Металлургия черных металлов

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Металлургия черных металлов

углеродом, что позволяет проводить процесс обезуглероживания без заметных потерь хрома со шлаком. Коррозионностойкую сталь выплавляют в
...
которую вводят в камеру через крышку. Одновременно производится продувка аргоном через дно ковша. После окончания продувки про
...
углеродом, что позволяет проводить процесс обезуглероживания без заметных потерь хрома со шлаком. Коррозионностойкую сталь выплавляют
...
В настоящее время индукционные печи находят широкое применение в металлургии и машиностроении. В лабораториях используют высокочастотные печи емкостью от нескольких грамм до 100 кг, в литейных цехах низко- и среднечастотные печи до 2—6 т; наиболее крупные печи имеют емкость до 60 т. По сравнению с дуговыми электропечами в индукционных печах отсутствие электродов и электрических дуг дает возможность получать стали и сплавы с низким содержанием углерода и газов. Плавка характеризуется небольшим угаром легирующих элементов, высоким электрическим к. п. д., точным регулированием температуры металла.
...
Недостатком печей является холодный, плохо перемешиваемый шлак, что не позволяет так же интенсивно, как в дуговых печах, проводить процессы рафинирования. Стойкость футеровки в печах невысокая.
...
Основной тип современных высокочастотных или индукционных печей — это печи без сердечника. Такая печь состоит из индуктора-катушки, навитой из медной трубки с водяным охлаждением. Внутрь индуктора вставляется либо готовый огнеупорный тигель, либо тигель набивается порошкообразным огнеупорным материалом. При наложении на индуктор переменного электрического тока частотой от 50 до 400 кГц образуется переменное магнитное силовое поле, пронизывающее пространство внутри индуктора. Это магнитное поле наводит в металлической садке вихревые токи.
...
На рис. 83 представлена индукционная сталеплавильная печь. В центре печи помещен индуктор. Он имеет вид соленоида и изготовлен из профилированной медной трубы. По трубе идет вода для ее охлаждения. Внутри индуктора набит огнеупорный тигель, схема футеровки представлена на рис. 84. Ток подается по гибким кабелям. Печь заключена в металлический кожух. Сверху тигель закрывается сводом. Поворот печи для слива металла осуществляется вокруг оси, расположенной у сливного носка. Поворотные цапфы печи покоятся на опорных подшипниках станин. Наклон печи проводится при помощи реечного механизма через подвижные шарни-
...
Футеровка печей может быть кислой или основной, набивной или кирпичной. Для набивки используют огнеупорные материалы различной крупности от долей миллиметра до 2—4 мм. Для основной футеровки приме-
...
Индукционные печи питаются током высокой частоты от ламповых генераторов или током средней частоты (2500 Гц) от машинных преобразователей. Крупные печи работают на токе промышленной лизкой частоты (50
...
вать cos ф близкий к единице. Автоматический регулятор электрического режима поддерживает оптимальную электрическую мощность взаимосвязанным регулированием соэф, напряжения и силы тока.
...
так укладывают в тигель или бадью, с помощью которой загружают крупные печи, чтобы Они плотно заполняли объем тигля. Тугоплавкие ферросплавы укладывают на дно тигля. После загрузки включают ток на полную мощность. По мере проплавлення и оседания скрапа подгружают шихту, не вошедшую сразу в тигель. Когда последние куски шихты погрузятся в жидкий металл, на поверхность металла забрасывают шла-кообразующие материалы: известь, магнезитовый порошок, плавиковый шпат. Шлак защищает металл от контакта с атмосферой, предотвращает тепловые потери. По ходу плавки шлак раскисляют добавками порошка кокса, молотого ферросилиция. Металл раскисляют кусковыми ферросплавами и в конце алюминием. По ходу плавки дают добавки легирующих. Поскольку угара легирующих практически не происходит, то в индукционных печах можно выплавлять сплавы сложного состава.
...
Развитие современной авиации, космической техники, радиоэлектроники, атомной энергетики, точного машиностроения, вычислительных средств потребовало производства высококачественных сталей, жаропрочных сплавов, чистых металлов, которые невозможно получать обычными способами. Новые металлы и сплавы для этих отраслей промышленности должны содержать минимальное количество кислорода, водорода, азота, серы, фосфора, примесей цветных металлов, неметаллических включений. Такие металлы можно получать только в специальных печах, работающих при пониженном давлении (в вакууме).
...
При понижении давления атмосферы над металлом газы, растворенные в металле, выделяются из него, согласно закону Сивертса. Также происходит выделение из жидкого металла в газовую атмосферу примесей цветных металлов, которые обладают высокой упругостью пара. В результате плавки в вакууме, как правило, содержание олова, сурьмы, свинца и др. цветных металлов заметно снижается.
...
После плавки в вакууме происходит снижение содержания кислорода как растворенного в металле, так и находящегося в виде неметаллических оксидных включений. Это возможно благодаря протеканию реакции взаимодействия кислорода с углеродом: [С]+[0]=СО; [С]+(Л1еО) =СО + Ме. Поскольку парциальное давление СО в атмосфере вакуумной установки низкое, то равновесие указанных реакций значительно сдвигается в правую сторону, т. е. в сторону образования СО, что
...
свидетельствует об удалении кислорода из металла. Эти же реакции могут быть использованы и для удаления углерода, если ставится задача получения низкоуглеродистых сталей и сплавов.
...
Благодаря повышению степени чистоты металла возрастают его свойства. Так, у конструкционных сталей повышается пластичность, у высокопрочных — предел прочности, у коррозионностойких — пластичность и сопротивление коррозии. Электротехнические стали и сплавы, выплавленные в вакууме, имеют меньшие электрические потери благодаря уменьшению электрического сопротивления и повышению магнитных свойств, чем стали, полученные обычной плавкой; у жаропрочных сплавов повышается предел рабочих температур, при которых эти сплавы могут быть использованы в двигателях. Это значительно повышает возможности двигателей — длительность работы, экономичность, мощность и т. д.; штампы из вакуумной стали позволяют изготовлять большее число штамповок, причем поверхность изделий значительно улучшается.
...
Выплавка сплавов и чистых металлов в вакууме позволила решить сложные задачи электронной и полупроводниковой техники. Ранее казавшиеся завышенными требования по чистоте металла по примесям в пределах нескольких десятитысячных долей процента теперь оказались достижимыми в результате развития техники зонной очистки в вакууме, выплавки металлов в электроннолучевых печах.
...
Вакуумная индукционная печь представляет собой высокочастотную печь, помещенную в герметичный корпус, из которого при помощи вакуумных насосов откачиваются газы. Вместимость вакуумных печей изменяется от нескольких килограммов до 30 т. Эти печи обладают рядом преимуществ перед другими вакуумными плавильными установками.
...
Во-первых, металл можно длительное время выдерживать при пониженном давлении. Благодаря этому сталь подвергается глубокой дегазации, раскислению и очищению от неметаллических включений и примесей цветных металлов. Во-вторых, в вакуумных индукционных печах можно выплавлять любые, сложные по химическому составу сплавы из самых различных шихтовых материалов. В-третьих, эти печи пригодны как для
...
отливки крупных слитков массой в несколько тонн; так и для литья мелких фасонных изделий, в том числе способом центробежной отливки, по выплавляемым моделям и т. д. Недостатком этих печей является возможность загрязнения жидкого металла вследствие контакта с огнеупорной футеровкой тигля, что может снижать
...
На рис. 86 приведена схема вакуумной индукционной печи (до 30 т). В водоохлажда-емом корпусе, закрываемом герметичной крышкой, расположен высокочастотный индуктор с огнеупорным тиглем: загрузка металла производится без открывания печи; добавки мелких порций осуществляются с помощью дозатора — через погрузочный со-
...
вок. Разливка металла в изложницу или в литейную форму производится наклоном цечи. Печь оборудована устройствами для отбора проб и измерения температуры. Имеются окна для наблюдения за процессом плавки.
...
В крупных производственных установках вместимостью несколько тонн плавку ведут полунепрерывным процессом. Схема такой печи представлена на рис. 87. В этих установках имеются шлюзовые устройства с вакуумными затворами, которые отделяют плавильную камеру, в которой находится печь, от камеры изложниц и шихты. В камере изложниц ставятся на тележки изложницы для отливки слитков. Камера закрывается снару-
...
жи и из нее откачивается воздух. Когда в камерах изложниц и печи давление уравняется, то открывают соединяющий их между собой затвор и изложницы электромеханическим приводом подают в печь для наполнения жидким металлом. После заливки слитков излож-
...
/ — подвеска загрузочной корзины; 2 — загрузочная корзина; 3— шиберный затвор; 4 — печь; 5 — пульт управления; б —изложницы; 7 —тележка; 8— вакуумные насосы
...
ницы вывозят из камеры печи в камеру изложниц. Соединительный затвор закрывают и в камеру изложниц напускают воздух. Открывают ее и убирают полные изложницы, ставят взамен пустые, затем цикл повторяется сначала. Все это время камера печи остается под низким давлением. Также работает и камера загрузки. В ней на тросе подвешивается бадья с порцией шихты. Затем камеру закрывают, откачивают и открывают шибер, отделяющий эту камеру от печной. Затем опускают бадью в тигель печи и загружают в печь. Пустую бадью поднимают, закрывают затвор и напускают в камеру загрузки воздух. Вместо пустой бадьи ставят бадью с шихтой. Печь работает без открывания плавильной камеры до тех пор, пока позволяет стойкость огнеупорной футеровки. Это составляет в среднем 20—40 плавок. Для смены тигля печь открывают и отсоединяют индуктор с тиглем от токо- и водоподводов. Вместо старого тигля устанавливают новый индуктор со свеженабитым или выложенным из кирпича тиглем. После закрывания камеры и откачки воздуха печь снова готова к работе. По-
...
Рнс. 87. Схема вакуумной индукционной печи полунепрерывного действия:
...
Для получения крупных слитков до 60 т конструкционных, нержавеющих, высокопрочных и других сталей применяют вакуумные дуговые печи. В этих печах на-плавление слитка в вакууме в медный водоохлаждаемый
...
кристаллизатор производится при помощи электрической дуги;. Вакуумные дуговые печи имеют следующие преимущества: кристаллическая структура слитка получается более равномерной; исключается неравномерность распределения элементов (сегрегация), отсутствует усадочная раковина и
...
/ — механизм подачи электрода; 2 — электрододержатель; 3 — вакуумное уплотнение; 4 — электрод; 5 — вакуумная камера; 6 — шнны токоподвода; 7
...
другие дефекты, которые присущи слиткам, отлитым в обычные чугунные изложницы. Так как тигель медный, то благодаря отсутствию контакта с огнеупорными материалами не происходит загрязнения металла примесями и можно получать металл высокой степени чистоты. Недостатки этого метода: в дуговых вакуумных печах переплавляют готовую заготовку заданного состава; легирование по ходу плавки невозможно. Основную группу вакуумных дуговых печей представляют печи с расходуемым электродом. Схема такой печи представлена на рис. 88.
...
Печь состоит из герметичной камеры, к которой прикреплен медный кристаллизатор. Он представляет собой трубу диаметром от 150 до 1000 мм и более. Снаружи к трубе приварена рубашка водяного охлаждения, в которой под давлением циркулирует вода. Камера печи имеет патрубок для подсоединения к мощным вакуумным насосам. В верхней части камеры имеется сальни-
...
ковое уплотнение, через которое в печь проходит стальная, полированная водоохлаждаемая штанга — электрододержатель. К концу штанги с помощью специального зажима крепится переплавляемая заготовка — электрод. Электрод может быть круглого или квадратного сечения. Отрицательный полюс от источника постоянного тока при помощи гибких кабелей подводится к электродо-держателю, а положительный полюс—к кристаллизатору при помощи медных шин. Перемещение электродо-держателя вместе с электродом осуществляется электромеханическим приводом с гибкой подвеской на системе тросов. Привод имеет автоматические регуляторы, которые управляют подачей электрода. При включении тока между концом электрода и дном кристаллизатора, на которое укладывается шайба-затравка, чтобы не повредить поддон, зажигается электрическая дуга. Под действием электрической дуги электрод расплавляется. Капли жидкого металла стекают в кристаллизатор и образуют в нем небольшую ванну. По мере расплавления электрода в кристаллизаторе образуется слиток. Металл затвердевает с высокой скоростью благодаря контакту с водоохлаждаемыми стенками кристаллизатора. Вследствие высокой теплопроводности меди и интенсивного ее охлаждения водой поверхностный слой кристаллизатора, контактирующий с жидким металлом, не успевает нагреться до температуры плавления. Благодаря быстрой и направленной кристаллизации слиток вакуумного дугового переплава имеет более благоприятное строение, чем обычный слиток. Поскольку плавку ведут в вакууме (~10~2
...
Для получения металла особо высокой чистоты проводят двойной переплав стали в вакуумной дуговой печи или слитки сначала выплавляют в вакуумной индукционной печи, а затем переплавляют в вакуумной дуговой.
...
Вторую группу вакуумных дуговых печей составляют печи с нерасходуемым электродом. В этих печах электрод изготовляется из вольфрама, он не плавится при процессе. Шихта подается в зону плавления под электрод. Между постоянным электродом и шихтой горит дуга, металл плавится в медном водоохлаждаемом кристаллизаторе. На стенках кристаллизатора, имеющем форму чаши, образуется толстый слой нерасплавляемо-
...
го металла — гарнисаж, который и образует стенки тигля, а в нем наплавляется жидкая ванна. По окончании плавки тигель наклоняют и металл разливают в форму или изложницу, установленную рядом с тиглем. Таким образом производят фасонные отливки из тугоплавких жаропрочных сплавов.
...
Для выплавки особо чистых металлов, стали и сплавов, для получения тугоплавких металлов высокой степени чистоты — молибдена, вольфрама — применяют
...
металла в этих установках заключается в бомбардировке нагреваемого объекта электронным пучком высокой энергии. Наплавле-ние металла производится в водоохлаждае-мый медный кристаллизатор. Плавку ведут в глубоком вакууме.
...
Преимуществами этих печей являются высокая степень рафинирования благодаря высокой температуре, глубокому вакууму, от
...
/ — электронная пушка; 2 — пучок электронов; 3 — переплавляемая заготовка; 4 — ванна жидкого металла; 5 — кристаллизатор; 6 — слнток
...
ниобий). К недостаткам печей относятся: повышенный расход электроэнергии, сложность и дороговизна установок. Принцип работы установки с осевой электроннолучевой пушкой показан на рис. 89: катод — К нагревается от вспомогательного электрода /С2 электронной бомбардировкой. Вспомогательный катод разогревается пропусканием по нему тока. Между основным и вспомогательным электродом прикладывается не-
...
большая разность потенциалов для разгона электронов. Вокруг катода помещается фокусирующий электрод, который имеет слабый отрицательный заряд. Его назначением является фокусирование электронного потока в отверстие анода, предотвращение отклонения электронов от заданного направления.
...
Анод выполняют в виде диаграммы с отверстием, причем анод заземлен, а катод изолирован. Между катодом и анодом прилагается основное разгоняющее напряжение до 30 кВ. Ниже анода располагается трубка лучепровода, вокруг которой расположена фокусирующая система, собирающая пучок электронов в узкий луч и фокусирующая его на нагревательном объекте. Далее следует отклоняющая система, направляющая луч в любое место заготовки или разворачивающая луч по определенной траектории, например по кругу, спирали Архимеда и т. п. Отклоняющая и фокусирующая системы представляют собой электромагнитные катушки, создающие управляемое магнитное поле. Взаимодействие магнитного поля с электронным пучком оказывает нужное воздействие на пучок. Для нагрева и проплавлення шихты равномерно распределяют энергию пучка по нагреваемому концу заготовки или по шихте, загруженной в тигель.
...
Электронная плавильная установка состоит из камеры, внутри которой расположен либо медный водохлаж-даемый кристаллизатор с устройством для вытягивания слитка, либо медная водоохлаждаемая чаша — тигель для плавки в гарнисаже. Разливка осуществляется наклоном'чаши. Плавку ведут при давлении Ю-2—Ю-3 Па. Заготовку круглого или квадратного сечения подают в печь сверху при оси кристаллизатора, либо сбоку горизонтально. На рис. 90 представлена схема крупнейшей в мире печи ЕМО-1200, сконструированной и построенной в ГДР, с пушкой мощностью до 1700 кВт, в которой можно выплавлять слитки массой до 1
...
Разновидностью электроннолучевых установок являются установки с кольцевым катодом (рис. 91). Вольфрамовый кольцевой катод располагается в непосред-
...
ственной близости от переплавляемой заготовки. Катод разогревается током от накального трансформатора до 2000—2500 °С. Фокусирующий электрод-экран направляет поток электронов на заготовку и на ванну металла в
...
/_ рабочая плнта; 2 —шибера; 3 — заготовка; 4 — электронная пушка; 5 — вакуумная камера; 6 — кристаллизатор;
...
кристаллизаторе. Между катодом и заготовкой прикладывается разгоняющее напряжение. Эти установки удобны для выплавки больших слитков, однако вследствие близкого расположения катода к расплавленному металлу на нем осаждаются капли металла и брызги, что приводит к преждевременному выходу катода из строя.
...
Электроннолучевая плавка с успехом применяется для получения слитков стали и тугоплавких металлов высокой степени чистоты. При переплаве вольфрама, ниобия, тантала, молибдена получают содержание углерода, азота, кислорода, менее тысячной доли процента. Благодаря повышению степени чистоты повышается пластичность тугоплавких металлов. Переплав гафния и циркония позволяет значительно уменьшить содержание углерода, водорода, азота, повысить антикоррозионные свойства этих металлов, значительно уменьшить содер-
...
жание таких примесей, как медь, никель, железо. Электроннолучевой переплав может быть использован для получения слитков специальных сталей, предназначенных для изготовления особоважных и точных приборов и деталей, работающих в тяжелых условиях. При переплаве стали происходит значительное очищение ее от свинца, висмута, олова, сурьмы и других примесей цветных металлов, значительно уменьшается содержание неметаллических включений.
...
Методы вакуумной обработки позволяют единовременно обрабатывать под вакуумом сотни тонн стали. Производительность таких установок намного выше любого из способов печной вакуумной метал- „ Л. -
...
за процессом обработки, дозаторы для присадки добавок. После установки в камеру ковша с жидким металлом ее закрывают крышкой и откачивают из камеры воздух до давления 6,5—15,0 Па. При понижении давления из металла выделяются растворенные в нем азот и водород, и, если металл
...
не раскислен, начинает бурно протекать реакция взаимодействия растворенных углерода и кислорода. Сталь, предназначенная для вакуумирования в ковше, не рекомендуется предварительно раскислять кремнием или алюминием. Продолжительность обработки составляет 10—15
...
газация, удаление неметаллических включений. Благодаря перемешиванию металла усредняется химический состав стали и выравнивается температура. Этот метод используется для получения пластичной стали, применяемой для автомобильного листа и для некоторых марок конструкционной и электротехнической стали.
...
Однако применение вакуумирования стали в ковше мало пригодно для повышения степени чистоты спокойной, раскисленной стали, так как большая глубина металла в ковше не позволяет полностью использовать реакции раскисления стали углеродом и дегазацию металла в глубинных слоях.
...
Метод обработки металла в струе при отливке крупных слитков или при переливе из ковша в ковш, стоящий в вакуумной камере, позволяет более эффективно обрабатывать сталь. На рис. 93 представлена схема установки для отливки крупных слитков в вакууме. На крышке вакуумной камеры устанавливают промежуточ-
...
Рис,. 92. Схема вакуумной обработки жидкой стали в ковше
...
ный ковш, вакуум-плотно присоединенный к крышке. Емкость этого ковша составляет 5—10 т. Отверстие между промежуточным ковшом и камерой до начала вакуумной разливки закрывают листом алюминия. Внутрь камеры устанавливают изложницу или пустой ковш. Перед началом разливки в камере создают разрежение.
...
В промежуточный ковш наливают сталь из разливочного ковша и открывают стопор промежуточного ковша. Струя стали прожигает лист алюминия и попадает в вакуумную камеру. В вакууме газы, выделяются из металла, активно идет реакция [С] + + [0]=СО. Выделяющиеся газы разрывают струю стали на мелкие капли, что значительно увеличивает поверхность раздела жидкого металла с газом, а следовательно, повышает эффективность вакуумной обработки. Выделение газов продолжается из стали, налитой в изложницу.
...
отжигу в течение сотен часов, однако полностью опасность появления дефектов, связанных с водородом, не устраняется. Только вакуумная обработка гарантирует устранение этих дефектов.
...
помещается над ковшом с металлом (рис. 94). Снизу камеры имеется патрубок, стенки которого снаружи и внутри защищены огнеупорным материалом. К верхней части камеры подходит вакуумпровод, связывающий камеру с вакуумными насосами. На крышке имеются устройства для введения внутрь камеры легирующих и рас-кислителей. Перед началом вакуумной обработки отверстие патрубка закрывают листом алюминия. В камере
...
Рис. 94. Схема порционного вакуумирования стали по методу
...
создают разрежение. Патрубок погружают в металл. Под действием атмосферного давления сталь затекает внутрь камеры и порция стали, составляющая по массе примерно одну десятую от массы стали в ковше, подвергается вакуумной обработке. Затем камеру поднимают, но так, чтобы конец патрубка не выходил из жидкого металла. При этом часть стали из камеры выливается в ковш. При следующем опускании камеры вниз в нее попадает новая порция металла. Во время вакуумной обработки присаживают порции ферросплавов и легирующих. Металл хорошо перемешивается. Для обеспечения полной дегазации и перемешивания легирующих добавок необходимо 30—60 циклов вакуумной обработки. Таким способом обрабатываются ковши со сталью массой до 400 т.
...
Высокой эффективностью обладает способ циркуляционной вакуумной обработки. Схема установки показана на рис. 95. Жидкая сталь из разливочного ковша по всасывающей трубе поднимается в вакуумную камеру, подвергается воздействию низкого давления и по второй трубе стекает в ковш. Камера представляет собой цилиндрический сосуд, в нижней части которого имеются две трубы, футерованные огнеупорными изделиями. При помощи вакуумпровода она подсоединена к откачной системе. Перед началом вакуумной обработки создают
...
вается и располагается над уровнем металла в ковше. После опускания трубы погружаются в металл, и под действием атмосферного давления сталь поднимается по обеим трубам в камеру. В одну из труб на некотором расстоянии от уровня шлака подают по трубе аргон.
...
Пузыри аргона поднимаются в жидкой стали в сторону вакуумной камеры, где поток пузырей аргона создает необходимое добавочное усилие, которое вызывает движение стали по этой трубе. Таким образом возникает непрерывная циркуляция стали. По одной трубе металл входит в камеру, по другой он сливается в ковш. За время пребывания в установке сталь подвергается действию вакуума и дегазируется. По ходу вакуумной обработки присаживают раскислители и легирующие, которые хорошо перемешиваются в объеме жидкого металла. Количество аргона, используемого для транспортировки стали невелико и составляет 5—10 % от общего количества газа, выделяющегося из стали в результате вакуумирования. Скорость подъема стали в трубе достигает 5 м/с, поэтому втекающая в камеру струя металла фонтанирует на высоту до 1 м, что способствует эффективной обработке стали. Продолжительность дегазации зависит от массы металла в ковше. Для обработки 100-т ковша требуется 20—30 мин. Во время вакуумной обработки температура металла снижается на 30—40 °С. Для компенсации потери тепла камеру перед обработкой прогревают и перегревают сталь перед выпуском из печи.
...
Вакуумирование проводят в ковше из немагнитной стали, установленном в индукторе. Верхняя часть ковша имеет, фланец для герметичного соединения с вакуумной крышкой Jpnc. 96). Крышка патрубком соединяется с вакуумной системой. На одном стенде этой установки расположен свод с тремя электродами, имеется соответствующее электрическое оборудование дуговой печи. Сталь выплавляют в дуговой печи без восстановительного периода. Из легирующих вводят только молибден и никель, контролируют содержание углерода. Шлак перед выпуском удаляют. Сталь выпускают в ковш, который устанавливают в индуктор, закрывают крышкой и вакуумируют. За время вакуумной обработки сталь остывает на 80 °С. В конце дегазации присаживают легирующие. Вакуумную крышку отводят в сторону и ковш
...
накрывают сводом с электродами. Включают ток и нагревают металл дугами в течение часа. В этот же период, если необходимо, обрабатывают металл порошками, корректируют химический состав. По достижении нужной температуры и со
...
става снимают свод. Ковш вынимают из индуктора и отправляют на разливку. Этот метод повышает степень чистоты стали и увеличивает производительность дуговых печей.
...
/ — вакуумпровод; 2 — вакуумная крышка — свод; 3 — ковш из немагнитной стали; 4 — индуктор; 5 — водоохлаждаемыи затвор; 6 — свод с электродами
...
ионизированного газа. Рассмотрим один из вариантов плазматрона (рис. 97). Он состоит из внутреннего стержня — электрода — и наружного электрода, расположенного соосно с внутренним, имеющим форму сопла. При постоянном токе внутренний электрод служит катодом, а сопло — анодом. Поток газа, подаваемый в камеру плазматрона, выдувает дугу, горящую между катодом и анодом в сопловое отверстие наружу. Плазменная дуга направляется на нагреваемый объект. Электрический разряд между катодом и анодом ионизирует газ, образуется низкотемпературная плазма с температурой до 30000 К. Газ нагревается внутри канала сопла и с большой скоростью вырывается из сопла в виде факела. Стенки сопла изолированы от плазмы тонким слоем холодного неионизиро-ванного газа, который служит также электрическим изолятором.
...
В качестве плазмообразующих газов используют двухатомные газы с высокой теплопроводностью: аргон, гелий, водород, азот, а также водяной пар.
...
В другом варианте плазматрона анодом является сам нагреваемый объект. Плазменная струя, подведенная к нагреваемому объекту, позволяет возбудить дугу между внутренним электродом плазматрона и изделием. Дуга плазматрона имеет большую плотность газа и стабильность горения, чем свободная дуга. Катод плазматрона делают из вольфрама, а анод — из кованой меди или кольцевых вставок из вольфрама, молибдена или тантала.
...
нейтральная атмосфера с небольшим положительным давлением, исключающим подсос атмосферного воздуха. Дуга в плазменной печи горит стабильно, без коротких замыканий и толчков тока. Сопло плазматрона утоплено в свод, что обеспечивает создание длинной дуги. В на-
...
чале плавки дуга прожигает в шихте колодец и скрывается в нем. Плазменно-дуговые печи с керамической футеровкой работают бесшумно, практически без пыле-и газовыделений. Поскольку в печи создается нейтральная атмосфера, то это обеспечивает благоприятные условия выплавки сложнолегированных сталей и сплавов, при плавке которых на воздухе происходит значительное окисление их составляющих. Легирующие присадки полностью усваиваются металлом, в стали плазменной плавки меньше неметаллических включений, растворенных газов. В настоящее время работают такие печи емкостью от одной до 30 т.
...
Разновидностью плазменно-дугового переплава является наплавление слитка в медный водоохлаждаемый кристаллизатор. Схема такой печи представлена на рис. 99. Заготовка подается в камеру печи специальным механизмом. Она расплавляется двумя плазматронами.
...
Наплавляемый металл стекает в кристаллизатор и по-мере наплавленйя слиток вытягивается. Процесс напла-вления происходит непрерывно. В этих печах могут переплавляться как целые штанги, так и заготовки, набранные из прутков, мелкого профиля, листовых отходов проката. Слитки, полученные в плазменно-дуговых печах, имеют высокое качество поверхности и пониженное содержание неметаллических включений.
...
Одним из наиболее эффективных методов повышения качества стали является разработанный в Институте электросварки им. Е. О. Патона метод электрошлакового переплава (ЭШП). В этом способе расходуемый электрод переплавляют в водоохлаждаемом кристаллизаторе под слоем шлака. Особенностью. ЭШП является то, что это бездуговой процесс. Жидкий электропроводный шлак при прохождении тока нагревается до 2000 °С, что обеспечивает плавление электрода, погруженного в
...
В настоящее время методом ЭШП выплавляют слитки массой до 60 т различного сечения: круглые, квадратные, прямоугольные для производства листа. Разработаны конструкции ЭШП для выплавки полых слитков—
...
гильз, которые используют для производства труб. Кроме однофазных печей, в СССР созданы трехфазные печи, в которых в одном кристаллизаторе переплавляют •одновременно три электрода.
...
Основную роль в получении высококачественного металла при ЭШП играет шлак. Наиболее распространенным является шлак АНФ-6, состоящий из 70 % СаР2 и 30 °/о
...
Для процесса ЭШП характерна большая поверхность раздела металла и шлака вследствие образования пленки жидкого металла на конце электродов, капель металла, стекающих с конца электрода и поверхности самой ванны. В процессе ЭШП создаются самые благоприятные условия для удаления серы: безжелезистый шлак, высокая температура, малая вязкость и большая поверхность контакта с металлом. Удаление серы из шлака происходит путем ее окисления на поверхности шлаковой ванны кислородом воздуха по реакции: (5)+02=502. После ЭШП содержание серы в стали снижается до 0,001 %.
...
Существенным является и очищение металла от оксидных неметаллических включений, которые адсорбируются и частично растворяются в шлаке. В результате ЭШП содержание неметаллических включений снижается в 2—2,5 раза. Общим результатом рафинирования металла является повышение его качества. Особенно заметно возрастает качество подшипниковых сталей. Полностью устраняется брак тяжелонагруженных авиационных подшипников, повышается их надежность и долговечность в эксплуатации. Методом ЭШП получают стали для дисков и лопаток газотурбинных авиационных двигателей, газовых турбин, электро-и парогенераторов, прокатных валков и других деталей различного оборудования, работающих в сложных условиях. Метод ЭШП широко распространен в СССР и за рубежом.
...
(УНРС). Слиток является конечной продукцией сталеплавильного цеха. Твердые слитки отправляются в прокатные или кузнечные цехи для дальнейшего передела в сортовой прокат. Разливка стали является важной стадией сталеплавильного производства. В настоящее время сталь отливают тремя способами: сверху, сифоном или на УНРС.
...
Г~Этот способ применяется в основном для разливки мартеновской и конвертерной стали в слитки массой до 25 т для прокатки на станах и кузнечные слитки массой до 300 т. Схема разливки стали сверху представлена на рис. 101. Сталь из ковша раз
...
ливается в одну, а при наличии двух стопоров в ковше — сразу в две изложницы. После наполнения изложниц стопор ковша закрывают и краном ковш перевозится к следующим изложницам. Разливку стали производят в разливочном пролете сталеплавильного цеха, непосредственно примыкающем к печному пролету, в котором работают мартеновские или электродуговые печи или конвертеры. (Изложницы в литейный пролет подают на разливочных платформах составом. На одном составе обычно располагают столько изложниц, чтобы в них можно было разлить всю сталь, выплавленную в печи. В некоторых случаях разливку производят через промежуточную емкость, которую устанавливают между ковшом и изложницами. Эта емкость имеет два—четыре стопора и
...
(УНРС). Слиток является конечной продукцией сталеплавильного цеха. Твердые слитки отправляются в прокатные или кузнечные цехи для дальнейшего передела в сортовой прокат. Разливка стали является важной стадией сталеплавильного производства. В настоящее время сталь отливают тремя способами: сверху, сифоном или на УНРС.
...
Сравнение этих двух способов разливки стали между собой показывает, что разливка сверху имеет следующие преимущества перед разливкой сифоном: 1) простую подготовку оборудования; 2) отсутствие расхода металла на литники (металл, застывший в каналах сифонных проводок и в центровой, который приходится отправлять снова на переплавку).
...
Сифонная разливка по сравнению с разливкой сверху имеет следующие преимущества: 1) позволяет одновременно отливать большое количество слитков, что сокращает продолжительность разливки; 2) поверхность слитка получается более гладкой, так как отсутствует разбрызгивание стали при падении струи в изложницу с большой высоты и заплескивание стенок изложницы, металл в изложнице поднимается спокойно; 3) поверхность стали, поднимающейся в изложнице, доступна для наблюдения, а скорость наполнения изложницы может быть значительно меньше, чем при отливке сверху.
...
К недостаткам отливки стали сверху относится невысокое качество поверхности слитка, так как застывшие на стен- рис ю2. Ставка для разливки
...
расплавляются поднимающейся сталью. Они образуют иа поверхности слитка грубые плены, которые приходится зачищать при подготовке слитка к прокатке. К недостаткам сифонной разливки относятся более сложная подготовка оборудования, дополнительный расход металла на литники (до 1,3 %).
...
Сталеразливочный ковш. Устройство ковша показано на рис. 103. Ковш—это емкость, в которую выпускают сталь из печи. Он может вмещать до 480 т стали. Кожух ковша из стального листа толщиной до 30 мм расширяется кверху. Изнутри ковш футерован листовым асбестом и двумя—тремя слоями огнеупорного шамотного кирпича. Футеровка может быть монолитной, выполняемой методами литья, торкретирования, пескометания. В этих случаях устраняется ручной труд по кирпичной кладке. Выпуск стали из ковша производят через огнеупорный стакан, который устанавливают в днище ковша. Стакан представляет собой усеченный конус с отверстием для прохода стали. Диаметр отверстия в зависимости от размера ковша изменяется от 50 до 120 мм. Для закрывания и открывания отверстия стакана служит стопор. Стопор представляет собой металлический стержень, защищенный от жидкой стали надетыми на него шамотными трубками. Снизу на стержень навинчивается огнеупорная пробка, сферическая поверхность которой притирается к вогнутой поверхности стакана так, чтобы в закрытом положении сталь не могла пройти между
...
Сравнение этих двух способов разливки стали между собой показывает, что разливка сверху имеет следующие преимущества перед разливкой сифоном: 1) простую подготовку оборудования; 2) отсутствие расхода металла на литники (металл, застывший в каналах сифонных проводок и в центровой, который приходится отправлять снова на переплавку).
...
пробкой и стаканом. Стопор и стакан служат только одну разливку и их устанавливают заново перед каждой плавкой. Футеровка ковш» выдерживает 10—20 плавок. Для выпуска стали из ковша стопор немного приподнимают, и в образовавшийся кольцевой зазор между
...
сталь, которая плотной струей падает вниз в изложницу или-в центровую. Для подъема стопора или для его опускания служит стопорный механизм. Разливщик вручную, надавливая иа рычаг, управляет разливкой металла. Применяется также дистанционная разливка, вместо рычага устанавливают гидравлический или электромеханический привод управляемый с пульта разливки. Стопорное хозяйство в сталеплавильных цехах при большом объеме разливаемой стали требует ввимания и затрат труда, При длительной разливке стопор иногда становится причиной аварий.
...
ное устройство заменяют шиберным затвором, схема которого показана иа рис. 104. Сущность его заключается в том, что иа днище ковша
...
устанавливают приспособление со скользящим затвором. Основной узел состоит из двух огнеупорных плит, плотно пришлифованных друг к другу и смазанных графитовой смазкой. Одна плита неподвижна, другая может совершать возвратно-поступательное движение с помощью гидравлического масляного привода. Шиберный затвор может быть полностью закрыт, а при сдвигании в сторону открывает проход для стали в разливочный стакан. Затвор управляется разливщиком дистанционно с пульта разливки. Через одно устройство могут быть разлиты три — четыре плавки. После разливки сливают шлак и, если в каналах затвора остался металл, то его выжигают кислородом. Перед заполнением ковша сталью стакан шибера заполняют кварцевым песком, а перед началом разливки затвор открывают иад пустой емкостью и выпускают в нее песок и немного стали, после чего приступают к нормальной разливке.
...
Изложницы для разливки стали. Изложницы для отливки стали в основном изготавливают из чугуна. Размеры изложниц зависят от массы слитков, которая изменяется от нескольких сотен кг до 300— 400 т. Масса слитка и его размеры определяются назначением слитка, мощностью прокатного и кузнечно-прессового оборудования, составом стали. В соответствии с размерами слитка применяют и различные изложницы. Изложница представляет собой стакаи с глухим дном или без дна. Поперечное сечение изложницы может быть самым различным. На рис. 105 представлены формы поперечного сечеиия
...
пробкой и стаканом. Стопор и стакан служат только одну разливку и их устанавливают заново перед каждой плавкой. Футеровка ковш» выдерживает 10—20 плавок. Для выпуска стали из ковша стопор немного приподнимают, и в образовавшийся кольцевой зазор между
...
изложниц. Квадратные слитки используют для производства сортового проката — уголка, двутавровых балок, рельсов, квадратной и круглой заготовки для машиностроения и т. п. Прямоугольный слиток с отношением ширины к толщине 1,5—3,0 направляют на слябинги для проката на лист. Слитки круглого сечения используют для изготовления труб, бандажей, колес; многогранные слитки — для кузнечных поковок.
...
Изложницы могут иметь расширение кверху или книзу. Форма продольного сечеиия зависит от сорта стали. Как правило, спокойные стали отливают в изложницы, расширяющиеся кверху, используя иногда изложницы, расширяющиеся книзу. Такие изложницы не имеют дна. Нижней, отторцованной плоскостью их устанавливают на поддон, который и образует дно изложницы. После затвердевания слнтка при помощи крана снимают изложницу со слитка.
...
/ — гнездовой кирпич; 2— разливочный стакан; 3— донная неподвижная плита; 4 — подвижная плита шибера; 5 — стопорный стакан; 6 — шток гидравлического цилиндра
...
а — квадратный слиток с выпуклыми гранями; б — то же, с пряными гранями; в — то же, с вогнутыми гранями; г — круглый слиток; д, е — слиток с волнистыми гранями
...
Для разливки стали сифоном в дне изложницы имеется отверстие для вставки шамотного стакана. При разливке сверху в отверстие вставляют чугунный вкладыш. Конусность стенок изложниц выбирают в пределах от 3 до 6 % для спокойной стали и до 1,3% для кипящей.
...
Высота изложниц в зависимости от размера и сорта стали в 2— 2,5 раза больше диаметра, а отношение массы изложницы к массе слитка равно 0,8^2. Изложница выдерживает от 60 до 100 разливок.
...
Прибыльные надставки. Для образования прибыльной—головной— части слитка, в которой концентрируется усадочная раковина, служат прибыльные надставки. Надставка представляет собой чу-
...
изложниц. Квадратные слитки используют для производства сортового проката — уголка, двутавровых балок, рельсов, квадратной и круглой заготовки для машиностроения и т. п. Прямоугольный слиток с отношением ширины к толщине 1,5—3,0 направляют на слябинги для проката на лист. Слитки круглого сечения используют для изготовления труб, бандажей, колес; многогранные слитки — для кузнечных поковок.
...
гунный корпус квадратного или круглого сечения, который устанавливается сверху на изложнице. Изнутри надставка футеруется шамотным кирпичом или обмазывается огнеупорной массой. Применение иадставок-утеплителей уменьшает теплоотвод от головной части» слитка, что обеспечивает более длительное затвердевание этой части и позволяет сконцентрировать в головной части всплывающие из тела слитка газовые пузыри, неметаллические включения и усадочную раковину. Часто утепление головной части слитка осуществляется керамическими плитами. В этом случае обходятся без прибыльных надставок.
...
Прибыльную часть слитка при прокате отрезают, направляя на переплав. В зависимости от размера, конфигурации слитка, марки стали и ее назначения головная обрезь составляет 12—20 % от массы слитка.
...
Перед разливкой стали изложницы очищают изнутри от остатков металла и при необходимости охлаждают в бессейнах с водой до 80—100 °С. Затем изнутри стенки изложниц покрывают смазкой — каменноугольным лаком, лакойлем, порошкообразным графитом, и т. п. Смазка предотвращает прилипание брызг металла к стенкам и приваривание слитка. При разливке стали смазка сгорает с выделением большого количества восстановительного газа, который заполняет полость изложницы, вытесняя воздух, и тем самым предохраняет сталь от окисления.
...
Подготовленные изложницы устанавливают на поддоны и собранные кусты изложниц или отдельные изложницы продувают сжатым воздухом для очистки от остатков огнеупорных материалов, использованных при подготовке изложниц. Готовые к разливке изложницы или прибыльные надставки накрывают листами железа.
...
После выпуска стали из печи в ковш производят выдержку металла в ковше, необходимую для всплывания неметаллических включений.
...
Температура металла в ковше снижается на 5—10 °С. Начинают разливку при температуре стали на 90—120 °С выше температуры плавления при сифонной разливке и на 60—100 °С при разливке сверху. Температура стали при разливке влияет на качество слитка. Слишком горячая сталь дольше затвердевает в изложнице н это ведет к развитию химической неоднородности слитка, появлению трещин на поверхности слитка, увеличению содержания газов, которые сталь поглощает из атмосферы. Слишком холодный металл более вязок, что затрудняет всплыванне неметаллических включений в слитке и вызывает развитие осевой пористости и рыхлости. При сифонной разливке холодной стали на поверхности слитка возникают завороты корочки.
...
Температура стали определяет скорость разливки; горячую сталь необходимо разливать медленно, холодную — быстро. При разливке со слишком большой скоростью увеличивается количество продольных трещин на поверхности слитка. При медленной разливке корочка, которая образуется на поверхности жидкой стали в изложнице, заворачивается потоками стали вглубь, в тело слитка, что приводит к образованию подкорковых дефектов. Скорость разливки зависит от состава стали и массы слитка; она оценивается по скорости подъема стали в изложнице и может изменяться от 40 мм/мин до 2 м/мин для кипящей стали. По ходу заполнения изложницы скорость раз-
...
гунный корпус квадратного или круглого сечения, который устанавливается сверху на изложнице. Изнутри надставка футеруется шамотным кирпичом или обмазывается огнеупорной массой. Применение иадставок-утеплителей уменьшает теплоотвод от головной части» слитка, что обеспечивает более длительное затвердевание этой части и позволяет сконцентрировать в головной части всплывающие из тела слитка газовые пузыри, неметаллические включения и усадочную раковину. Часто утепление головной части слитка осуществляется керамическими плитами. В этом случае обходятся без прибыльных надставок.
...
ливки изменяется. Низ слитка отливают медленно, затем скорость разливки увеличивают, а прибыльную часть заполняют с уменьшенной скоростью, что способствует выводу усадочной раковины в головную часть слитка. При разливке стали сифоном скорость наполнения тела слитка зависит от поведения стали в изложнице. Стараются вести разливку так, чтобы между корочкой стали на поверхности слитка и стенками изложницы оставался рант чистого металла. При приближении корочки к стенке изложницы и ее подворачивании в жидкую сталь скорость разливки увеличивают. После наполнения изложницы спокойной сталью поверхность слитка в изложнице засыпают теплоизолирующей смесью или термическими смесями, которые сохраняют тепло в головной части слитка. Важной задачей разливки является предохранение жидкой стали от окисления и насыщения ее газами при разливке. Рассмотрим некоторые способы защиты стали от окисления.
...
Разливка в атмосфере нейтрального газа — аргона. Это дорогой, но и наиболее эффективный метод защиты стали. Он может быть использован при отливке дорогих, легированных сталей. При этом либо всю изложницу помещают в камере, наполняемой аргоном, либо струю аргона подают так, чтобы она окружала струю стали и наполняла внутреннюю полость изложницы.
...
Разливка с деревянными рамками. На дно изложницы перед разливкой укладывают деревянную рамку. При заполнении изложницы сталью рамка всплывает и постепенно сгорает. Образующиеся при горении дерева газы предохраняют поверхность стали от окисления.
...
Разливка под слоем жидкого шлака. Это очень эффективный способ защиты стали. Перед разливкой в изложницу кладут брикет или порцию порошка, состоящую из марганцевой руды, селитры, алюминия, магния, плавикового шпата, силикатного стекла, доменного шлака. При заполнении изложниц сталью брикет плавится, а его горючие составляющие возгораются. При этом поверхность слитка сверху и по стенкам изложницы покрывается слоем жидкого шлака, а газообразные продукты сгорания оттесняют воздух из изложницы. Кроме того, сгорание смеси дает дополнительное тепло, которое обеспечивает необходимую скорость затвердевания прибыльной части. Этот способ значительно улучшает качество поверхности слитка, уменьшается брак слитка и проката, отходы стали при зачистке слитков.
...
Слитки, отлитые в изложницы, после соответствующей обработки поверхности направляются в прокатные цеха на мощные обжимные стаиы — блюминги и слябинги. От каждого слитка после его обжатия отрезается прибыльная часть, которая возвращается назад в плавильные печи. Процесс разливки требует больших затрат труда для подготовки изложниц, раздевания слитков и т. п. Прогрессивным способом разливки стали является разливка на машинах непрерывного и полунепрерывного литья, которые позволяют получать из одной плавки непрерывную стальную заготовку, разрезаемую тут же на машине на мерные длины. Разливка на УНРС по сравнению с обычной разливкой имеет следующие преимущества:
...
1) значительно уменьшаются отходы металла на головную об-резь с 12—20 до 4—5 %. Выход годного металла повышается благодаря сокращению отходов от зачистки слитков;
...
ливки изменяется. Низ слитка отливают медленно, затем скорость разливки увеличивают, а прибыльную часть заполняют с уменьшенной скоростью, что способствует выводу усадочной раковины в головную часть слитка. При разливке стали сифоном скорость наполнения тела слитка зависит от поведения стали в изложнице. Стараются вести разливку так, чтобы между корочкой стали на поверхности слитка и стенками изложницы оставался рант чистого металла. При приближении корочки к стенке изложницы и ее подворачивании в жидкую сталь скорость разливки увеличивают. После наполнения изложницы спокойной сталью поверхность слитка в изложнице засыпают теплоизолирующей смесью или термическими смесями, которые сохраняют тепло в головной части слитка. Важной задачей разливки является предохранение жидкой стали от окисления и насыщения ее газами при разливке. Рассмотрим некоторые способы защиты стали от окисления.
...
промежуточного устройства расположен медный водоохлаждаемый кристаллизатор, форма которого соответствует форме получаемой стальной заготовки. Перед началом разливки в
...
Схема УНРС радиального типа представлена на рис. 107. Разливку осуществляют через дугообразный кристаллизатор, далее слиток попадает в
...
На УНРС криволинейного типа перемещение слитка происходит, по дуге переменного радиуса кривизны так, что плавное разгибание слитка с жидкой сердцевиной начинаетси в зоне вторичного охлаждения; окончательное разгибание происходит в
...
По степени раскислениости все стали можно разделить на три группы (кипящая, спокойная и полуспокойная). Кипящую сталь выплавляют обычно в
...
промежуточного устройства расположен медный водоохлаждаемый кристаллизатор, форма которого соответствует форме получаемой стальной заготовки. Перед началом разливки
...
реакции взаимодействия растворенных кислорода и углерода [С]+ +[0]=СО в сторону образования. СО. Протеканию этой реакции •способствует также кристаллизация металла. Металл в изложнице закипает, так как происходит бурное выделение пузырей СО. Благодаря протеканию этой реакции металл раскисляется углеродом, содержание кислорода в нем уменьшается до допустимых пределов. Однако не все пузыри газа успевают выделиться из стали, застывающей в изложнице. Структура слитка получается пузыристой. Но так как поверхность пузырей не окислена, то при прокатке слитков при обжиме металла пузыри свариваются и получается плотный металл. Кипящая сталь обладает высокой пластичностью, потому что для ее раскисления ие применяют раскислители, которые приводят к образованию нерастворимых неметаллических окисных включений, отрицательно влияющих на свойства металла.
...
Спокойная сталь. Простая углеродистая, низколегированная и легированная сталь, перед выпуском из печи или в ковше перед разливкой обязательно раскисляются присадкой ферросилиция, ферромарганца и алюминия. Кислород связывается в оксиды, образуемые раскислителем, и при заливке стали в изложницу кипения не происходит, в связи с отсутствием свободного кислорода, необходимого для протекания реакции взаимодействия углерода с кислородом. Слитки застывают спокойно и имеют плотную структуру. По ряду своих свойств спокойная сталь значительно превосходит кипящую,
...
Полуспокойная сталь. Эту сталь частично раскисляют перед разливкой. Кипение в изложнице хотя и имеет место, но протекает более спокойно, слитки получаются более плотными, чем слитки кипящей стали. В последнее время наметилась тенденция к увеличению выпуска полуспокойной стали, которая, обладая в основном свойствами спокойной стали, дешевле ее. Но производство такой стали требует более точной технологии раскисления.
...
Сталь затвердевает в изложнице в форме кристаллов древовидной формы — дендритов. Сначала возникает основная ось дендрита — ствол. Затем перпендикулярно стволу растут оси второго порядка — ветви дендрита. Перпендикулярно ветвям возникают и развиваются оси третьего порядка. Все они постепенно утолщаются, жидкий металл превращается в твердый. Тепло при кристаллизации слитка в изложнице отводится в направлении массивных стенок изложницы и «е дна. Оси дендритов растут в направлении, противоположном отводу тепла.
...
Структура слитка спокойной стали (рис. 108). При заполнении изложницы жидким металлом на стеиках и дне изложницы с большой скоростью образуется тонкий слой (6—15 мм) мелких кристаллов, ориентированных в разные стороны — корочка. В дальнейшем скорость отвода тепла снижается, что способствует росту кристаллов. Эти кристаллы растут перпендикулярно стенкам изложницы. Образуется зона столбчатых кристаллов крупного размера. По мере роста крупных дендритов направленный теплоотвод в центральных частях слитка ослабевает и в его центре кристаллы растут в разных «аправлениях и имеют большие размеры, так как скорость кристаллизации невелика. Появляется центральная зона крупных разноори-
...
реакции взаимодействия растворенных кислорода и углерода [С]+ +[0]=СО в сторону образования. СО. Протеканию этой реакции •способствует также кристаллизация металла. Металл в изложнице закипает, так как происходит бурное выделение пузырей СО. Благодаря протеканию этой реакции металл раскисляется углеродом, содержание кислорода в нем уменьшается до допустимых пределов. Однако не все пузыри газа успевают выделиться из стали, застывающей в изложнице. Структура слитка получается пузыристой. Но так как поверхность пузырей не окислена, то при прокатке слитков при обжиме металла пузыри свариваются и получается плотный металл. Кипящая сталь обладает высокой пластичностью, потому что для ее раскисления ие применяют раскислители, которые приводят к образованию нерастворимых неметаллических окисных включений, отрицательно влияющих на свойства металла.
...
ентированных кристаллов. В нижней части слитка образуется зона средних разноориентированных кристаллов (конус осаждения). Эта зона образуется в результате опускання на дно зародившихся в жидкой стали кристаллов и обломков растущих дендритов.
...
В верхней, головной части слитка образуется усадочная раковина, причиной появлення которой служит усадка стали при затвер-
...
ентированных кристаллов. В нижней части слитка образуется зона средних разноориентированных кристаллов (конус осаждения). Эта зона образуется в результате опускання на дно зародившихся в жидкой стали кристаллов и обломков растущих дендритов.
...
лические включения, частицы шлака, газовые пузыри. Часть слитка, в которой появляется усадочная раковина, отрезают при прокатке.
...
Размер и глубина залегания усадочной раковины зависит от соотношения поперечных и продольных размеров слитка. При повышении температуры разливки объем усадочной раковины увеличивается.
...
Для уменьшения объема усадочной раковины и максимальной концентрации ее в верхней, головной части слитка принимают различные методы, направленные в основном на обогрев головной части слитка. На изложницу ставят прибыльные утепленные надставки, в верхнюю часть изложниц вставляют керамзитовые или картонные плиты, засыпают головную часть слитка экзотермическими смесями или теплоизоляционными порошкообразными смесями. Все это позволяет уменьшить головную обрезь слитка и тем самым повысить выход годного металла^/
...
лические включения, частицы шлака, газовые пузыри. Часть слитка, в которой появляется усадочная раковина, отрезают при прокатке.
...
Химический состав стального слитка в различных его частях неоднороден. Неоднородность (ликвация) возникает при затвердевании слитка. Содержание примесей (серы, фосфора, кислорода и др.) и основных элементов (углерода, хрома) может различаться в несколько раз. Если в среднем в печи получают сталь, удовлетворяющую по своему химическому составу требованиям ГОСТов, то отдельные части слитка, а следовательно н изделий, которые будут получены из него, при последующей переработке могут иметь содержания серы, фосфора, превышающие в несколько раз допустимый предел, что приведет к разрушению деталей, к низким механическим свойствам. Вследствие ликвации углерода или легирующих компонентов в металле могут образоваться зоны с нехваткой этих составляющих, что приведет к снижению его свойств.
...
Ликвация может быть дендритной и зональной. Дендритная ликвация возникает в пределах одного кристалла. Она появляется вследствие того, что сначала кристаллизуется более чистый металл — главные оси дендрита становятся более чистыми, а потом затвердевает более загрязненный металл. Во вторичных осях и осях третьего и четвертого порядка содержание примесей может быть значительно больше: серы — в 2 раза, фосфора — в 1,2 раза, углерода — в 0,6 раза и т. п.
...
Большую опасность вызывает зональная ликвация, т. е. различный химический состав слитка в разных его частях. Причинами появления зональной ликвации являются: избирательная кристаллизация, т. е. затвердевание в первую очередь чистого металла; перемещение в результате диффузии и с потоками металла примесей из одной части' слитка в другую; всплывание загрязненного металла, имеющего меньшую плотность по сравнению с чистым металлом, в верхние области слитка. В слитках спокойной стали более грязным является металл прибыльной и подприбыльной части. Содержание серы, фосфора и углерода возрастает в головной части от поверхности к оси слитка. Внизу слитка, наоборот, содержание этих примесей убывает по направлению к центральной части. Развитию зональной ликвацни способствует увеличение массы слитка, высокая температура разливки стали, повышенное содержание водорода, встряхивание слитка при его затвердевании. Поэтому не рекомендуется двигать составы с налитыми изложницами до тех пор пока не произойдет полное затвердевание стали.
...
В слитках кипящей стали зональная ликвация выражена значительно сильнее, чем в слитках спокойной стали, вследствие более интенсивного движения металла при его кристаллизации. В головной части слитков кипящей стали содержание серы может быть в восемь, фосфора в пять, а углерода в три раза выше среднего содержания. Для подавления ликвации в кипящей стали рекомендуется раньше прекращать кипение стали. Для этого через 1—1,5 мни после заполнения изложницы производят «закупоривание» слитка. Химическое закупоривание осуществляют присадкой алюминия, что приводит к остановке кипения, вследствие чего ликвация уменьшается. Такой же эффект дает накрывание изложницы после заливки кипящей стали массивными чугунными крышками — механическое закупоривание. Скопление примесей в слитке кипящей стали возрастает от поверхности к середине и к верхней части. Максимальное загрязнение в осевой части слитка на расстоянии 5—15 % от верха слитка.
...
Кроме рассмотренных выше усадочной раковины и ликвации имеют место следующие пороки.
...

Зварювальні матеріали
Контактная сварка
Термическая обработка в машиностроении: Справочник
Металлургия черных металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Металлургия черных металлов