Материал: Каблуковский А.Ф. Перспективы развития электрометаллургии

упорными материалами. Для снижения теплоемкости футеровки прибыльные надставки подогревают перед разливкой до 200— 300°. Значительное снижение объема усадочной раковины и ве­ са прибыли дает использование вместо шамота легко поддаю­ щихся формовке высокоэкзотермических составов из алюминие­

вого порошка и огнеупорного наполнителя, образующих после

разливки и выгорания алюминия высоконагретый пористый огне­ упорный черепок [33]. В этом случае тепло металла прибыли на нагрев футеровки вообще не расходуется или расходуется не­ значительно. Применение указанных высокоэффективных над­ ставок экономически целесообразно при разливке высоколеги­

рованной дорогостоящей стали, так как только в этом случае повышение выхода годного полностью окупает затраты на из­

готовление надставок.

Для утепления жидкой стали в прибылях слитков приме­ няют термитные и люнкеритные смеси и брикеты. При сопри­

косновении с жидким металлом термитные или люнкеритные ма­ териалы быстро или медленно сгорают и тем самым удлиняют процесс кристаллизации прибыли.

Термиты и люнкериты применяют как в виде сыпучих мате­ риалов, так и в виде формованных брикетов. Состав утепляющих смесей разнообразен.

При разливке инструментальной быстрорежущей стали Р-9, Р-18 применяют термитную смесь из алюминия (25%) и молотой железной окалины (75%). После сгорания термита прибыли за­ сыпают белым шлаком.

Применяемый при разливке легированной стали люнкерит состоит из алюминиевого порошка (28%), 45%-кого ферросили­ ция (5%), шамотового порошка (30%), древесного угля (25%).

прокаленного боксита (12%).

Для уменьшения веса прибыли слитков на 1,5—3% против обычного успешно применяют безжелезистый термит следую­

тщательно просушивают, измельчают под бегунами до частиц размером не более 2 мм, просеивают и хранят в отдельных за­ крытых закромах. Норма расхода люнкерита устанавливается в зависимости от развеса слитков и составляет 1,6—3 кг на тон­ ну стали.

Для сокращения потерь тепла и уменьшения глубины зале­

гания усадочной раковины верх слитков утепляют специальными теплоизолирующими крышками (брикетами) одноразового дей­ ствия, укладываемыми в надставку непосредственно на зеркало металла после сгорания термитной смеси (1 кг/т).

Легковесные брикеты изготовляют из древесных опилок (50—60%), молотого шамота (20—25%) и глины (20—25%).

85

Применение брикетов уменьшает расход металла на прибыль

на 1,5—2% против обычного.

Проблема повышения выхода годного из слитка давно привле­

кала внимание русских и зарубежных металлургов. Опыты, про­ веденные в России И. Г. Славяновым, позволили ему опублико­

вать в 1890 г. предложение поддерживать головную часть слитка, в жидком состоянии путем обогрева ее электрической дугой. Идея обогрева жидкого металла в прибыли электрической ду­ гой [34], индукционными токами [35] и пламенем газовой горел­ ки [36] нашла широкое практическое применение в сталеплавильном производстве.

На рис. 34 показана действующая установка для обогрева

Рис. 34. Установка для обогрева прибыльной части слитков электрической

дугой:

а — электрод; б — редуктор; в — мотор 0,25 кет; г — трансформатор тока; б —шина

Для замыкания цепи и лучшей проводимости одну из шин трансформатора подключают к медному листу, уложенному

под строганые чугунные плиты разливочной канавы. Вторую ши­ ну соединяют гибкими кабелями с телескопическими стойками

36

электрододержателей. Применяют графитированные электроды диаметром 75 мм.

Стабильное горение электрических дуг между электродами и металлом поддерживают электромашинными автоматическими регуляторами. Вертикальное перемещение каждого электрода со скоростью 1 м/мин осуществляют механизмом из мотора и ре­ дуктора с цилиндрической и червячной передачами.

Перед началом обогрева поддоны тщательно очищают от скрапа и мусора. Изложницы устанавливают в канаве в один ряд так, чтобы рабочее положение каждого электрода совпадало с осевой линией изложницы. Надставки применяют укороченные

3 / 4

Рис. 35. Схема и последовательность электродугового обогрева слитков:

1 — нерасплавленный шлак; 2 — жидкий шлак; 3 — электрод; 4 — футерованная над­

с набивной футеровкой из молотого магнезитохромита (85%) и огнеупорной глины (15%).

Для образования шлака во время обогрева применяют смесь

из извести (65%), магнезита (20%) и плавикового шпата (15%).

Первую порцию шлаковой смеси засыпают в надставку после за­ жигания дуги. Средний расход смеси 3—5 кг/т. Стоимость всей установки составляет 330 тыс. руб. Схема и последовательность

электродугового обогрева слитков показаны на рис. 35.

Продолжительность обогрева зависит от силы тока, напря­ жения и веса слитка. Для получения минимальной усадочной ра­ ковины слиток весом 500 кг обогревают 5 мин. при мощности

24 ква, силе тока 800 а и напряжении 30 в и 15 мин. при мощ­ ности 15 ква, силе тока 400 а и напряжении 38 в. Расход электро­

энергии на обогрев слитков составляет в среднем 15—20 квт-ч/т.

Применение электродугового обогрева головной части слитка уменьшает вес прибыли с 14—18% до 7—10%.

По сообщению С. П. Вакуленко [35], при разливке слитков

весом 2,6—3,5 т сифоном применяют обогрев прибылей индук­

ционными токами. Форма прибыльной надставки обеспечивает полное питание слитка металлом в процессе затвердевания. Электрическая схема установки индукционного обогрева при-

87

•былей слитков напоминает схему индукционных бессердечниковых печей средней и большой емкости. Питание индукторов осу­ ществляют от генератора повышенной частоты.

Расход электроэнергии на обогрев слитков составляет

14—18 квт-ч1т. Эксплуатация промышленной установки индук­

ционного обогрева прибылей показала возможность уменьшения головной обрези слитков высококачественной стали с 1S—18 до

.5-9%.

На некоторых заводах прибыльную часть слитков обогрева­ ют пламенем газовых горелок.

Установка для газового обогрева жидкого металла в прибы­ лях слитков состоит из ряда Г-образных телескопических стоек, к которым шарнирно крепятся газовые водоохлаждаемые тру­

бы с горелками на концах. Кислород и горючий газ поступают в охлаждаемую водой камеру смешения раздельно. Горелки дают

•факел длиной около 75 мм, стойкость их превышает 100 плавок. Применение газового обогрева прибыльной части слитка с

помощью горелки, разработанной на КМК, позволяет увеличить выход годной стали в заготовках на 5—7% в результате умень­ шения головной обрези.

Дополнительные расходы на газовый обогрев прибыльной части 6,5-т слитков нержавеющей стали 1Х18Н9Т примерно в

13 раз меньше экономии, полученной от сокращения головной

.обрези на 6%.

2. ИЗМЕНЕНИЕ ФОРМЫ ИЗЛОЖНИЦ И СЛИТКОВ

При хорошем утеплении прибыли слитка легированной стали лодусадочная рыхлость или пористость отсутствует. После уса­ дочной раковины значительную часть осевой зоны слитка зани­ мает «мост» наиболее плотного и здорового металла. Зона наи­ более плотного металла в верхней части слитка кристаллизует­

ся в последнюю очередь и на ней наиболее полно отражается влияние утепления прибыльной части слитка в отношении ком­ пенсации жидким металлом усадочных макро- и микропустот.

Средняя осевая часть слитка в большей или меньшей степени по­ ражена пористостью усадочного характера.

Образование осевой пористости определяется условиями крис­ таллизации последних порций жидкого металла. При затверде­ вании слитка пространство между соприкасающимися кристал­

лами может остаться незаполненным маточным раствором, в ре­ зультате чего в слитке возникают пустоты или поры. Величина и протяженность осевой пористости слитка зависят от марки ста­

ли, формы и размеров отливки, толщины стенок изложницы и

условий кристаллизации.

Наиболее грубая осевая пористость слитка наблюдается в вы­ сокоуглеродистых и легированных сталях (У7-12; ШХ9-15;

Х9С2; Р18 и др.), склонных к увеличенной усадке при кристал-

48

лизации. Для получения слитков с плотной осевой зоной изменя­ ют конфигурацию изложниц в направлении максимального рас­ ширения зоны плотного металла (моста) путем увеличения при­ быльной части, расширения верхнего сечения слитка, увеличения его конусности и уменьшения высоты.

По данным И. Н. Голикова [37], в продольном осевом разре­ зе слитка весом 2,6 т новой конструкции осевая неплотность от­

В целях уменьшения осевой пористости в слитках на некото­

рых заводах применяют тонкостенные изложницы, отличающие­

ся от обычных одинаковой по всей высоте толщиной стенки. В тонкостенной, равнотолщинной изложнице разогрев стенки бо­ лее равномерный и скорость затвердевания слитка по высоте и сечению выравнивается и заметно уменьшается; в результате этого значительно улучшается питание нижележащих участков осевой зоны слитка жидким металлом и пористости не образует­ ся. Сравнение продольной макроструктуры двух слитков весом 500 кг, отлитых в обычную и тонкостенную изложницы, показы­

вает преимущества последней.

Рядом работ [38] установлено, что при разливке сплава на

никелевой основе увеличение конусности до 7% на сторону поз­ воляет устранить в слитках весом 50 кг V-образную усадочную пористость; увеличение конусности (даже до 10% на сторону)

не уменьшает в слитке количества внутренних трещин. Приме­

нение тонкостенных изложниц с нормальной конусностью позво­ ляет получить слитки без внутренних термических трещин с ми­

нимальной пористостью.

3.УМЕНЬШЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ СТАЛИ ГАЗАМИ

ИНЕМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ

Применение вакуумных плавильных печей для массового про­ изводства электростали (сотен тысяч тонн) практически невоз­ можно из-за их сложности, высокой стоимости и ограниченной емкости. Для получения стали с низким содержанием газов и не­ металлических включений в настоящее время широко использу­ ют вакуумную обработку жидкого металла вне печи перед раз­ ливкой и в процессе разливки.

При всем разнообразии конструктивных решений работы по

дегазации стали развиваются в двух основных направлениях: де­ газация в специальной камере вне ковша и дегазация в струе —