3 Технологія розливання сталі у виливниці

3.1 Технологічні параметри розливання сталі

Усі способи розливання сталі як у виливниці, так і в кристалі­затори характеризуються двома основними технологічними парамет­рами: температурою Т_роз та швидкістю V_роз розливання. Від їхніх значень залежить якість зливків, заготовок і кінцевої продукції. У зв'язку з тим, що під час наповнення виливниць та кристалізаторів відбувається інтенсивний теплообмін рідкого металу з навколишнім середовищем (виливниці, кристалізатори), повинно бути певне спів­відношення між швидкістю і температурою розливання.

3.1.1 Швидкість розливання сталі

Швидкість розливання характеризується як швидкість підйо­му рівня металу у виливниці, так і масовими витратами металу, що витікає з ковша. При безперервному розливанні сталі застосовується поняття швидкості витягання заготовки, яке еквівалентне швидкості підйому рівня металу в кристалізаторі, інколи витрати металу, що ви­тікає з ковша, називають масовою швидкістю розливання. При розливанні температура металу знижується, і це позначається на якості зливків та заготовок, у зв'язку з чим у виробничих умовах прагнуть обмежити тривалість розливання металу з одного ковша. Так, оптимальною вважається тривалість розливання 0,5…1,0 год. Розли­вання металу з великовагових ковшів (300…400 т) може тривати 1,5…2,0 год., однак це несприятливо позначається на зміні температури ме­талу, стійкості ковшів та завантаженості прольотів для розливання.

Лінійна швидкість розливання характеризується швидкістю підйо­му рівня (дзеркала) металу у виливниці. Швидкість розливання значно впливає на гідродинамічні процеси у виливницях та кристалізато­рах і насамперед на інтенсивність потоків, циркуляції, що визначають теплообмін між рідким металом та оболонкою зливка, що форму­ється. Приблизна середня швидкість розливання така: при сифонному розливанні - 0,2…0,5, м/хв.; при звичайному розливанні зверху - 0,5…1,0, м/хв.; при швидкісному розливанні зверху - 1,0…5,0, м/хв.. При сифонному розливанні понад 0,5 м/хв. поверхня металу у виливниці починає коливатися, що призводить до появи плен на зливках.

Режим наповнення виливниць. Середню швидкість розливання можна виразити рівнянням:

V_роз = H_нап/ t_нап , (3.1)

де Н_нап ^_ висота наповнення виливниці; t_нап - тривалість наповнен­ня виливниці.

Якість зливка не повністю залежить від швидкості розливан­ня. Значною мірою це характеризується режимом наповнення ви­ливниці, тобто зміною швидкості розливання з її зміною висоти. Різні режими наповнення виливниць подано на рис. 3.1. Найбільш вдалим вважаються режим з повільним наповненням низу та верху виливни­ці (крива 2) і з прискореним наповненням її середньої частини (крива 3) в порівняння з постійною швидкістю (крива 1).

Рис. 3.1. Режими наповнення виливниць.

Повільне заповнення низу виливниць, як правило, зменшує ймовірність утворення плен у донній частині зливка, а у верхній частині при роз­ливанні спокійної сталі дає змогу зменшувати глибину усадкової ра­ковини. При розливанні із застосуванням шлакоутворюючих сумі­шей (неекзотермічних та слабкоекзотермічних) доцільно застосовувати прискорене наповнення низу виливниць. При сифонному розливанні сповільнене наповнення верху виливниці сприяє вирівнюванню рівня металу в усіх виливницях і запобігає затіканню сталі в зазор між додатковою надставкою та виливницею, що зменшує ймовірність підвисання зливка й утворення на ньому поперечних тріщин.

Вибір швидкості розливання. Середня швидкість розливання зале­жить насамперед від гідродинамічних та теплових процесів, які від­буваються під час наповнення виливниць. Швидкість вибирають на основі багатого досвіду та практичних даних, а середні ма­сові витрати металу з ковша - на основі оптимальної тривалості випорожнення ковша. Співвідношення середніх масових витрат мета­лу та лінійної швидкості розливання при сифонному наповненні ви­ливниць змінюється внаслідок варіації кількості виливниць, які вста­новлюються на одну центрову. При розливанні зверху єдиним мето­дом узгодження витрати та швидкості розливання є наповнення ви­ливниць за допомогою одного або одночасно двох дозуючих при­строїв.

Середню масову витрату металу М_р визначають за формулою:

М_р = М_к / τ_роз, (3.2)

де М_к - маса металу в ковші; t_роз - тривалість розливання без врахуван­ня переїздів між піддонами.

Середня тривалість наповнення виливниць t_нап зв'язана з висотою зливка Н_зл і швидкістю розливання такою залежністю:

t_нап = Н_зл /V_роз . (3.3)

Якщо тривалість розливання перевищує 1,5 год., то треба або збільши­ти швидкість розливання, вживши відповідних заходів для зниження гідродинамічного й теплового впливів на оболонку зливка, що фор­мується, або одночасно наповнювати дві виливниці за допомогою двох дозуючих пристроїв. Останній спосіб вимагає відповідної орга­нізаційної та конструктивної підготовки.

При наповненні виливниць зверху з ковша для V_роз = 0,02 м/с (1,2 м/хв.) маємо п_с=38, τ_нап =105с (1,75 хв.), τ_роз=3990 с (1,1 год.) Для заданого ковша тривалість розливання (з урахуванням тривалості переїздів близько 1,5 год.) можна вважати допустимою. Дозуючий пристрій повинен бути з площею перерізу каналу стакана S = 0,0031 м² і з d = 0,063 м (63 мм).