Файл: Николайчик Н.П. Повышение стойкости изложниц на машиностроительных заводах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.07.2024
Просмотров: 87
Скачиваний: 1
30 мм при расстоянии между опорами 300 мм, предел прочности при растяжении и относительное удлинение — на образцах диаметром 10 мм и расчетной длине 50 мм, предел прочности при сжатии и относительное сжатие — на образцах сечением 20X20 мм. Химический состав чу гуна для отливки изложниц (%) приведен ниже:
|
с |
Si |
Mn |
р |
S |
Mg' |
Чугун с пластин- |
3,5—3,8 |
1,6—1,7 |
0,7—0,9 |
До |
До |
|
чатым графитом . |
— |
|||||
Чугун с шаровид- |
|
|
|
0,15 |
0,08 |
|
3,2—3,4 |
|
0,5—0,7 |
|
|
|
|
ным графитом . . |
2,5—3,0 |
До |
До |
До |
||
|
|
|
|
о,п |
0,03 |
0,1 |
В табл. 7 приведены механические свойства чугуна с шаровидным графитом, которые в 2,5—3,5 раза выше, чем у обычного чугуна. В результате отжига за счет из менения структуры пластические свойства чугуна с ша ровидным графитом повышаются. Эксплуатационные
Т а б л и ц а 7
Механические свойства исследованных изложниц
Характеристика
изложниц
С пластинча тым графитом:
|
|
Механические свойства |
|
|
|
в» |
ö. % |
ПЭ« |
стрела |
исж» |
в. % |
МН/м1 |
МН/м1 про- |
МН/м3 |
|||
(кгс/мм2) |
|
(кгс/мм1) |
гиба |
(кгс/мм3) |
|
новые |
|
. |
. 125— 140 |
0 |
320—350 |
5—6 |
470—540 |
0 |
вышедшие |
(12,5-14) |
|
(32—35) |
|
(47—54) |
|
||
|
0 |
|
|
420—450 |
|
|||
из строя |
. 120— 130 |
290—300 |
6—7 |
0 |
||||
|
|
|
(12— 13) |
|
(29—30) |
|
(42—45) |
|
С шаровидным |
|
|
|
|
|
|||
графитом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
новые |
|
не- |
|
|
|
|
|
|
отожжен- |
|
|
|
|
|
|
||
иые . . |
. 440—480 1 - 3 |
820—860 |
6—8 |
1300— 1400 |
25—35 |
|||
|
|
|
(44—48) |
|
(82—86) |
|
(130—140) |
|
новые отож- |
|
|
|
|
|
|||
женпые |
. . 420—460 |
9— 10 |
800—820 |
9—6 |
1100—1200 |
35—40 |
||
вышедшие |
(42—46) |
|
(80—82) |
|
(110— 120) |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
из |
строя |
|
|
|
|
|
||
отожженные 420—440 9— 11 820—840 9 -1 1 |
1050— 1150 |
30—35 |
||||||
|
|
|
(42—44) |
|
(82—84) |
|
(105— 115) |
|
66
испытания показали, что изложницы рассматриваемого типа, отлитые из серого чугуна с пластинчатым графи том, выдержали 90—100 наливов, а из чугуна с шаровид ным графитом — 300—320 наливов.
Я- Л. Додина, Л. Г. Саксонова, Л. О. Соколовский и др. рекомендуют химический состав изложниц из чугу на, модифицируемого магнием (табл. 8).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 8 |
|
Рекомендуемый химический состав чугуна в зависимости |
||||||||
|
|
от толщины стенки изложницы |
|
|
|||||
Толщина |
|
|
Химический состав, % |
|
|
||||
стенки |
излож |
|
|
|
|
|
Р |
|
S |
ницы, мм |
С |
Si |
|
Mn |
|
||||
Д о |
75 |
3 . 2 — |
3 2,7,5 — |
3 ,0 |
0,5— |
0,65 |
0 ,1 0 — |
0 ,1 4 |
Д о 0 ,0 1 5 |
75— |
100 |
3 . 2 — |
3 ,62,2 — |
2 ,8 |
0,5— |
0,75 |
0 ,1 0 — |
0 ,1 5 |
» 0 ,0 1 5 |
100— |
150 |
3 . 2 — |
3 ,62,2 — |
2 ,6 |
0,5— |
0,75 |
0 ,1 0 — |
0 ,1 3 |
» 0 ,0 1 5 |
Опробование этих составов на изложницах для мел ких слитков в условиях Лысьвенского металлургического завода и Нижне-Тагильского металлургического ком бината показало положительные результаты. Сетка разгара появлялась лишь после 200—250 наливов; хоро шо развитой она становилась после 300—350 наливов. На изложницах же, отлитых из ферритного чугуна с мел кими пластинчатыми включениями графита, сетка обра зовывалась после 100—150 наливов.
Исследования, выполненные другими исследователя ми на ряде предприятий, показали, что наиболее высо кая стойкость обеспечивается у изложниц, изготовлен ных из чугуна, обработанного кислородом в копильнике вагранки, а затем модифицированного кремнемагниевой лигатурой. Количество лигатуры, вводимое в ковш, со ставляло 30—-35 кг на тонну чугуна. Химический состав чугуна характеризовался следующими цифрами: 2,85— 3,35% С; 0,47—0,55% Мп; 2,88—3,23% Si; 0,076—0,96% Р; 0,013—0,016 S; 0,05—0,08 Mg.
Температура выпуска из копильника 1370—1390° С, а заливки форм 1265—1310° С. Отжиг осуществляли по следующему режиму: нагрев до 970° С, выдержка в тече ние 10 ч; охлаждение со скоростью 25 град/ч до темпера туры 600° С, вместе с печью до 400° С, затем на воздухе.
Изложницы для квадратного слитка массой 500 кг, изготовленные по указанной технологии, имели среднюю
5* |
67 |
стойкость 133 налива и, как правило, выходили из строя вследствие образования сетки разгара. Их стойкость в 2—2,5 раза выше, чем стойкость изложниц из чугуна с пластинчатой формой графита. Хорошие результаты бы ли получены также с применением железокремнемагниевой лигатуры, однако отсутствие централизованного из готовления такой лигатуры создает определенные труд ности.
Установлена возможность получения высокостойкнх изложниц из чугуна, модифицированного железокремиемагниевой лигатурой без предварительной обработки в копилы-шке кислородом. Так, отожженные изложницы для слитков массой 650 кг, содержащие 3,3—3,4% С, 2,5—2,8% Si, 0,4—0,6% Mn, 0,08—0,1% Р, до 0,02% S и 0,03—0,05% Mg, отлитые при температуре выпуска чугу на из вагранки 1400—1410°С и температуре заливки форм 1280—1290° С, выдержали 235 наливов. Структура таких изложниц после отжига состояла из 95—98% фер рита, 2—8% перлита и шаровидного графита. Причины выхода изложниц из строя следующие: 65% из-за обра зования сетки разгара, 27% по продольным трещинам и 8% по другим причинам.
Исследования, выполненные на заводах Урала и Дон басса, показали, что для чугуна изложниц, предназна ченных для слитков массой до 5 т, оптимальной формой графита является шаровидная. Стойкость изложниц, из готовленных из чугуна с шаровидным графитом, в два раза выше стойкости изложниц из обычного серого чугу на с пластинчатым графитом. В ряде случаев шаровид ная форма графита является оптимальной и для излож ниц соответствующих конструкций, предназначенных для слитков массой более 5 т.
Известно также, что достоинство такого чугуна не ограничивается только высокими механическими свойст вами. Чугун с шаровидной формой графита обладает также высокой жаростойкостью и ростоустойчивостыо при повышенных температурах. Компактные изолирован ные включения графита в чугуне, модифицированном магнием, значительно задерживают развитие окисления, по глубине отливки и тем самым способствуют сопротив лению против образования сетки разгара.
Исследование свойств чугунов с пластинчатым и ша ровидным графитом в условиях переменных высоких температур, выполненное Уральским институтом черных
68
металлов, свидетельствует о различных свойствах этих чугунов. На образцах, вырезанных непосредственно из стенок изложниц, изучали термическую стойкость, тепло проводность, склонность к остаточным напряжениям и другие свойства.
Оказалось, что при одинаковом химическом составе теплопроводность чугуна с шаровидным графитом ниже теплопроводности серого чугуна с пластинчатым графи том; с повышением температуры до 500° С теплопровод ность обоих чугунов снижается. При увеличении содер жания графита теплопроводность чугуна с пластинчатым графитом значительно возрастает; теплопроводность чу гуна с шаровидным графитом практически не зависит от содержания углерода.
Решающим фактором, определяющим стойкость из ложниц, является термостойкость. Исследованиями пока зано, что термостойкость чугуна с шаровидным графитом резко снижается с повышением температуры нагрева. Так, при температуре нагрева 700° С образцы из чугуна
с шаровидным графитом |
выдерживают 50 термосмен, |
при 800° С — 25 термосмен, |
при 900° С — не более двух |
термосмен. |
вывод: чем крупнее слиток, |
Отсюда можно сделать |
тем больше тепла содержит расплавленная и перегретая сталь, тем длительнее (особенно из легированной стали) она находится в изложнице, тем до более высоких темпе ратур нагревается ее внутренняя поверхность. Поэтому для крупных слитков из легированной стали изложницы
неудовлетворительной |
конструкции, |
отлитые из чугуна |
с шаровидной формой |
графита, |
имеют более низкую |
стойкость, чем изложницы из серого чугуна с пластинча той формой графита.
Таким образом, для повышения стойкости мелких и средних изложниц целесообразно изготовлять их из чу гуна, модифицированного магнием, церием или их лига турами; для изготовления крупных изложниц этот воп рос еще не решен и в настоящее время более эффективен обычный серый чугун.
Режим отжига изложниц из чугуна с шаровидным графитом зависит от структуры в литом состоянии. Прак тически применяемые на заводах режимы представлены на рис. 37.
При наличии в высокопрочном чугуне повышенного количества марганца (0,9—1%) или остаточного хрома
69
(0,25—0,3%) продолжительность отжига следует увели чить.
Технология получёния высокопрочного чугуна с шаро видным графитом широко освещена в технической лите ратуре.
Г л а в а IV
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА СТОЙКОСТЬ ИЗЛОЖНИЦ
РАСПОЛОЖЕНИЕ ИЗЛОЖНИЦ ПРИ РАЗЛИВКЕ СТАЛИ
Значительное влияние на срок службы изложниц ока зывает их расположение во время разливки стали. Из практики известно, что стойкость изложниц повышается, если при разливке стали переходят от стационарной ка навы к передвижной (на тележках). При использовании только стационарной канавы после разливки стали за держивается излучение тепла от стенок, что способству ет повышению их температуры и более быстрому износу изложниц. Кроме того, различное расстояние между из
70
ложницами и их расположение на канаве оказывают влияние на теплообмен, а следовательно, и на стойкость.
На рис. 38 представлены два способа размещения изложниц на канаве. Как видно, расстояние между излож ницами и их расположение существенно влияют на тем пературу стенок. Это влияние отмечается как для перед вижной, так и для стационарной канавы. Цифрами указана максимальная температура наружных стенок.
СЗ
ѵ э
сэ
«•о
Рис. 38. Способы размещения изложниц в канаве:
а — неправильное; б — правильное
Известно, что качество стального слитка во многом зависит от способа разливки, который определяется в первую очередь маркой стали и массой слитка. Эти же факторы часто являются решающими при выборе усло вий разливки в канаве, кессоне или на тележках, что не обходимо учитывать при проектировании предприятий. Не рекомендуют, например, в изложницы массой 100 т и выше заливать сифоном на тележках легированные ста ли. В этом случае преимущество на стороне заливки сверху и в кессоне. Такие изложницы обычно устанавли вают по одной в кессоне и подводят воздушное охлажде ние. Разливку в мелкие и средние изложницы лучше осу ществлять на тележках, т. е. на передвижной канаве; при этом в зависимости от состава стали и конструкции из ложницы разливку осуществляют сифонным способом или сверху. Уход за изложницами, их правильная уста новка, качество разливки, чистота изложниц оказывают большое влияние на стойкость.
71