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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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