром раскислителей, присаженных в ковш, кото­рый повышается при увеличении окисленности и количества шлака, попавшего в ковш.

После окончания выпуска сталь выдерживают в ковше перед разливкой. Продолжительность выдержки качественной стали со­ставляет обычно 10—15 мин, выдержка рядовых сталей определяется временем транспортировки ковша до разливочной площадки или МНЛЗ.

Выдержка стали в ковше перед разливкой и в течение раз­ливки способствует всплыванию частиц шлаковых и огнеупорных включений и продуктов раскисления, равномерному распределению элементов-раскислителей, присаженных в ковш, выравниванию тем­пературы, выделению растворенных в стали газов.

В процессе выпуска стали в зависимости от емкости сталеплавиль­ного агрегата металл остывает на 20—50 °С, а во время выдержки в ковше он остывает на 0,3—1,5°С/мин в зависимости от объема ковша.

При температуре стали шамотная футеровка активно взаимодействует с печным шлаком, находящимся в ковше. При этом шлак обогащается кремнеземом и глиноземом, что снижает его основность и вязкость - создаются условия для перехода части фосфора из шлака в металл. В результате к концу разливки его содержание в металле может возрастать.

Концентрация марганца в кипящей стали обычно умень­шается, что связано с его окислением при снижении температуры. В процессе разливки окисляется также до 0,02—0,03 % углерода.

В спокойной стали частично окисляется кремний и практически полностью выгорает алюминий.

Во время разливки стали в слитки происходит ее повторное окис­ление. При этом общее содержание кислорода может увеличиваться в два-три раза. Наиболее склонен ко вторичному окислению глубокораскисленный металл. Опасность окисления больше при непрерыв­ном литье заготовок, где суммарная площадь контакта металла с атмосферой в струе и промежуточном ковше сравнительно велика.

Для уменьшения вторичного окисления при разливке применяют защиту струи аргоном, разливку через удлиненный стакан под уровень металла в кристаллизаторе, защиту зеркала металла в из­ложнице и кристаллизаторе шлаковыми смесями или созданием восстановительной атмосферы в полости изложницы и т. п.