Файл: Заверюха, Н. В. Разливщик стали учеб. пособие.pdf

внутренней поверхностью. На образование плотной корковой зоны слитка влияет окисленность жидкого металла, т. е. с увеличением содержания избыточного кислорода в стали образование и удаление газов протекают интенсивнее, металл кипит лучше и толщина плот­ ной зоны больше. Кипение слитков массой до 25 т, отлитых сверху при больших скоростях, интенсифицируют обдувкой струи металла воздухом и кислородом. В табл. 11 приведены данные, характери­ зующие изменение толщины корки слитка при обдувке струи металла.

Начинают обдувку через 30—60 с после подъема стопора и пре­ кращают ее после наполнения изложницы. Давление воздуха должно быть не менее 3,5 ат. Рослость слитков, отлитых с обдувкой струи металла воздухом, на 100— 150 мм меньше, чем обычных слитков, и высота пояса сотовых пузырей на 100— 150 мм меньше, чем в обыч­ ных. При этом повышенной насыщенности жидкой стали кислоро­ дом, водородом и азотом не наблюдалось. Однако если производить обдувку с большим расходом кислорода, металл закипает в момент поступления в изложницу, кипение проходит более интенсивно, чем при обычной разливке, в результате чего в отдельных местах на поверхности слитков образуются плены.

На ММК проводили опыты по отливке 6,5-т кипящих слитков

сприсадкой в изложницу кальцинированной соды. Толщина корки

услитков, отлитых без присадки соды, составляла 8— 10 мм, у слит­ ков, отлитых с присадкой до 1,5 кг соды на слиток, она увеличилась

до 12— 15 мм, у слитков, к которым добавляли 3 кг соды — до 20 мм,

ас присадкой 6 кг соды — до 30 мм.

Впоследнее время для интенсификации газовыделения и увеличе­ ния толщины корки начали применять брикеты из смеси сухой ичистой окалины (сортовых прокатных станов), фтористого натрия и суль­ фатного щелока. Эти брикеты (массой 2 кг) помещают в изложницы перед разливкой кипящей стали на крупные листовые слитки. Раз-: ливка производится через стакан с диаметром канала 50—100 мм со скоростью > 14 т/мин. Толщина корки увеличивается при этом до 12 мм.

165

Согласно проведенным исследованиям отмечено, что при разливке кипящей стали через стакан с диаметром канала ПО мм без интенсификаторов кипения, сотовые пузыри выходят на поверхность. При­ меняя интенсификатор кипения, кипящую сталь можно разливать с высокой скоростью, не ухудшая поверхности слитка и его макро­ структуры.

При отливке слитков кипящей стали с содержанием углерода > 0,12% применяют брикеты из 80% окалины и 20% фтористого натрия из расчета 500—600 г/т стали. Для слитков кипящей стали с содержанием угле­ рода <0,12% используют брикеты из 30% окалины и 70% фтористого натрия из расчета

300—400 г/т стали.

Практикуется также засыпка верха слитков кипящей стали порошком «силикатной глыбы» через 1—2 мин после наполнения изложницы. При этом образуется тонкий слой жидкопод­ вижного шлака, который хорошо растворяет всплывающие на поверхность неметаллические включения и задерживает затвердевание по­ верхности крупного слитка кипящей стали на 5—8 мин. Сотовые пузыри располагаются глуб­ же, т. е. увеличивается плотная корковая зона слитка.

При сифонной разливке для получения жидкоподвижного шлака и увеличения продол­ жительности кипения металла в изложницах зеркало слитков засыпают сухой смесью ока­ лины (35%) и песка (65%). Для слитков мас­ сой 300—600 кг это делают через 1—2 мин после заполнения куста, для слитков массой

800—2000 кг — через 3—4 мин. В результате улучшается структура верхней части слитков и снижаются отходы при прокатке на 1%.

В крупных слитках кипящей стали наблюдается самая высокая неоднородность (ликвация). При длительном периоде кипения обра­ зуется толстый поверхностный слой с отрицательной ликвацией, центральная зона имеет сильно положительную ликвацию. Граница между центральной и поверхностной зонами обозначается сравни­ тельно резко, и эти зоны после травления различны по своему составу и внешнему виду. Максимальная положительная ликвация в круп­ ных слитках кипящей стали обнаруживается в головной части слитка.

Для устранения химической неоднородности во всем объеме круп­ ного кипящего слитка его закупоривают либо механическим, либо химическим путем. Механическое закупоривание заключается в том, что верх слитка накрывают тяжелой металлической крышкой. Меха­ ническому закупориванию подвергают слитки кипящей стали, отли­ тые в изложницы, уширенные книзу, или в изложницы бутылочной формы. Крышку закрепляют на горловине изложницы сразу после ее наполнения (рис. 115). При разливке сифонным способом крышки

166

можно накладывать до начала разливки, оставляя на каждом под­

доне одну открытую изложницу для наблюдения за наполнением куста.

Сталь содержит ограниченное количество активного кислорода, поэтому она поднимается (растет) до крышки за 2—3 мин (рис. 115) и закупоривает слиток. Дальнейшее выделение газа прекращается. В закупоренных слитках выделение газов заканчивается очень рано, что дает узкую зону кипения. При непродолжительном кипении кон­ центрация примесей в середине слитка уменьшается, поэтому коли­ чество ликватов снижается. В механически закупоренных слитках

газ выделяется в таком огра­ ниченном количестве, что плотная наружная корка слитка до­

стигает достаточной толщины раньше, чем начнут освобождаться первые газовые пузыри (т. е. до образования подкорковых пузырей). Из кипящей стали во время кристаллизации выделяется так много газов, что плотная здоровая корка успевает сформироваться до того момента, когда выделение газа станет вялым (неинтенсивным). Под­ корковые пузыри всегда находятся в нижней части слитка (рис. 116). Раскислителями для химического закупоривания слитков являются алюминиевая дробь и мелкодробленый 45- и 75%-ный ферросилиций.

При отливке слитков из полуспокойных сталей 08, Ст. 1,Ст. 2, Ст. 3 металл раскисляют в ковше ферросилицием и за 3—5 с до опуска­ ния стопора в каждую изложницу под струю вводят алюминиевую дробь. Установлено, что при химическом закупоривании за 3—5 с перед закрытием стопора или через 1—2 с после закрытия стопора улучшается качество поверхности слитка, снижается головная обрезь и улучшается качество проката в головной части слитка.

Расход алюминиевой дроби определяют, исходя из температуры, содержания углерода и кислорода в металле и закиси железа в шлаке перед раскислением. Чем выше содержание углерода, тем меньше нужно алюминиевой дроби. При высокой температуре металла и вы­ соком содержании закиси железа алюминиевой дроби расходуют

167

больше. Расход раскислителя при химическом закупоривании слит­ ков колеблется в пределах от 100 до 400 г/т стали.

При раскислении головной части слитков дробленым ферросили­ цием его вводят в изложницу через 1—5 мин после наполнения в ко­ личестве 500—600 г/т стали. Момент ввода раскислителей в металл или на зеркало слитка влияет на структуру, качество слитков и рас­ ход раскислителей. Расход ферросилиция корректируют в зависи­ мости от тех же факторов, что и расход алюминия, и изменяют по ходу разливки. В первые изложницы и кусты ферросилиция вводят меньше, а в последующие больше на 10—20 г/т.

При закупоривании слитков кипящей стали ферросилицием раз­ меры кусков должны изменяться в пределах 10—35 мм (применение пылеобразного ферросилиция приводит к затягиванию его в глубь слитка и увеличивает расслоение в прокатных изделиях).

Качество слитка определяется, как известно, химической и фи­ зической однородностью, поэтому закупоривание слитков нужно проводить как можно раньше. Несмотря на снижение толщины корки слитков и уменьшение зоны кинения, сотовые пузыри при прокатке не вскрываются. Головная обрезь снижается против обычной на 2—3%, и головные заготовки не отделяют, что облегчает работу адъюстажа обжимного цеха. Химическое и механическое закупорива­ ние слитков сохраняет им свойства кипящей стали, но закупоренные слитки обладают меньшей химической и физической неоднородностью и лучшей структурой. Поверхность заготовок и готового проката из таких слитков также улучшается. При разливке стали сверху целесообразно проводить химическое закупоривание слитков, а при сифонной разливке перемешивание стали улучшает качество хими­ ческого и механического закупоривания.

Однако для сталей, используемых для глубокой штамповки, раннее прекращение кипения нежелательно. Наличие в слитке боль­ шой зоны кипения обеспечивает хорошую вытяжку металла при глу­ бокой штамповке. Все ликваты концентрируются преимущественно в верхней части слитка, которая частично идет в обрезь, а частично используется для изготовления изделий менее ответственного на­ значения.

Применение порошкообразных интенсификаторов кипения, повидимому, не является препятствием для проведения закупоривания. В то же время ввод интенсификаторов в виде брикетов ухудшает качество закупоривания, так как брикеты полностью не растворяются во время наполнения изложниц металлом и, оставаясь на поверх­ ности, реагируют с введенным раскислителем,

Слиток полуспокойной стали

Полуспокойная сталь занимает промежуточное место между спо­ койной и кипящей. Степень раскисления полуспокойной стали ниже, чем спокойной, и выше, чем кипящей. В жидкой полуспокойной стали находится некоторое количество растворенного кислорода, который вступает в реакцию с углеродом в период затвердевания слитка, обра­

168

зует окись углерода, объем которой частично компенсирует усадку и тем самым устраняет образование усадочной раковины. Образую­ щиеся газовые пузыри не выделяются из жидкого металла, поэтому кипения не наблюдается. В качественной полуспокойной стали газо­ вые пузыри расположены глубоко под коркой слитка и в объеме точно соответствуют объему усадки, сопутствующей затвердеванию, В структуре слитка отсутствуют округлые, т. е. промежуточные, пузыри. Открытая поверхность головной части слитка после засты­ вания получается гладкой. Качество слитка определяется степенью раскисленности стали, его рослостью, формой и расположением уса­ дочной раковины, а также развитием химической неоднородности.

В практике используют раз­ дельное или комбинированное раскисление металла: в ковше или в изложнице, а также последова­ тельно в ковше и изложнице. Ино­ гда окончательное раскисление металла проводят в разливочном пролете. Тщательно проведенное раскисление стали в изложницах

титан. Иногда сталь раскисляют в печи доменным ферросилицием или высококремнистым марганцем, а затем дополнительно в излож­ ницах.

Слитки полуспокойной стали получаются недостаточно раскислен­ ными, нормально раскисленными и перераскисленными, близкими по структуре к слиткам спокойной стали (рис. 117). Недостаточно раскисленный слиток рослый, зеркало его вспучивается и про­ рывается с истечением жидкого металла («капуста»). Заготовки или готовый прокат из таких слитков (особенно из верхней их части) имеют плохую поверхность. В перераскисленном слитке верх полу­ чается вогнутым, под коркой размещается усадочная раковина (пу­ стая полость), вытянутая по оси в глубь слитка. Выход годного из таких слитков снижается вследствие увеличенной головной обрези. Хороший слиток имеет ровную или слегка выпуклую поверхность зеркала. Визуальным показателем нормальной раскисленности ме­ талла служит прекращение искрения зеркала только что отлитого слитка в промежутке от 30 с до 1 мин после налива. Верхняя часть слитка получается гладкой, слиток не растет.

Количество раскисляющих добавок, даваемых в первую излож­ ницу, определяют из опыта раскисления предыдущих плавок стали такой же марки и корректируют на последующих слитках по внеш­ нему виду верха отлитых первых двух слитков. Раскислители можно вводить в изложницы на протяжении всего времени наполнения из­ ложницы, при этом происходит равномерное раскисление всего объ­

169