ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

Сталеразливочный ковш

Ковш, в который выпускают металл из сталеплавильного агрегата после окончания плавки, служит для разливки ста­ли в изложницы или на установках непрерывной разливки, а в последние годы зачастую и для проводимой перед разлив­кой внепечной обработки жидкого металла.

На рис. 156 показан сталеразливочный ковш, оборудован­ный двумя стопорами 4 (двухстопорный ковш); часто приме­няют также одностопорные ковши. Ковш представляет собой выполненный из стальных листов футерованный сосуд, имею­щий форму усеченного конуса, расширяющегося кверху. Кожух ковша изготавливают сварным из стальных листов толщиной до 30 мм. К кожуху крепят две цапфы 1, для чего служит привариваемый к кожуху снаружи цапфовый пояс из двух кольцевых ребер 5 и двух групп поперечных и продольных ребер жесткости 2. За цапфы ковш захватывают крюками мос­тового крана, который транспортирует ковш и удерживает его над изложницами во время разливки.

Вместимость ковшей по массе жидкой стали изменяется в
пределах от 5 до 480 т. Ковши, предназначенные только для
разливки, должны помимо жидкой стали вмещать немного
(2—3 % от массы жидкой стали)
сливаемого из печи шлака, ко­
торый предохраняет металл от
быстрого охлаждения во время
разливки. Лишний шлак, попа­
дающий в ковш из печи, выте­
кает через носок 3 (рис.156).
Основные размеры некоторых
ковшей приведены в табл. 12.
Отношение диаметра кожуха к
высоте находится в пределах ₂^/
0,75—0,90; конусность стен
составляет 3—3,5 %. '

Размеры сталеразлавочных ковшейi

При внепечной обработке стали объем ковша должен быть несколько большим в связи с возможным бурлением и вспени­ванием металла в процессе обработки; над уровнем металла в ковше необходим свободный объем высотой 300-500 мм.

Для разливки стали из ковша по изложницам служит ста­кан со стопором или шиберным (скользящим) затвором.

Стакан и стопор. Стакан, через который жидкая сталь вытекает из ковша, вставляют в днище ковша в специальный гнездовой кирпич (см. рис.157, 6, в); иногда вместо гнездового кирпича делают набивное гнездо, заполняя зазор между стаканом и футеровкой днища огнеупорной массой. Стакан имеет форму усеченного конуса с отверстием для струи жидкого металла. Обычно это отверстие имеет круглое сечение, его диаметр ("диаметр стакана") составляет 25—120 мм, высота стаканов в зависимости от емкости ковша равна 120—440 мм. Наибольшее распространение получили стаканы из магнезита и шамота. В ковшах большой емкости применяют магнезитовые стаканы, так как в процессе раз­ливки они размываются металлом медленнее шамотных. В больших ковшах применяют сужающиеся книзу стаканы, кото­рые устанавливают изнутри ковша (см. рис. 157, в), в ма­лых ковшах — сужающиеся кверху, которые вставляют и зак­репляют с помощью упорной шайбы снаружи ковша (см. рис.157, б).

Стопор служит для закрывания и открывания отверстия стакана. Он представляет собой (см. рис. 157, в) металли­ческий стержень диаметром 40-60 мм, защищенный от воздей­ствия жидкой стали и шлака шамотными трубками (катушка­ми). Нижний конец стержня имеет нарезку, на которую на­винчивают огнеупорную пробку 15 (см. рис. 157, в) обычно из высокоглиноземистого шамота. При длительной разливке

Рис. 157. Стопорный механизм (а) и установка в сталеразливочном ковше (б, в):

1 — стопор; 2 — вилка; 3 — пол­зун; 4 — направляющая; 5 — рычаг; 6 — пружина; 7,8 — арматурный и рабочий слои футеровки соответст­венно; 9 — стакан; 10 — футеровка дна ковша; 11 — гнездовой кирпич; 12 — упорная шайба; 13 — стер­жень; 14 — шамотная трубка; 75 — пробка

стержень стопора теряет прочность и может изгибаться, по­этому иногда применяют воздухоохлаждаемые стопоры. В этом случае стержень стопора делают полым; в полость вставляют трубку, через которую подают сжатый воздух. Двухстопорные ковши (см. рис. 156) применяют при разливке сверху; одно­временное наполнение двух изложниц позволяет существенно сократить длительность разливки.

Для подъема и опускания стопора служит стопорный ры­чажный механизм (см. рис.157, а). Ползун с вилкой и за­крепленным в ней стопором перемещают с помощью рычага 5 вручную, а иногда дистанционно посредством гидравлическо­го или механического привода.

Стакан и стопор служат одну разливку, после чего их заменяют. Перед установкой в ковш набранный стопор тща­тельно просушивают.

Шиберный затвор крепят к кожуху днища ковша под разли­вочным стаканом, вставляемым с наружной стороны ковша.

Одна из конструкций шиберного затвора показана на рис.158. Он включает неподвижный корпус 9 с вмонтирован­ной в него огнеупорной плитой 3, подвижный шибер 8, с вмонтированными огнеупорной плитой 4 и стаканом-коллек­тором 5 и рамку 7, скрепленную прижимными болтами с кор­пусом. Рамка направляет движение шибера и прижимает его к корпусу 9, тем самым прижимая огнеупорные плиты друг к другу; силу прижатия можно регулировать, вращая гайки прижимных болтов1 В огнеупорных плитах имеется круглое отверстие; когда плиты расположены так, что отверстия в

Рис. 158. Шиберный затвор в открытом (а) и закрытом (б) положении: / — гнездовой кирпич; 2 — разливочный стакан; 3 — неподвижная огнеупорная плита; 4 — подвижная огнеупорная плита; 5 — стакан-коллектор; 6 — шток гид­роцилиндра; 7 — направляющая рамка; 8 — подвижный шибер; 9 — неподвижный корпус

них совпадают, сталь вытекает из ковша; сдвинув нижнюю плиту прерывают струю. Перемещение шибера с огнеупорной плитой осуществляют с помощью гидроцилиндра, управление которым дистанционное. Стакан-коллектор 5 формирует выте­кающую из ковша струю стали.

Плиты обычно выполняют бикерамическими — основу ее, например, составляет спеченный магнезит, а рабочий кон­тактный слой сделан из плавленого магнезита; для изготов­ления плит применяют корунд и другие огнеупоры. Поверх­ность скольжения плит пришлифовывают и смазывают (напри­мер, графито-смоляной смазкой). Шиберный затвор устанав­ливают на ковш в собранном виде; его собирают в специали­зированном отделении цеха. Затвор служит без замены от одной до трех плавок, чаще его заменяют после каждой раз­ливки. В ряде цехов ковш оборудуют двумя шиберными затво­рами; после разливки плавки через первый затвор ковш сра­зу подают под следующую плавку, которую разливают через второй затвор, что исключает длительную операцию подго­товки ковша к каждой второй из разливаемых плавок.

Иногда применяют поворотные затворы, в которых совме­щение отверстий в огнеупорных плитах достигают путем вра­щения нижней плиты.

Шиберный затвор работает в менее тяжелых условиях, чем стопор (стопор находится в объеме жидкой стали), и поэтому более надежен в эксплуатации. Это особенно важно в связи с широким внедрением в последние годы внепечного

рафинирования стали в ковше; при рафинировании возрастает продолжительность пребывания стали в ковше и стопор под­вергается воздействию активных по отношению к огнеупорам шлаков и рафинирующих добавок.

Футеровка стале разливочных ковшей

Футеровка ковша может быть из формованных огнеупоров (кирпичей) либо монолитной из огнеупорных масс.

Ковши для разливки без внепечной обработки. Такие ков­ши в течение десятилетий футеруют шамотным кирпичом, в последние годы все шире внедряют монолитную футеровку из масс на основе Si0₂.

Футеровка из шамотного кирпича. Футеровку стен ковша делают (рис. 157, а) из двух слоев: арматурного слоя кир­пича, примыкающего к кожуху, и рабочего, соприкасающегося с жидким металлом и шлаком; днище ковша выкладывают кир­пичом в три-пять рядов. Толщину футеровки стен в нижней части ковша делают большей, чем в верхней, так как здесь она более длительное время находится под воздействием жидкого металла. Эта толщина достигает 350 мм.

Арматурный слой футеровки служит 12—18 мес. Рабочий слой изнашивается и его заменяют через 10—19 плавок, вы­полняя кладку вручную (в течение 4—8 ч). После выкладки нового рабочего слоя футеровку просушивают в течение 6-20 ч, нагревая докрасна горелками. Расход ковшевого кирпича составляет 5—12 кг/т стали.

Монолитная футеровка. Арматурный слой и днище в этом случае выкладывают из шамотного кирпича, а рабочий слой выполняют монолитным из огнеупорной массы на основе Si0₂.

По способу изготовления различают набивные и наливные монолитные футеровки. Для набивной футеровки на отечест­венных заводах обычно применяют кварцеглинистую смесь, содержащую > 91 % Si0₂ и 5-8 % А1₂О_э с добавкой 7-9 % влаги и 0,5—2 % связующих (ортофосфорной кислоты, суль­фитно-спиртовой барды). Массу набивают между шаблоном и арматурным слоем кирпича с помощью пескометных или трам­бовочных машин; набивка большегрузного ковша длится 30—40 мин, в то время как выкладка рабочего слоя шамотным кирпичом продолжается около 8 ч.

Наливную футеровку получают заливкой жидкоподвижной самотвердеющей смеси в зазор между шаблоном и арматурной

кладкой ковша. Основу смеси составляет песок, к которому добавляют связующее — водный раствор жидкого стекла (до 25 % от массы песка), отвердитель — шлак феррохромового производства (2-6 %), обеспечивающий быстрое затвердева­ние смеси, и иногда пенообразующие добавки (ПАВ) для по­вышения текучести смеси.

Наливка футеровки длится около часа, твердение массы ~ 1 ч. После изготовления набивного или наливного слоя ковш сушат в течение 8—16 ч. Стойкость монолитной футе­ровки составляет 10—20 плавок. Преимущества монолитной футеровки — сокращение длительности ремонта ковша и уде­шевление за счет снижения расхода шамотного кирпича, су­щественное снижение затрат ручного труда на футеровку. Расход массы составляет 2—4 кг/т стали.

Ковши для разливки и внепечной обработки оборудованы шиберными затворами и иногда имеют в футеровке днища вставки из пористых огнеупоров для подачи в металл нейтральных газов. При внепечной обработке жидкой стали условия службы футеровки ковша ухудшаются в связи с боль­шей температурой металла, значительным увеличением дли­тельности его пребывания в ковше, активным перемешиванием металла и наличием при этом основного шлака; зачастую в металл также вдувают агрессивные по отношению к футеровке добавки. В этих условиях стойкость шамотной и монолитной кремнеземистой футеровки оказалась низкой; кроме того, не обеспечивалось высокое качество металла вследствие по­ступления в него кислорода из восстанавливаемых оксидов футеровки.

Поэтому в цехах с внепечной обработкой стали исполь­зуют основную и высокоглиноземистую футеровку ковшей. В качестве последней на отечественных заводах применяют муллитокорунд, основными составляющими которого являются А1₂О_э (~ 70 %) и SiO_z, футеровку делают как из кирпичей, так и монолитной. Для изготовления основной футеровки на отечественных и зарубежных заводах применяются или нахо­дятся в стадии опробования и внедрения много различных материалов: магнезитохромит, подвергнутые термообработке и без нее изделия из смолодоломитомагнезита и смоломагне-зита, обожженные изделия на основе доломита, безобжиговые магнезитоуглеродистые изделия и др.; некоторые из них используются как набивные массы.

Основная и высокоглиноземистая футеровки более дороги, обладают низкой термостойкостью и высокой теплопровод­ностью. Поэтому для предотвращения растрескивания футе­ровки при колебаниях ее температуры (нагрев в момент пре-иывания стали в ковше и охлаждение при подготовке ковша к следующей разливке), а также с целью предотвращения силь­ного охлаждения жидкой стали в ковше при выпуске и раз­ливке применяется так называемая высокотемпературная жсплуатация таких ковшей. Она заключается в том, что после окончания кладки футеровки, ее нагревают до ~ 1100 °С горелкой, ковш подают под разливку и затем при дальнейшей эксплуатации ковша не допускают снижения тем­пературы футеровки ниже 800 °С. При этом после каждой разливки ковш ставят на стенд, оборудованный манипулято­ром для замены шиберных затворов, накрывают футерованной крышкой и обогревают горелкой до подачи под разливку сле­дующей плавки. Для уменьшения охлаждения ковш также на­крывают футерованной крышкой при ожидании выпуска металла из печи и во время разливки.

Стойкость футеровки при горячей эксплуатации ковшей достигает на отечественных заводах 40—50 плавок, на неко­торых зарубежных заводах она доведена до 140 плавок.

IIромежуточные ковши

Промежуточные ковши и воронки применяют при разливке спо­койной стали сверху для уменьшения разбрызгивания струи металла при ее ударе о дно изложницы, что позволяет

Ия f

уменьшить количество плен
на слитках. Многостопорные
промежуточные ковши (рис.
159) используют также для
одновременной отливки

к верху нескольких слитков.

Ковш имеет стальной ко­жух и футерован изнутри шамотным кирпичом. В днише установлен один или не­сколько стаканов, снабжен-

ных стопорами. Для уменьшения теплопотерь ковш накрывают футерованной крышкой. Емкость промежуточных ковшей дости­гает 35 т.

Промежуточная воронка (см. рис. 149, б) имеет металли­ческий кожух, который футеруют огнеупорной массой из ша­мотного порошка и огнеупорной глины на жидком стекле с добавкой графита; в нижней части воронки устанавливают разливочный стакан диаметром от 18 до 40 мм. Воронки либо устанавливают на прибыльную часть изложницы, либо подве­шивают к сталеразливочному ковшу.

Торкретирование футеровки ковшей

Торкретирование — это нанесение огнеупорной массы на внутреннюю поверхность футеровки ковша. Обычно торкрети­руют изношенные участки футеровки.

Торкрет-покрытие должно прочно сцепляться с рабочей поверхностью футеровки, а при попадании в ковш металла сплавляться с ней, образуя единое целое.

Благодаря торкретированию повышается стойкость футе­ровки ковша и снижается расход ковшевых огнеупоров.

На отечественных заводах используют преимущественно полусухое торкретирование, при котором торкрет-установка через сопло с помощью сжатого воздуха наносит на футеров­ку огнеупорную массу с влажностью 8—15 %; при этом огне­упорный порошок смешивается с водой в сопле установки. Футеровка ковша перед торкретированием должна иметь тем­пературу в пределах 60—180°С.

Торкретирование осуществляют последовательным нанесе­нием нескольких слоев толщиной по 5—10 мм до получения общего слоя требуемой толщины.

На отечественных металлургических предприятиях наибо­лее широко используют массы на основе шамота с добавкой 8—10% глины и связующих (жидкое стекло, видный раствор алюмохромфосфата). После окончания торкретирования футе­ровку ковша сушат с помощью газовой горелки в течение 2-4 ч.

Стойкость нанесенного при торкретировании огнеупорного слоя составляет 2—6 разливок, после чего торкретирование нужно повторять.

Изложницы и прочее оборудование

Изложницы обычно отливают из ваграночного чугуна следую­щего состава, %: 3,3-4,0 С; 0,9-2,2 Si; 0,4-4,0 Мп;

<0,20Р и <0,12S.

Размеры изложниц зависят от массы и размеров слитка. Масса слитков, отливаемых для прокатки на станах, изменя­ется от 200 кг до 30 т, при этом для прокатки на блюмин­гах отливают слитки массой до 13т, а для: прокатки на сля­бингах— до 30 т. Масса слитков для поковок доходит до 350 т. Более экономична разливка стали в крупные слитки, т.к. при этом уменьшается ее продолжительность, сокраща­ются затраты труда, расход огнеупоров и разливочного обо­рудования, уменьшаются потери металла в виде скрапа и ли­тников. При увеличении массы слитков возрастает произво­дительность прокатных станов. Вместе с тем при росте мас­сы слитка заметно усиливается зональная химическая неод­нородность, в связи с чем для качественных сталей массу слитка ограничивают. Спокойную углеродистую и кипящую стали разливают в слитки массой до 30 т; легированную и высококачественную стали - от 0,5 до 6,5 т, а некоторые высоколегированные стали — в слитки массой в несколько сот килограммов. Конфигурация изложниц, характеризуемая формой поперечного и продольного сечений, определяется сортом выплавляемой стали и дальнейшим переделом слитка.

Поперечное сечение изложниц может быть (рис. 160) квадратным, прямоугольным, круглым, многогранным. Слитки квадратного сечения идут на сортовой прокат; слитки пря­моугольного сечения при отношении их ширины А к толщине В менее 1,5 для получения как листа, так и сортового прока­та; плоские слитки при отношении А/В в пределах 1,5-3,0 — для прокатки на лист. Слитки круглого сечения используют для изготовления груб, бандажей, колес. В многогранные изложницы отливают слитки для кузнечных поковок.

По форме продольного сечения изложницы бывают двух ти­пов: с уширением кверху (рис. 161, а) для разливки спо­койной стали и с уширением книзу (рис. 162) для разливки кипящей стали. В отдельных случаях спокойную сталь не­ответственного назначения разливают в уширяющиеся книзу изложницы; верх таких изложниц утепляют изнутри футеров­кой или теплоизоляционными вкладышами (см. рис. 161, б).

Рис. 162. Изложницы для разливки кипящей стали: а — сквозная; 6 — бутылочная

Для разливки кипящей и полуспокойной стали иногда при­меняют изложницы бутылочной формы (см. рис. 162), верхнее отверстие которых после наполнения изложницы сталью за­крывают пробкой или крышкой. Быстрое застывание металла в суживающейся части бутылочной изложницы обеспечивает сни­жение химической неоднородности стали по сравнению с раз­ливкой в обычные сквозные изложницы.

Изложницы, уширяющиеся книзу, делают сквозными (без дна), а изложницы, уширяющиеся кверху — чаще всего с дном. В дне изложниц находится отверстие (рис. 161, а). 530

При разливке сифоном в него вставляют шамотный стаканчик, через который сталь поступает в изложницу, а при разливке сверху — стальной вкладыш (пробку), предохраняющий дно изложницы от размывания струей металла. При отливке круп­ных слитков спокойной стали массой более 9 т часто приме­няют изложницы без дна. В этом случае вкладыши вставляют в выемки поддонов.

В квадратных и прямоугольных изложницах в углах предусмотрены закругления, чтобы уменьшить опасность образования плоскостей слабины на стыке дендритов, рас­тущих от смежных стенок изложницы. Стенки прямоуголльных и квадратных изложниц обычно делают с небольшой вогну­тостью или выпуклостью (рис. 160). Это придает корочке кристаллизующегося слитка форму арки, что способствует увеличению ее прочности и уменьшает вероятность образова­ния горячих продольных трешин.

Внутреннюю поверхность изложниц иногда делают волнис­той. При этом увеличивается поверхность соприкосновения слитка с изложницей, в результате чего быстрее нарастает толщина затвердевшей корочки в начальный момент кристал­лизации слитка и существенно понижается пораженность слитков продольными наружными трещинами.

Важной характеристикой слитка и изложницы является величина отношения высоты Н изложницы к ее среднему внут­реннему диаметру £>, т.е. величина отношения высоты слитка (до прибыльной части) к среднему диаметру. Увеличение значения H/D, т.е. уменьшение сечения слитка, позволяет увеличивать производительность прокатных станов, а также сокращать длительность затвердевания слитка, что способ­ствует уменьшению ликвации. Однако увеличение этого отно­шения вызывает увеличение осевой рыхлости и повышает склонность к образованию продольных трещин вследствие возрастания ферростатического давления на корочку крис­таллизующегося слитка. Оптимальная величина отношения H/D установлена на основании многолетней практики и состав­ляет для слитков спокойной углеродистой стали 3,0—3,5, а для легированной и качественной углеродистой стали 2,5—3,3. Вместе с тем, для слитков, сердцевина которых удаляется при последующем переделе, а также для слитков, прокатываемых на мелкие профили (диаметром < 100 мм), т.е. при повышенных степенях обжатия, применяют изложни-

цы, у которых отношение H/D более 3,5. В этом случае для повышения плотности сердцевины слитка увеличивают конус­ность стенок изложницы.

В изложницах для крупных слитков кипящей, а также полуспокойной стали величина отношения H/D должна состав­лять 3,0—3,5; для мелких слитков (< 1 т) она достигает 5-7. Увеличение отношения H/D по сравнению со слитками спокойной стали допустимо в связи с тем, что в слитках кипящей и полуспокойной стали не образуется осевой рых­лости. В то же время для кипящей стали важно ограничивать абсолютную величину высоты слитка и изложницы. Слишком большая высота ведет к увеличению ферростатического дав­ления в нижней части затвердевающего слитка, что затруд­няет кипение металла и способствует уменьшению толщины здоровой корочки.

Большое влияние на плотность макроструктуры и развитие осевой рыхлости в слитках спокойной стали оказывает конусность стенок изложниц. Чем больше конусность стенок изложницы и конусность слитка, тем выше плотность его структуры и тем меньше развита осевая рыхлость. Однако увеличение конусности вызывает неравномерные нагрузки на валки прокатного стана, что существенно затрудняет про­катку слитков. С учетом этих соображений конусность сте­нок изложниц для спокойной стали выбирают в пределах 2—4 %. Для слитков, идущих на ковку, конусность стенок изложниц увеличивают до 3—6 %. В листовых изложницах для спокойной стали конусность широких сторон принимают рав­ной 3—3,5 %, а конусность узких граней во избежание тра-пецевидности листов уменьшают вдвое.

В связи с отсутствием в слитках кипящей и полуспокой­ной стали осевой усадочной рыхлости конусность стенок расширяющихся книзу изложниц меньше, чем у изложниц для спокойной стали. Она составляет 0,9—1,3 %, что обеспечи­вает свободное снятие изложницы со слитка (свободное раз­девание слитка).

Толщину стенок изложниц выбирают исходя из условий обеспечения механической прочности изложницы и ее обычно принимают равной примерно 20% от величингы поперечного размера слитка. Отношение массы изложницы к массе слитка составляет 0,8—1,4; для мелких слитков это отношение уве­личивают и оно достигает 2.

Стойкость изложниц составляет 60—100 плавок (разли­вок), расход изложниц равен 1,0—3,0 % от массы разливае­мой стали.

Подготовка изложниц. После освобождения от слитков изложницы охлаждаются до 80—110 °С путем выдержки на воз­духе или же водой, распыляемой форсунками. Далее их внут­реннюю поверхность очищают от нагара (окисленных пленок металла) и частиц шлака и металла и смазывают. Для смазки применяют лакойль, каменноугольные смолу и лак и их сме­си; изложницы под кипящую сталь смазывают также порошко­образным графитом, смешанным с водой.

Смазка препятствует приварииванию металла к стенкам изложниц, при ее выгорании в изложнице создается восста­новительная атмосфера, а газы, образующиеся при сгорании смазки, отгоняют от стенок изложницы пленки окисленного металла, что делает более чистой поверхность слитка. Если температура стенок изложницы перед смазкой будет более 110°С, то смазка выгорит до начала разливки, а при тем­пературе ниже 80 °С слой смазки получится чрезмерно толстым: в этом случае смазка не успевает полностью сго­реть в момент контакта с жидким металлом и, залитая им, возгоняется, что дает пузыри в корке слитка.

Прибыльные надставки устанавливают на расширяющиеся кверху изложницы при разливке спокойной стали; они могут |>ыть стационарными (рис. 163: а, б) и плавающими (рис. 163, в). Футеровка или теплоизоляционные вкладыши надста­вок замедляют охлаждение верха слитка, что способствует выводу сюда усадочной раковины.

Широко применяются стационарные надставки (см. рис. 163, а), имеющие чугунный корпус, футерованный изнутри

Гис. 163. Прибыльные надставки:

а, б — стационарные; в — плавающая; 1 — цапфа; 2 — футеровка надставки; 3 — каркас надставки; 4 — изложница; 5 — теплоизоляционный вкладыш; 6 — дере-шшая подставка

шамотным кирпичом или массой из шамотного порошка с огне­упорной глиной; на постоянный слой футеровки изнутри на­носят обмазку толщиной около 10 мм, обновляемую после каждой разливки. Для уменьшения теплоотдающей поверхнос­ти, облегчения снятия надставки со слитка и уменьшения расхода металла надставку сужают кверху; конусность сте­нок составляет 10—18 %. Масса прибыльной части и соответ­ственно величина головной обрези крупных слитков рядовой стали составляет при использовании таких надставок 12—16% общей массы слитка, а для мелких слитков и для слитков легированной стали она достигает 20 %.

В последние годы расширяется применение стационарных надставок (см. рис. 163, б) с теплоизоляционными вклады­шами; они имеют стальной или чугунный корпус с вертикаль­ными стенками для удобства крепленя вкладышей, заменяемых после каждой разливки. Вкладыши изготавливают из песка с добавкой бумажных отходов, глины и связующих, из асбести­та со связующими и других материалов. В связи с низкой теплопроводностью вкладышей эти надставки по сравнению с футерованными имеют меньшие высоту и объем и при их использовании величина головной обрези слитков снижается на 2—5 %. На некоторых заводах при производстве рядовых сталей теплоизоляционные вкладыши устанавливают в верхнюю часть изложницы, что позволяет обойтись без прибыльных надставок.

При отливке крупных слитков применяют плавающие над­ставки (см. рис. 163, в). Нижнее основание такой надстав­ки входит в изложницу; до начала разливки надставку удер­живают на изложнице с помощью деревянных прокладок, кото­рые после наполнения изложницы металлом удаляют. Досто­инство этих надставок заключается в возможности их пере­мещения в изложнице вместе со слитком при его усадке, что исключает подвисание слитка и образование поперечных трещин.

Поддоны служат для установки изложниц при разливке сверху и изложниц с центровой при сифонной разливке. Под­дон представляет собой литую чугунную плиту толщиной 100—200 мм. Верхняя рабочая поверхность поддона должна быть гладкой; это обеспечивает плотное прилегание излож­ницы к поддону и предотвращает прорыв жидкого металла под изложницу.

Рис. 164. Поддоны для сифонной разливки стали: а — четырехместный; б — 60-местный

В поддонах для сифонной разливки (рис. 164) делают углубление в центре и расходящиеся от него открытые свер­ху каналы прямоугольного сечения для укладки сифонного кирпича. Если при разливке сверху применяют изложницы без дна, то в поддоне делают выемку, в которую укладывают сменный вкладыш из стали и иногда из огнеупорного кирпи­ча, предотвращающий размывание поддона струей металла.

При разливке сверху пррименяют поддоны, размер которых позволяет установить одну или две изложницы, при сифонной разливке двух-, четырех- и многоместные поддоны.

Расход поддонов составляет 0,1—1 % от массы разливае­мой стали.

Центровая служит для приемки металла из сталеразливоч-ного ковша. Она представляет собой (см. позицию 2 на рис. 150) чугунную или стальную футерованную изнутри тру­бу с расширением вверху и утолщением в нижней части для обеспечения ее устойчивости на поддоне. Центровые обычно делают разъемными из двух половинок для облегчения удале­ния литника и замены сифонного кирпича. Половинки скреп­ляют кольцами, клиньями и другими приспособлениями.

Центровая должна быть на 300-400 мм выше изложниц с прибыльными надставками. Расход центровых составляет 0,05—0,5 % от массы разливаемой стали.

Сифонный кирпич предотвращает размывание поддона, центровой и дна изложниц жидкой сталью при разливке. Раз­новидности сифонного шамотного кирпича представлены на рис. 165.

Звездочка 3, укладываемая в углубление в центре поддона под центровой, служит для распределения жидкого мета­лла по каналам поддона. Сталь из центровой поступа­ет через центральное отвер­стие звездочки 3 сверху и расходится через боковые отверстия по каналам поддо­на. Пролетный кирпич 4, ук­ладываемый в каналы поддо­на, служит для подвода жид­кой стали от звездочки 3 к концевому кирпичу 5, через боковое отверстие которого сталь поступает в изложни­цу, проходя стаканчик 6, устанавливаемый в дне из­ложницы. Центровые трубки 2 и воронки 1 служат для фу­теровки центровой. Для обеспечения плотности сочленения сифонные кирпичи делают замковыми (выступ каждого последующего кирпича должен входить в паз предыдущего). Величина диаметра отверстия в сифонных кирпичах, укладываемых в поддон, обычно составляет 30—50 мм; диаметр отверстия центровых труб равен 70—100 мм.

После разливки каждой плавки сифонный кирпич заменяют. Из каналов поддона и центровой удаляют сифонные кирпичи с застывшим в их каналах металлом (литниками), после чего в каналы поддона и центровой укладывают новые сифонные кир­пичи.

Подготовка оборудования к разливке

В современных сталеплавильных цехах сталь разливают в из­ложницы, установленные на тележках (железнодорожных плат­формах). Состав тележек с подготовленными изложницами пе­ред выпуском стали из печи подают в разливочный пролет сталеплавильного цеха, где и ведут разливку. После окон­чания разливки для предотвращения возникновения ликваци-

онных дефектов в затвердевающих слитках состав выдержива­ют в разливочном пролете без движения в течение 20—120 мин (в зависимости от массы слитка и марки разливаемой стали). Далее состав со слитками в изложницах вывозят из разливочного пролета, и он последовательно проходит ряд отделений, где разливочное оборудование готовят к следую­щей разливке: стрипперное отделение, где изложницы осво­бождают от слитков; участок охлаждения изложниц; отделе­ние чистки и смазки изложниц; цех подготовки составов. В последнем подготавливают прибыльные надставки, поддоны, центровые; на поддоны устанавливают изложницы и при необ­ходимости центровые, на изложницы для спокойной стали ставят прибыльные надставки, укладывают теплоизоляционные вкладыши. Собранный разливочный состав транспортируют от­сюда в разливочный пролет для очередной разливки.

§ 5. ТЕМПЕРАТУРА И СКОРОСТЬ РАЗЛИВКИ

Сталь, выпускаемая из печи, должна быть нагрета на 100-150 °С выше температуры плавления (температуры ликвидус 1_Л). Последняя зависит от состава стали и может быть при­ближенно определена, °С, по формуле:

t_л = 1539 - 79С - 12Si - 5Мп - 1,5Сг -

- 4Ni - 2Мо - 2V - ЗОР - 25S,

где С, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, Р, S - содержание элементов в стали, %.

Перегрев необходим для обеспечения нужной температуры стали при разливке, а также для компенсации потерь тепла за время выпуска, выдержки стали в ковше до начала раз­ливки, внепечной обработки, если она применяется и за время разливки, длительность которой для ковшей большой емкости может достигать 1—1,5 ч. Наиболее сильно сталь охлаждается при выпуске и в первые минуты выдержки в ков­ше, когда тепло расходуется на нагрев футеровки ковша; обычно за это время температура металла понижается на 30-60 °С.

Нормальной температурой начала разливки считают темпе­ратуру, превышающую температуру плавления стали на 90— 120 °С при сифонной разливке и на 70-110 °С при разливке сверху.

Чрезмерно высокая температура стали при разливке ведет к ухудшению качества слитка. Перегретая сталь дольше затвердевает в изложнице, поэтому в слитке сильнее разви­вается химическая неоднородность. Быстрая разливка горя­чего металла ведет к увеличению пораженности поверхности слитков продольными трещинами. С увеличением температуры возрастает также количество растворенных в стали вредных газов, что ухудшает свойства готового металла.

Разливка стали при слишком низкой температуре также нежелательна. Холодный металл более вязок, что затрудняет всплывание неметаллических включений в кристаллизующемся слитке и приводит к повышенному загрязнению стали неме­таллическими включениями. При затвердевании вязкого ме­талла ухудшается питание кристаллизующихся объемов слитка из прибыли, поэтому слитки получаются с повышенной осевой пористостью и рыхлостью. При сифонной разливке холодного металла на его поверхности в изложнице образуется короч­ка, завороты которой являются серьезным дефектом слитка.

Скорость разливки, так же как и температура разливае­мого металла, оказывает существенное влияние на качество слитка. Чрезмерно высокая скорость разливки ведет к уве­личению количества продольных трещин на поверхности слит­ка, а при разливке кипящей стали вызывает уменьшение тол­щины здоровой наружной корочки в слитке. Разливка с не­достаточной скоростью ведет к усиленному образованию и заворотам корочки, особенно при разливке стали сифоном.

По этим причинам скорость разливки обычно увязывают с температурой металла. Горячий металл следует разливать более медленно, холодный быстрее. Оптимальные температуры и скорости разливки подбирают опытным путем с учетом спо­соба разливки, массы слитка, состава и свойств стали (ее вязкости, склонности к образованию трещин, склонности к образованию окисленной корочки и др.).

Скорость разливки чаще всего характеризуют скоростью подъема стали в изложнице, которая находится в пределах 0,15—5 м/мин. Ее регулируют изменением диаметра разливоч­ного стакана, а также частичным перекрытием вытекающей из стакана струи с помощью стопора или шиберного затвора.

Скорость разливки сверху обычно выше, чем сифонной. Это объясняется необходимостью сократить общую длитель­ность разливки плавки, поскольку пропускная способность

разливочных пролетов сталеплавильных цехов обычно являет­ся недостаточной. При сифонной разливке благодаря одно­временному наполнению нескольких изложниц длительность разливки плавки оказывается небольшой даже при относи­тельно малой скорости подъема металла в изложнице; мень­шая же скорость разливки уменьшает вероятность образова­ния ряда дефектов в слитках.