Материаловед

Из плавильных печей сталь выпускают в разливочные ковши, в которых ее выдерживают в течение 5…10 минут для выравнивания состава и всплытия неметаллических примесей и газов, попавших в сталь при выпуске ее из печи. Затем ковши  мостовым краном переносят к месту разливки стали. Из ковша сталь разливают в изложницы или кристаллизаторы машины для непрерывного литья заготовок. В изложницах или кристаллизаторах сталь затвердевает и получают слитки, которые подвергаются прокатке, ковке.

Изложницы – чугунные формы для изготовления слитков.

Конфигурация изложниц зависит от сорта заливаемой стали и назначения слитка. Для разливки спокойной стали применяют изложницы, расширяющиеся к верху, кипящей – вниз.

Изложницы выполняют с квадратным, прямоугольным, круглым и многогранным поперечными сечениями.

Слитки с квадратным сечением  переделывают на сортовой прокат: двутавровые балки, швеллеры, уголки. Слитки прямоугольного сечения – на листы. Слитки круглого сечения используются  для изготовления труб, колёс. Слитки с многогранным сечением применяют для изготовления  поковок.

Спокойные и кипящие углеродистые стали разливают в слитки массой до 25 тонн, легированные и высококачественные стали – в слитки массой 0,5…7 тонн, а некоторые сорта высоколегированных сталей – в слитки  до нескольких килограммов.

Сталь разливают в изложницы сверху (рис. 7, а), снизу (сифоном) (рис. 7, б) и на машинах непрерывного литья (рис. 8).

Рис. 7. Разливка стали в изложницы:

а – сверху; б – снизу (сифоном)

В изложницы сверху сталь разливают непосредственно из ковша 1.  Возможно использование промежуточной воронки или промежуточного ковша. При этом исключается расход металла на литники, упрощается подготовка оборудования к разливке, температура металла перед разливкой может быть ниже, чем при сифонной разливке. К недостаткам следует отнести менее качественную поверхность слитков, из-за наличия пленок оксидов от брызг металла, затвердевающих на стенках изложницы. Применяется для разливки углеродистых сталей, при получении крупных слитков.

При сифонной разливке одновременно заполняются несколько изложниц (4…60 штук). Изложницы устанавливаются на поддоне 6, в центре которого располагается центровой литник 3, футерованный огнеупорными трубками 4, соединённый каналами 7 с изложницами. Жидкая сталь 2 из ковша 1 поступает в центровой литник и снизу плавно, без разбрызгивания наполняет изложницу 5.

Поверхность слитка получается чистой, так как металл в изложницах поднимается плавно, без разбрызгивания, можно разливать большую массу металла одновременно в несколько изложниц.

Недостатки сифонной разливки: сложность и повышенная стоимость, дополнительный расход  металла на литники, необходимость нагрева металла до  более высокой температуры, чем при заливке сверху.

Используют для легированных и высококачественных сталей.

Непрерывная разливка стали состоит в том, что жидкую сталь из ковша 1 (рис. 8) через промежуточное разливочное устройство 2 непрерывно подают в водоохлаждаемую изложницу без дна – кристаллизатор 3, из нижней части которого вытягивается затвердевающий слиток 5.

Перед заливкой металла в кристаллизатор вводят затравку – стальную штангу со сменной головкой, имеющей паз в виде ласточкиного хвоста, которая в начале заливки служит дном кристаллизатора. Вследствие интенсивного охлаждения жидкий металл у стенок кристаллизатора и на затравке затвердевает, образуется корка, соединяющая металл с затравкой. Затравка движется вниз при помощи тяговых роликов 6, постепенно вытягивая затвердевающий слиток из кристаллизатора. После прохождения тяговых роликов 6, затравку отделяют. Скорость вытягивания составляет в среднем  1 м/мин. Окончательное затвердевание в сердцевине происходит в результате вторичного охлаждения водой из брызгал 4. Затем затвердевший слиток попадает в зону резки, где его разрезают газовым резаком 7 на куски заданной длины. Слитки имеют плотное строение и мелкозернистую структуру, отсутствуют усадочные раковины.

Рис. 8. Схема непрерывной разливки стали

Применяются вертикальные и радиальные установки непрерывной разливки стали.

Посмотрите учебный видеофильм «Оборудование и устройства для разливки стали».