Лекція "Основні параметри розливу.Режими розливу різноманітних типів сталі"

План заняття № 149

Дата_________

Дисципліна: Теорія і технологія виробництва сталі і феросплавів

Модуль змістовий:ПП.03.08.06/3 – Теорія і технологія розливу сталі

Тема заняття: Основні параметри розливу. Режими розливу різноманітних типів сталі.

Мета заняття:

Навчальна:  Ознайомити студентів з режимами розливу сталі і його параметрами; навчити впливати на хід процесів, що відбуваються при випуску і розливі сталі для досягнення високої якості сталі.

Розвивальна: Розвиток мови і мислення, уваги і пам`яті студентів, розширення їх світогляду.

Виховна : Формування самостійності, активності, творчої ініціативи у рішенні важливих питань; формування професійних навичок студентів, що допоможуть їм добре володіти технологією виробництва сталі; формування позитивних мотивів навчання; виховання вміння тактовно  і аргументовано відстоювати свою точку зору; виховання уважності, кмітливості.

Вид заняття: Лекція

Форма проведення заняття - Лекція - діалог (евристична бесіда)

Міжпредметні зв'язки :

Забезпечуючі: Фізика, хімія, фізична хімія, металознавство

Забезпечувальні: Курсове проектування, дипломне проектування

Методичне забезпечення :  Опорні конспекти

Література:

1 Соколов Г.А. Виробництво сталі, М., Металургія, 1982.

2 Якушев А.М. Проектирование сталеплавильных и доменных цехов, М.,     Металлургия, 1984 – 216 с.

3 Кудрін В.А. Металургія сталі., М.: Металургія, 1989 - 580 с.

4  Металургія сталі. Під. ред. Явойського В.І., М.: Металургія, 1983- 584 с.

5 Крамаров А.Д., Соколов Н.А. Электрометаллургия стали и ферросплвов, М, Металлргия, 1976–376 с

Хід заняття №149

 

Дисципліна: Теорія і технологія виробництва сталі і феросплавів

Модуль змістовий:ПП.03.08.06/3 – Теорія і технологія розливу сталі

Тема заняття: Основні параметри розливу. Режими розливу різноманітних типів сталі.

1  Організаційний момент

1.1   Привітання студентів

1.2   Підготовка аудиторії до заняття , перевірка наявності студентів

2    Мотивація навчання : Ознайомлення з режимами розливу сталі і його параметрами; освоїти знання з впливу на хід процесів, що відбуваються при випуску і розливі сталі для досягнення високої якості сталі..

3    Актуалізація опорних знань: Для контролю знань студентів виносяться питання щодо основ теорії сталеплавильних процесів, характеристики процесів окислення домішок сталеплавильної ванни, характеристики і характеру походження неметалевих включень в сталі. 

4    План вивчення нового матеріалу :

4.1   Основні параметри розливу сталі : температура та швидкість розливу

4.1.1. Фактори, що впливають на температуру випуску сталі з агрегату та її  розливу

4.1.2  Швидкість розливу: масова та лінійна.

4.2   Режими розливу різноманітних типів сталі: спокійної, напівспокійної, киплячої. 

5   Викладання нового матеріалу

6   Закріплення знань студентів : Фронтальне опитування з лекційного матеріалу

7   Підсумок заняття: Оцінювання знань студентів на занятті. Зауваження щодо засвоєння теми студентами

8   Домашнє завдання: Закріплення теми по підручнику [1] с.419-421.

 

 

 

 

 

Модуль ПП.03.08.06/3 – Теория и технология разливки стали

Занятие 149

Тема – Основные параметры разливки. Режимы разливки различных типов стали

 

Приветствие:  Добрый день, дорогие ребята. Сегодня  мы продолжаем изучение теории и технологии разливки стали и тема нашего занятия: «Основные параметры разливки. Режимы разливки различных типов стали» .

 Мы с вами уже рассмотрели некоторые вопросы по теории разливки стали. Давайте вспомним, чем определяется технология разливки стали? (технология разливки стали определяется способом разливки, типом слитка, маркой стали, типом дозирующего устройства. ) Хорошо, а какие вы знаете способы разливки? (непрерывная и в слитки). А какие дозирующие устройства применяют при разливке стали? (разливочный стакан, шиберный затвор, стопор). Молодцы, вы хорошо усвоили пройденный материал, а теперь перейдем у новой теме.

Как  вы уже знаете, разливка – это завершающий и важнейший этап сталеплавильного процесса, от которого зависит качество произведенной сталеплавильным цехом продукции. И положительные результаты этого процесса зависят от того насколько грамотно и результативно проведены все технологические операции при разливке стали.

К параметрам, определяющим характер и результаты разливки, относятся:

-  способы разливки — сверху, сифонная, непрерыв­ная;

         -  технологические параметры — температура и скорость разливки. На них мы и остановимся.

Температура жидкой стали

Температура металла при разливке наряду со скоростью разливки имеет первостепенное значение для получения высококачественного слитка. Ее ( как и другие технологические параметры разливки) устанавливают дифференцированно для определенных групп сталей применительно к конкретным условиям работы цеха.

Недостаточный нагрев и перегрев металла для разливки не позволяют получить высококачественные слитки и литые заготовки. «Холодный» металл затвердевает в канале стакана, в сифонных проводках,  в результате чего увеличивается количество бракованных слитков,  приводит к нарушению графика работы цеха.

Чрезмерно перегретая «горячая» кипящая сталь в изложницах и кристаллизаторах дает большую усадку, трудно проходит через центровую. Если разлита перегретой спокойная сталь, то на слитках ее образуются продольные трещины, увеличиваются усадочная раковина и усадочная рыхлость. Разливка перегретого металла на установке для непрерывной разливки повышает количество брака по трещинам подвисания, ускоряет износ оборудования и часто приводит к авариям.

Выбор оптимальной  температуры металла перед разливкой определяется несколькими факторами. Давайте  вместе подумаем какими? ( отвечаем вместе. -  Температура жидкой стали определяется ее химическим составом, способом внепечной обработки и способом разливки.).

Обычно температура нагрева металла в сталеплавильном агрегате должна быть выше температуры Ликвидус  на 70 – 130 °С (1570-1630) в зависимости от условий разливки и литейных свойств стали.

Нормальной температурой начала разливки считают температуру, превышающую температуру плавления стали на 90—110 °С при сифонной разливке и на 70—100 °С при разливке сверху.

При разливке на МНЛЗ температура стали перед разливкой должна быть на 65-85 °С выше температуры Ликвидус.

Давайте запишем с вами  факторы, влияющие на температуру стали перед разливкой.

Влияние хим. состава на температуру перед разливкой

Химическим составом стали определяются и ее физические свойства. Основное свойство жидкой стали, с которым необходимо считаться при выборе температуры нагрева – это ее жидкоподвижность. С уменьшением жидкоподвижности стали необходим больший ее перегрев.  Влияние отдельных химических элементов на жидкоподвижность стали различно, например: кремний, углерод, фосфор увеличивают, а хром и алюминий уменьшают жидкоподвижность стали. Поэтому, как правило, высоколегированные стали нагревают до более высоких температур, чем обычные углеродистые.

 Влияние способа разливки  на температуру перед разливкой

 Способ  разливки  следующим образом влияет на температуру металла: при разливке сифонным спо­собом металл дополнительно охлаждается в центровых и си­фонных проводках, поэтому при указанном способе разливки ме­талл при выпуске из печей и конвертеров имеет температуру на 15—20 °С выше, чем при разливке сверху.

Влияние емкости ковша на температуру перед разливкой

Кроме того, металл, выпускаемый в малый ковш, должен иметь несколько больший перегрев, чем тот, который выпускают в большой ковш, так как в малых ковшах по сравнению с большими ковшами, тепловые потери выше.

 (Температуру нагрева металла и температуру его перед выпуском определяют термопарами погружения и шомполом – по времени расплавления конца металлического шомпола.)

Падение температуры из-за охлаждения в ковше составляет 20–50 °С в зависимости от емкости ковша.

Влияние использование способов ВО стали на температуру перед разливкой

Температура стали перед разливкой зависит от применения различных способов внепечной обработки стали. Так, продувка инертным газом может снизить температуру металла на 30-60^оС, ввод порошковой проволоки – на 20-40 ^оС, вакуумная обработка – на 30-50 ^оС. Суммарное падение температуры при комплексной  ВО может составлять  80-100 °С. И, если цех не имеет мощностей, позволяющих произвести подогрев металла после ВО, это надо учитывать и выпускать из конвертера сталь с повышенной температурой.

 Для снижения тепловых потерь используются теплоизолирующие и утепляющие смеси и засыпки.

Предлагаю вам задание. Вы разделитесь на 2 команды. Давайте рассмотрим условия работы конвертерного  цеха  с разливкой стали сверху и  внепечной обработкой стали  на агрегате доводки стали (АДС) и условия работы  ККЦ с разливкой сифоном и обязательной ВО на установке ковш-печь. Посовещавшись, сделайте вывод о том в каком случае температура стали на выпуске и перед разливкой будет выше, а в каком ниже при условии выплавки одинаковой марки стали. Температура Ликвидус стали 1482 °С .(слушаем ответы, делаем выводы)

Скорость разливки стали

Производительность и экономичность разливки тем выше, чем выше ее общая скорость. При высокой общей скорости разливки снижается загрузка оборудования, уменьшается число разливочных кранов, увеличивается пропускная способность разливочного пролета, повышается стойкость ковшей и сталеплавильных печей.

Говоря о скорости разливки,  сталеплавильщики пользуются двумя показателями -  массовой и линейной скоростями разливки.

 Мас­совая скорость разливки - характеризует количество стали, вы­текающей из ковша или поступающей в изложницы в единицу времени (тонн/минуту).

 Линейная скорость разливки  - скорость подъема зеркала металла в изложницах.

В технологических инструкциях скорость разливки металла определяется продолжительностью наполнения изложницы или куста (поддона) изложниц (в минутах). Время наполнения изложницы в свою очередь разделяется на время торможения струи металла при открытии канала стакана, время наполнения изложницы и время заполнения прибыльной надставки.

Скорость разливки жидкой стали определяется в основном двумя факторами:

– литейными свойствами жидкой стали, т. е. ее жидкоподвижностью, которая в свою очередь обусловливается температурой нагрева металла и его химическим составом;

– площадью сечения выходного отверстия стакана – диаметром его канала.

Диаметр канала стакана определяет скорость освобождения ковша от металла: чем больше диаметр канала, тем выше общая скорость разливки и тем меньше продолжительность разливки. Применяемые в настоящее время стаканы имеют диаметр канала 50–120 мм.

Количество металла, вытекающего из ковша, зависит от площади самого узкого сечения канала стакана, высоты столба металла в ковше, от переменных факторов, возникающих в процессе разливки (торможения, размыва канала стакана, изменения площади стакана). Например, в магнезитовых стаканах площадь сечения канала при разливке уменьшается, а в шамотных стаканах под конец разливки стали площадь сечения канала увеличивается (размывается). При разливке недостаточно нагретого или высоколегированного металла канал стакана «затягивается», т. е. площадь сечения его уменьшается за счет настылей металла, скорость освобождения ковша снижается.

Режимы разливки кипящей, полуспокойной и спокойной стали

 Для достижения высокой скорости разливки и получения  качественного слитка применяют определенные режимы разливки.  Практически для всех групп сталей первые порции металла разливаются сокращенной струей с частичным  перекрытием отверстия стакана так, чтоб образовалась подушка металла. (от 5 до 30 сек). Потом, разливку ведут полной струей. А в конце наполнения изложницы или прибыльной надставки  струю опять сокращают (от 5 до 30 сек). Такой режим помогает избежать разбрызгивания стали по стенкам изложницы и препятствует образованию плен.

Кипящая сталь

Основное количество слитков кипящей стали производится отливкой сверху. Например на к-те им.Ильича разливку ведут по такому режиму.

Наполнение изложниц начинают сокращенной струей 10-15 секунд, потом разливку ведут полной струей. При диаметре канала 60 мм линейная скорость составляет 0,5-1,3 м/минуту (2-5 минуты на слиток) . После наполнения изложницы до определенного уровня струю сокращают и в конце полностью перекрывают шибер.

Для обеспечения качественного слитка с толстой корочкой и минимальной химической неоднородностью нужно обеспечить оптимальное кипение металла в изложнице. Интенсивность кипения в изложнице определяется визуально (вал кипения примерно 30мм).

При недостаточной кипении металла вводят интенсификаторы кипения - это твердые порошкообразные смеси, состоящие из прокатной окалины; а остальными составляющими могут быть горючие компоненты (коксик или графит), разжижающие (плавиковый шпат), летучие (фтористый натрий).

Ввод интенсификаторов осуществляют на струю жидкой стали в начале разливки слитка на «подушку».

Расход интенсификатора корректируется по ходу разливки, для чего ведут наблюдение за поведением металла на первых слитках, где задается определенная норма смеси, затем, если это необходимо, расход интенсификатора снижается или увеличивается.

Поверхность слитка химически закупоривают вводом гранулированного или жидкого алюминия и ферросилиция. Эти элементы раскисляют сталь на поверхности слитка и она перестает кипеть, и поверхность слитка кристаллизуется . Это производится для повышения качества слитков. Более подробно об этой операции мы поговорим на следующем занятии, которое полностью посвятим этому вопросу.

 Разливку спокойной стали сверху выполняют непосредственно из сталеразливочного ковша. Расстояние между ковшом и изложницами выдерживают минимальным, в то же время позволяющим выполнять необходимые операции.

На к-те им.Ильича разливку ведут по такому режиму.

Разливка производится под шлаковыми смесями, которые в мешках укладываются в изложницы до разливки. Наполнение изложниц начинают сокращенной струей 20-30 секунд, потом разливку ведут полной струей. Время наполнения тела слитка составляет 2,5-4,5 минут, а прибыли  - не менее 1 мин 20 сек (30-40 % времени наполнения тела слитка). При подходе металла за 10-20мм до прибыльной надставки струю сокращают на 5-10 сек., потом опять открывают на полную и так разливают до заданной высоты, потом сокращают и полностью плавно перекрывают.

Разливка спокойной стали сифоном производится аналогично: начинают разливку сокращенной струей, при заполнении нижней части слитков скорость должна быть такой, чтоб исключить бурление металла в изложнице. Затем скорость плавно увеличивают, но следят чтоб не оголялось зеркало металла и не было заворотов и бурления. Линейная скорость разливки 0,15-0,3 м/минуту. При подходе металла к прибыли скорость разливки уменьшают, наполнение прибыли производят полной струей, а при  подходе металла до заданной метки ( 100 мм от верха надставки) сокращают струю и плавно прерывают. Время заполнения изложницы (У-3) 9-12 минут, прибыли – не менее 2,5 минут

Отливка слитков сверху начинается с постепенного увеличения скорости истечения, для чего стопор сначала поднимают на небольшую высоту и лишь спустя 5—10 с открывают полностью. Так же выполняют операцию при шиберном затворе. Дальнейшую разливку ведут только полной ровной струей. Скорость разливки при таком способе определяемая диаметром стакана, который устанавливают в ковше в строгом соответствии с заданной маркой стали.

При поступлении стали в прибыльную надставку полная струя металла сохраняется лишь до половины высоты ее наполнения, затем сокращается.

Общую продолжительность наполнения изложницы и прибыли на заводах устанавливают опытным путем с учетом условий производства.
Для обеспечения нормальной струи на протяжении всей разливки плавки стремятся вовремя удалять настыль металла на сталеразливочном стакане, а при необходимости прожигать  его кислородом.

Для разливки полуспокойной стали применяют главным образом сквозные изложницы, реже — бутылочные или с полузакрытым верхом.
Например на к-те им.Ильича разливку ведут по такому режиму.

Наполнение изложниц начинают сокращенной струей 10-15 секунд, потом разливку ведут полной струей. При диаметре канала 60 мм линейная скорость составляет 0,5-1,3 м/минуту (2-5 минуты на слиток). После наполнения изложницы до определенного уровня струю сокращают и в конце полностью перекрывают шибер.

Нормально раскисленная полуспокойная сталь в изложнице искрит 10-40 секунд и застывает, образуя выпуклую поверхность без прорывов корочки.

Если же наблюдается образование «свищей» или наплывов, при отливке следующих слитков корректируют раскисленность стали добавками алюминия, который вводят под струю стали в изложницу равномерными порциями .  При недостаточном искрении вводят интенсификаторы кипения на основе прокатной окалины.

 

Заключение

Итак, сегодня мы с вами рассмотрели параметры разливки стали и познакомились с режимами разливки различных типов стали. Для проверки вашей внимательности, предлагаю решить кроссворд. Первому кто правильно решит весь кроссворд и угадает зашифрованное слово – дополнительный балл к оценке за урок.

На этом занятии получили такие оценки: (аргументирую).

Домашнее задание  - конспект и учебник Соколов  с.419-421. и   Бабтизманскии «Разливка стали» стр. 34-45. На следующем занятии мы с вами рассмотрим химическое закупоривание слитков кипящей стали. Занятие окончено, спасибо за внимание.