Лекции ТКМ (1) (816151), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

РАЗЛИВКА СТАЛИ

Из сталеплавильного агрегата сталь выпускается в сталеразливочный ковш (рисунок 2.6), который мостовым краном переносят к месту разливки стали.

Из сталеразливочного ковша сталь разливают в изложницы (рисунок 2.7) – чугунные формы для изготовления слитков (слиток – заготовка для получения проката).

Рисунок 2.7 - Сечение изложниц

Предварительно на рабочую поверхность изложниц наносятся специальные покрытия, обеспечивающие антипригарные свойства (окись цинка, мел, тальк, графит) и изложницы подогреваются до температуры 50-60 ºС.

Изложницы имеют квадратное (а), прямоугольное (б), круглое (в) и многогранное сечение (г). Из слитков квадратного сечения получают сортовой прокат, прямоугольного – лист.

Из слитков круглого сечения изготавливают трубы и другие тела вращения. Многогранные слитки используют для получения поковок.

Способы разливки стали

1. Разливка стали сверху

В изложницу 5 (рисунок 2.8,а) сверху сталь разливают непосредственно из сталеразливочного ковша 1. Прибыльная надставка 8 с огнеупорной массой малой теплопроводности 9 позволяет последним порциям разлитого в изложницу металла долгое время находится в расплавленном состоянии, что обеспечивает подпитку образующейся усадочной раковины жидким металлом.

Преимущества: исключается расход металла на литники, упрощается подготовка оборудования к разливке.

Недостатки: большая высота разливки стали приводит к разбрызгиванию металла при попадании струи расплавленного металла 2 на поверхность жидкой ванны металла, что приводит к образованию окисных пленов – углублений в теле слитка, покрытых пленкой окислов (рисунок 2.8,б).

Застывшие на стенках изложницы брызги расплавленного металла вторично не переплавляются при заполнения изложницы расплавленным металлом и оставляют на поверхности закристаллизовавшегося слитка углубления, покрытые пленкой окислов (окисные плены) Указанный способ применяется для разливки углеродистых сталей.

2. Разливка стали снизу

(сифонный метод)

При сифонной разливке (основан на принципе сообщающихся сосудов) одновременно заполняются несколько изложниц (от 4 до 60). Изложницы устанавливаются на поддоне 6 (рисунок 2.9), в центре которого располагается центровой литник 3, выложенный изнутри огнеупорными трубками 4, и соединѐнный каналами 7 с изложницами. Жидкая сталь 2 из сталеразливочного ковша 1 поступает в центровой литник и снизу плавно, без разбрызгивания заполняет изложницу 5.

Преимущества: отсутствие окисных пленов; можно разливать большую массу металла одновременно в несколько изложниц.

Недостатки: расход металла на литники (каналы) до 1,5 % от массы заливаемой стали.

Используют для разливки легированных и высококачественных сталей.

1 - сталеразливочный ковш;

2 - струя жидкой стали;

3 - центровой литник;

4 - огнеупорные трубки;

5 - изложница;

6 - поддон;

7 - литниковые каналы;

8 - прибыльная надставка;

9 - огнеупорная масса малой теплопроводности

Рисунок 2.9 - Разливка стали снизу (сифонный метод)

3. Непрерывная разливка стали

Способ заключается в том, что жидкая сталь непосредственно из ковша 1 (рисунок 2.10) и через промежуточное разливочное устройство 2 непрерывно заливается в водоохлаждаемую форму, называемую кристаллизатором 3. Перед началом разливки в кристаллизатор вводится специальное устройство с замковым захватом ("затравка") как дно для первых порций металла. После затвердевания металла у стенок кристаллизатора затравка при помощи тянущих механизмов вытягивается из кристаллизатора, увлекая за собой формирующийся слиток. Поступление жидкого металла продолжается и слиток непрерывно наращивается. В кристаллизаторе затвердевают лишь поверхностные слои металла, образуя твердую оболочку слитка, имеющего жидкую фазу 4 по центральной оси. Поэтому за кристаллизатором расположена зона вторичного охлаждения, называемая также второй зоной кристаллизации. В этой зоне поверхностное охлаждение осуществляется с помощью охлаждающих форсунок 6. Слиток протягивается тянущими роликами 5 и поступает в зону резки, где разрезается кислородно – ацетиленовым резаком 8 на заготовки мерной длины и с помощью кантователя 7 подается на рольганг прокатного стана.

Основное условие получения качественного слитка – синхронизация скорости протяжки со скоростью кристаллизации для предотвращения разрыва слитка, находящегося в твердо-жидком состоянии и обладающего малой прочностью.

При непрерывном литье различают машины вертикального (рисунок 2.10,а), радиального (рисунок 2.10,б) и горизонтального (рисунок 2.10,в) типов.

а - вертикального типа; б - радиального типа; в - горизонтального типа

Рисунок 2.10 – Непрерывная разливка стали

Преимущества:

По сравнению с разливкой в изложницы резко уменьшаются потери металла на обрезку (удаление дефектного объема слитка) и, кроме того, благодаря непрерывности литья и кристаллизации, достигается полная равномерность структуры слитка по всей его длине.

Недостатки: Необходимость синхронизации скорости протяжки слитка со скоростью его кристаллизации.

ЛЕКЦИЯ 3. Классификация стали по качеству

Качество

В зависимости от содержания вредных примесей (серы и фосфора) стали подразделяют на:

 Стали обыкновенного качества - содержание серы до 0.06 % и фосфора до 0,07 %.

 Качественные - содержание серы до 0,035 % и фосфора до 0,035 % .

 Высококачественные - содержание серы до 0,025 % и фосфора до 0,025 %.

 Особовысококачественные – содержание серы до 0,015 % и фосфора до 0,025 %.

Спокойные стали - маркируются буквами "СП" (иногда буквы опускаются);

Кипящие стали - маркируются буквами "КП";

Полуспокойные стали - маркируются буквами "ПС".

Литейные стали - маркируются в конце буквой "Л".

Стали обыкновенного качества маркируются буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше еѐ номер. Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа "А" в обозначении марки стали не ставится.

Например:

Ст1кп2 – углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);

ВСт5Г – углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, № марки 5, с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В);

БСт0 – углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б (стали марок Ст0 и БСт0 по степени раскисления не разделяют).

В зависимости от способа раскисления различают спокойную, полуспокойную и кипящую стали.

Спокойную сталь раскисляют Mn, Al и Si.

Раскисление спокойной стали заканчивается в сталеплавильном агрегате или разливочном ковше.

Раскисление полуспокойной стали (раскислитель Mn и Al) и кипящей стали (раскислитель Mn ) не заканчивается в ковше и сталеплавильном агрегате, а продолжается в изложнице. Процесс раскисления идет по реакции:

FeO + C → Fe + CO↑.

Пузырьки CO , всплывая на поверхность, создают впечатление кипения стали.

После затвердевания в слитках стали присутствует структурная и химическая неоднородность.

Повышение качества стали

Для улучшения качества стали необходимо снизить:

1) Содержание S и P

2) Содержание газов O2,H2 ,N2

3) Концентрацию неметаллических включений

Очистка материала от нежелательных примесей называется рафинированием.

Влияние примесей на свойства стали

Сера S попадает в металл из руды и топлива. Она образует с железом химическое соединение FeS (сернистое железо), которое не растворимо в железе и при кристаллизации располагается по границам зерен. FeS является легкоплавким соединением (имеет низкую температуру плавления). При повторном нагреве FeS расплавляется, что нарушает прочностные связи между зернами и приводит к образованию трещин и надрывов. Это явление называется красноломкостью.

Фосфор P также попадает в металл из руды и топлива, Фосфор, растворяясь в железе, повышает степень напряженности кристаллической решетки в результате ее искажения. Это приводит к снижению пластичности и резко повышает температуру перехода металла в хрупкое состояние. Явление повышения температуры перехода металла в хрупкое состояние называется хладноломкостью.

Газы попадают в металл из атмосферы.

Кислород О2 образует с железом химическое соединение FeO, которое располагается по границам зерен и нарушает связь между ними, что является причиной образования трещин при обработке металла давлением.

Водород H2 обладает минимальным атомарным радиусом и, как следствие, высокой диффузионной подвижностью. Растворяясь в жидком металле, водород скапливается в микропорах. Это приводит к повышению в них давления, что является причиной образования внутренних надрывов и трещин. Кроме того, скапливаясь в несовершенствах кристаллической решки, водород тормозит движение дислокаций (относятся к несовершенствам кристаллической решетки), что снижает пластичность материала (охрупчивает материал).

Азот N2 образует нитриды, которые, как и др. неметаллические включения являются концентраторами напряжений.

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СТАЛИ

Повышение качества стали происходит в результате рафинирования расплавленного металла, только что выплавленного в сталеплавильном агрегате, а также переплавленного из уже затвердевшего слитка

I. Повышение качества металла, только что выпущенного из сталеплавильного агрегата

К способам повышения качества металла, только что выплавленного в сталеплавильном агрегате относятся: вакуумирование стали при разливке; обработка металла в вакууме инертными газами; циркуляционный метод обработки расплавленного металла инертными газами в вакууме; обработка расплавленного металла синтетическим шлаком.

1. Вакуумирование стали при разливке

Разливочный ковш 1 (рисунок 2.12) устанавливается на лист легкоплавкого металла (чаще всего Al). При открытии стопора разливочного ковша струя расплавленного металла прожигает лист 4 и попадает в изложницу 3, расположенную в вакуумной камере 2. Вакуум способствует выделению газов из расплавленного металла (дегазация газов), которые всплывая, захватывают часть неметаллических включений.

Преимущества:

- снижение в расплавленном металле концентрации газов;

Характеристики

Список файлов лекций