|
|
курсач. Чванов И. С. Производство и особенности внепечной обработки высококачественной стали 30хгса челябинск юурГУ
погружные стаканы и далее в кристаллизатор. Поверхность жидкого металла в про межуточном ковше и в кристаллизаторах закрыта покровным шлаком. Поэтому на всѐм пути от сталеразливочного ковша до кристаллизатора металл не контактирует с атмосферным воздухом для предотвращения вторичного окисления, поступления азота и тепловых потерь.
Главными характеристиками промежуточного ковша являются его вместимость и глубина заполнения жидким металлом. Ковш должен быть достаточно вместительным для того, чтобы за время прекращения подачи металла из сталеразливочного ковша в течение 1...2 мин в процессе его замены не снижалась скорость вытягивания заготовок из кристаллизаторов. Кроме того, вместимость ковша определяет продолжительность нахождения в нѐм залитого металла для возможности его усреднения и удаления части неметаллических включений. Эта продолжительность на отечественных МНЛЗ составляет 5...10 мин.
От вместимости ковша напрямую зависит глубина ванны жидкого металла в нѐм. Как правило, чем вместимее промежуточный ковш, тем больше глубина его заполнения. Этот параметр существенным образом влияет на организацию струи истекающего из промежуточного ковша металла, попадание шлака в кристаллизаторы и время всплывания неметаллических включений. Из опыта эксплуатации МНЛЗ и результатов моделирования известно, что наилучшая организация струи достигается при уровне металла в промежуточном ковше, равном 600...700 мм. Более высокий уровень металла вызывает излишнюю турбулизацию струи, а при меньшем уровне снижается наполненность струи, уменьшается продолжительность пребывания металла в ковше и затрудняется серийная разливка стали. При смене сталеразливочного ковша в промежуточном ковше должен оставаться слой жидкого метла не менее 250...300 мм для предотвращения образования воронок, затягивания в них шлака и попадания его в кристаллизатор. Глубина заполнения промежуточного ковша жидким металлом оказывает противоречивое воздействие на условия удаления неметаллических включений. С одной стороны, увеличение глубины ванны вызывает возрастание времени для всплывания включений в слое жидкого металла, а с другой, увеличивает продолжительность нахождения металла в ковше для его рафинирования от включений.
Кристаллизаторявляется одним из самых важных узлов МНЛЗ.
В кристаллизаторе жидкая сталь подвергается первичному охлаждению циркулирующей водой. Кристаллизатор должен обеспечить интенсивный отвод тепла от жидкого металла. В нѐм отводится до 30 % от общей теплоты расплава для непрерывного формирования по всему периметру кристаллизатора затвер- девшей корочки заготовки. На выходе из кристаллизатора отливаемая заготовка представляет собой сосуд с оболочкой из затвердевшего металла и расплавом внутри. Эта оболочка должна быть достаточной толщины и прочности для того, чтобы выдерживать внутреннее ферростатическое давление жидкого металла, наружное давление поддерживающих устройств и растягивающие усилия от вытягивания заготовки из кристаллизатора[20].
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
25
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Кристаллизатор должен обеспечивать формирование требуемой конфигурации поперечного сечения отливаемой заготовки.
Конструкция кристаллизатора должна обеспечивать высокую стойкость рабочей поверхности его стенок к истиранию.
Конструктивные и теплофизические характеристики кристаллизатора во многом определяют производительность МНЛЗ и качество отливаемой заготовки. Так при организации более интенсивного отвода тепла в кристаллизаторе появляется возможность повышения скорости вытягивания заготовки и роста производительности МНЛЗ. Многочисленные дефекты непрерывнолитой заготовки (продольные и поперечные горячие трещины, искажение профиля, складки, ужимины, плѐны, паукообразные трещины и другие) зарождаются именно в кристаллизаторе.
Для обеспечения эффективной работы кристаллизатора существенное значение имеет выбор материала его рабочих стенок. Такой материал должен:
иметь высокую теплопроводность;
иметь высокую износоустойчивость;
сохранять стабильность механических свойств при высоких температурах;
иметь низкую смачиваемость жидкой сталью;
не оказывать вредного воздействия на поверхность заготовки в результате контакта при высоких температурах;
быть не очень дорогим, чтобы его применение было экономически целесообразно.
Традиционно для изготовления рабочих стенок кристаллизатора применяется электролитическая медь. Этот материал обладает высокой теплопроводностью. Так коэффициент теплопроводности чистой горячедеформированной меди равен 410 Вт/(м2∙К), что в 14... 15 раз больше аналогичного параметра для стали. Однако медь не полностью отвечает вышеперечисленным требованиям к материалу рабочих стенок кристаллизатора.
Она имеет относительно низкие предел прочности (60 МПа при 20 ˚C) и температуру разупрочнения (250 ˚C). Вследствие низкой износостойкости меди происходит повышенное истирание рабочих стенок кристаллизатора в нижней его части, особенно узких стенок слябового кристаллизатора. При высоких скоростях вытягивания заготовки из кристаллизатора температура рабочей поверхности его стенок близка к температуре разупрочнения меди. Это может привести к пластической деформации поверхностного слоя стенок кристаллизатора, что часто служит причиной раскрытия стыка широких и узких стенок. Поэтому стойкость кристаллизаторов с медными стенками является явно недостаточной в условиях высокопроизводительной работы МНЛЗ методом “плавка на плавку”.
Несмотря на использование шлакообразующих смесей в кристаллизаторе, служащей смазкой между рабочими стенками и заготовкой, иногда происходит прилипание жидкой стали к медной поверхности стенок. Это может привести к подвисанию затвердевшей корочки заготовки и образованию поперечных трещин. Одной из причин образования мелких паукообразных трещин на поверхности
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
26
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
непрерывнолитой заготовки является внедрение в еѐ поверхностный слой меди при истирании стенок кристаллизатора с образованием легкоплавких соединений.
Таким образом, медь не является лучшим материалом для стенок кристаллизатора.
Механизм качания служит для предотвращения зависания затвердевшей корочки заготовки на стенках кристаллизатора и еѐ разрывов. Кристаллизатору придаѐтся непрерывное возвратно-поступательное движение или качание.
При определѐнных условиях возможно локальное прилипание затвердевшей корочки заготовки к стенке кристаллизатора, вследствие чего образуется зона плотного контакта и корочка перестаѐт скользить относительно стенки – происходит еѐ зависание. При вытягивании заготовки в корочке увеличиваются растягивающие напряжения, в результате чего в нижней части зоны плотного контакта корочка может разорваться. В том случае, если за время нахождения заготовки в кристаллизаторе не произойдѐт надѐжного “залечивания” места разрыва новым затвердевшим металлом, то на выходе из кристаллизатора произойдѐт аварийный прорыв жидкого металла.
Придание кристаллизатору возвратно-поступательного движения позволяет создать условия для полного “залечивания” места разрыва затвердевшей оболочки заготовки или предотвращения еѐ разрыва. Перемещение кристаллизатора может происходить по различным законам. В настоящее время режим движения кристаллизатора в основном осуществляется по синусоидальному закону. Такой режим характеризуется плавным изменением скорости движения кристаллизатора, равенством максимальных скоростей и минимальным ускорением. В результате этого упрощается конструкция привода качания и повышается срок его службы.
Ниже кристаллизатора по технологической оси МНЛЗ располагается зона вторичного охлаждения (ЗВО) заготовки.
В этой зоне должны быть созданы оптимальные условия для обеспечения полного затвердевания непрерывнолитой заготовки.
В ЗВО заготовка находится в напряжѐнно-деформированном состоянии. Это обусловлено сжимающими усадочными воздействиями на еѐ оболочку при затвердевании металла; распирающим ферростатическим давлением жидкого металла изнутри; чередованием термических воздействий при попадании охладителя на поверхность заготовки и без него при экранировании поддерживающими устройствами; растягивающими воздействиями из-за трения при вытягивании заготовки. Всѐ это оказывает существенное влияние на качество отливаемой заготовки.
Поэтому конструкция ЗВО должна обеспечивать:
надѐжную поддержку заготовки в процессе длительной эксплуатации, особенно на выходе из кристаллизатора, для исключения аварийных прорывов жидкого металла и искажения еѐ профиля;
оптимальные условия охлаждения при различной скорости вытягивания заготовки для стали разного сортамента;
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
27
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
| |
|
|
Скачать 0.65 Mb.