изложницы чугунные формы для изготовления слитков

Изложница

Получите консультацию

Оставьте заявку и получите выгодные условия!

Компания «Сталькрон» занимается изготовлением изложниц из ферритного чугуна для нужд металлургического производства. Использование специального сплава значительно повышает качество готовой продукции: слитки быстро и равномерно остывают, а изложницы не трескаются в процессе розлива металла. Изделия соответствуют требованиям ГОСТ и выпускаются в различных конфигурациях.

У нас вы можете купить следующие виды изложниц:

Весь ассортимент представлен в онлайн-каталоге. Уточнить цены изложниц для черной металлургии можно по телефону +7 (48646) 9-1700. Также мы готовы выслать прайс-лист на вашу электронную почту, для этого заполните онлайн-заявку.

От чего зависит качество изложниц?

Долговечность, удобство эксплуатации и качество изложниц зависит от двух основных параметров: материала стенок и выбранной конфигурации модели. «Сталькрон» отливает изложницы из ферритного чугуна. Сплав со специальными добавками меняет структуру металла: он становится похожей на глобулярный графит, что значительно улучшает физические и механические свойства материала. Ферритный чугун обладает повышенными:

В результате, срок службы изложниц из ферритного чугуна увеличивается в 1,5-2 раза по сравнению с аналогичной продукцией из серого чугуна.

Чаще всего модели выходят из строя по причине появления микротрещин. Они образуются как от случайных ударов, так и от резких термонагрузок. Ферритный чугун менее хрупок (по сравнению с ранее использовавшимися сплавами) и легче переносит многократные циклы нагрева-охлаждения. Поэтому, выбирая продукцию для отлива слитков от «Сталькрон», вы снижаете производственные затраты: наши изложницы служат долго без нарушения целостности структуры!

Классификация изложниц

Формы делятся на несколько типов в зависимости от специфики эксплуатации и конфигурации моделей. Выделяют следующие виды изложниц:

Данная классификация не охватывает весь ассортимент существующих изложниц. Например, в металлургии раньше использовались бутылочные модели с внутренней полостью головной части в виде усеченного конуса, что придавало им сходство с бутылкой. Также можно встретить конструкции с волнистой стенкой – так повышается площадь соприкосновения металла с охлаждающей поверхностью.

Если вы хотите подробнее ознакомиться с формой и геометрий выпускаемых нами изложниц для металлургии, оставьте заявку на сайте.

Требования к продукции

Качество слитков определяется характеристиками выбранных изложниц. Важно подобрать модели с хорошими эксплуатационными характеристиками. Какие требования предъявляют к продукции металлургические комбинаты? Изложница должна обеспечивать:

Эти условия наши инженеры учитывали при разработке изложниц. Поэтому готовая продукция полностью соответствует требованиям современных заводов и литейных производств. Благодаря этому, наши модели с успехом применяются как на российских предприятиях, так и в странах СНГ.

Геометрия изложниц

Качество и скорость кристаллизации расплава, структура слитков и эффективность использования производственной линии частично зависит от геометрии изложниц: их конфигурации, толщины стенок, особенностей конструкции. Поэтому инженеры «Сталькрон» уделили большое внимание разработке каждой модели.

Долгое время считалось, что увеличение толщины изложниц ускоряет кристаллизацию слитков. Но потом было научно доказано, что внесение подобных изменений оправдано лишь до некоторых пределов. Слишком массивная форма становится помехой, замедляет технологический процесс, быстрее разрушается.

Мы подобрали оптимальную толщину из ферритного чугуна. Они обеспечивают равномерную кристаллизацию сплава, при этом обеспечивают относительно небольшой температурный перепад между внутренней и внешней поверхностью конструкции – а значит, снижается риск появления трещин. В результате вы получаете качественные слитки и снижаете расходы на ремонт или обновление изложниц.

Как повысить стойкость изложниц?

Для всех металлургических заводов, использующих изложницы, характерны одни и те же причины выхода оборудования из строя:

В задачи специалистов «Сталькрон» входила разработка такой продукции, которая могла бы нивелировать подобные риски: была устойчива к ударам, хорошо переносила температурные перепады, обладала плотной структурой, не склонной к растрескиванию.

Добиться этого можно за счет улучшения физико-химических характеристик чугуна, работы над микроструктурой сплава, использования продуманной технологии изготовления изложниц. Также большое внимание мы уделили конструкции каждой модели, сделав ее оптимальной по размерам, конфигурации, толщине стенок. Инженеры «Сталькрон» учитывают характеристики разливаемых сплавов, метод подачи расплава.

В результате наша продукция из ферритного чугуна не просто соответствует ГОСТ – она позволяет нашим клиентам оптимизировать выплавку черных металлов, реже закупать новые изложницы и практически отказаться от их ремонта.

Эксплуатация изложниц

Чтобы повысить срок службы изложниц, важно:

Нарушить целостность модели можно, если удерживать внутри расплавленный металл дольше положенного времени (т.е. нарушать технологию выплавки чермета) и неправильно охлаждать форму. Причем эти два параметра взаимосвязаны: если сократить время удержания расплава, стенки не так сильно нагреваются, а значит, упрощается их охлаждение и создается меньше рисков для появления микротрещин. Вот почему так важно выбирать изложницы, учитывая технологию производства на конкретном заводе.

Применяется две технологии охлаждения: под струями воды на открытом воздухе или погружение в бассейн. После этого необходимо подготовить изделие к дальнейшей эксплуатации – очистить, монтировать стаканы, смазать форму.

Хотите увеличить срок эксплуатации изложниц? Тогда приобретайте качественные изделия от компании «Сталькрон» и соблюдайте правила их использования.

Вопрос – ответ

Какие модели изложниц вы продаете?

Полный ассортимент представлен в каталоге. Также мы можем выслать прайс-лист по запросу на ваш е-майл.

Сколько ждать отгрузки?

Популярные модели всегда есть в наличии на складе: отгрузка производится сразу после оплаты. Вы получите партию в кратчайшие сроки.

Есть ли у вас доставка?

Да, мы сотрудничаем с крупнейшими транспортными компаниями России и отправляем товар во все регионы страны. Сроки доставки зависят от вашего местоположения и начинаются от 3-х дней.

Что делать, если меня не устраивают условия доставки?

Вы можете самостоятельно забрать изделия с наших складов в г.Мценске. Адрес и схема проезда опубликованы в разделе «Контакты».

Сколько стоят изложницы?

Актуальные цены предоставляются по запросу. Поскольку мы являемся производителем изложниц, вы приобретаете их без наценок. Также мы предлагаем хорошие оптовые скидки и формируем индивидуальные коммерческие предложения для постоянных клиентов.

Как оформить покупку?

Чтобы заказать изложницы, позвоните по телефону +7 (48646) 9-1700 или оставьте онлайн-заявку. В ближайшее время вам перезвонит наш специалист. Менеджер уточнит детали покупки, подробнее расскажет о вариантах оплаты и доставки.

Что делать, если я не знаю, какую модель выбрать?

Позвоните нашим консультантам, и мы поможем подобрать подходящие изложницы, учитывая специфику вашего производства.

Остались вопросы? Звоните по телефону +7 (48646) 9-1700.

Преимущества изложниц от «Сталькрон»

У нас вы можете заказать нужное количество изложниц для металлургического производства. «Сталькрон» постоянно совершенствует и расширяет производственную линию. Поскольку мы специализируемся на литье черных металлов, то понимаем требования к современным формам. Поэтому наша продукция не просто соответствует ГОСТ, но и позволяет сократить издержки сталелитейных технологий.

Сотрудничая с нами, вы приобретаете надежный и долговечный продукт. Изложницы гарантируют быстрое и равномерное остывание расплава, кристаллизацию слитков без трещин и других структурных дефектов. Изделия легко обслуживать, они долговечны и не требуют регулярной замены.

Для начала сотрудничества просто заполните онлайн-заявку и мы подготовим для вас индивидуальное коммерческое предложение!

Источник

Изложницы, тигли, шлаковни

Изло́жница — форма, заполняемая расплавленным металлом для получения слитка. Изложницы применяются для отливки расплавленного металла. По конструкции делятся на цельные, разборные и бутылочные, глуходонные и сквозные.

Стойкость изложниц зависит от состава и качества чугуна, из которого изложница изготовлена, состава и температуры разливаемой стали, от условий эксплуатации изложниц в данном цехе и от конструкции изложницы (при данной массе слитка). Для изготовления изложниц обычно используют чугун примерно следующего состава: 3,8 % углерода; 1,8 % кремния; 0,9 % марганца; 0,2 % фосфора с минимальным содержанием серы. Некоторое количество хрома в составе чугуна повышает стойкость изложниц.

Для удобства извлечения слитка из изложницы (или снятия изложницы со слитка) стенки изложниц всегда выполняют с некоторой (1—4 %) конусностью.

Тигли, изложницы, оснастка, литейные формы, кокиль, кокиля, изложница.

Производство и продажа изложниц. Производство кокилей кокильное литье кокиль, отливки, заготовки, изложница, тигель. Выполняем весь цикл отливка, механическая обработка (по требованию заказчика), чаще всего изложницы с механической обработкой берут для золота.

Изложница для алюминия на 15 кг модельная оснастка имеется, изложница №8, изложница для каскадного вылива и др. Много чертежей разных размеров и форм, также работаем по вашим эскизам по стоимости уточняйте по телефону или отправляйте заявку на почту для заказов.

Как можно сделать заказ:

2. Производим расчет, отправляем расчет со стоимостью и сроками изготовления.

3. Если цена и сроки устраивают, выставляем счет, договор, спецификацию.

4. После внесения предоплаты составляем РЧЗ со всеми требования к отливке. При необходимости вносим корректировки. Согласовываем чертеж.

5. Запуск в работу. Изготовление модельной оснастки. Отливка.

6. По готовности уведомляем. Доплата. Отгрузка.

Источник

Статьи

ВВЕДЕНИЕ

Одной из главных задач развития черной металлургии является повышение качества выплавляемой стали и готового проката, и снижение себестоимости. Одной из статей снижения себестоимости является эксплуатация сменного оборудования с минимальным расходным коэффициентом. Повышение качественных и экономических показателей металлургического производства частично зависит от качества и стоимости сталеразливочного оборудования в частности изложниц. Усилиями коллективов научно-исследовательских институтов и заводских лабораторий определяются пути совершенствования качества и повышения срока службы изложниц, однако ряд вопросов все еще является проблематичным и недостаточно решенным. Особого внимания заслуживают следующие направления:

Учитывая, что сокращение расхода изложниц и повышения их стойкости является резервом в сокращении затрат на производство стали, следует больше внимания уделять качеству изготовления и эксплуатации изложниц.

Расход изложниц зависит от большого числа факторов, среди которых: условия выплавки чугуна и его химический состав, технология отливки изложниц, температура и сортамент разливаемой стали, условия эксплуатации изложниц и др.

Проблемы повышения качества изложниц и их эксплуатации сохраняются актуальными и на ближайшее будущее.

В данной работе проведены исследования причин выхода изложниц из строя, а так же влияние времени пребывания металла в изложнице и коэффициента оборачиваемости изложниц на их стойкость. Устранение этих причин не требует дополнительных капиталовложений и больших затрат и позволяет повысить стойкость и уменьшить расходный коэффициент изложниц, что в конечном итоге дает снижение себестоимости выплавляемой стали.

Характеристика изложниц

Классификация изложниц

Геометрические размеры изложниц

Вопросу определения оптимальной толщины стенок изложниц посвящено множество исследований [2,10]. Это объясняется стремлением создать условия для получения максимальной стойкости изложниц и наиболее быстрое затвердевание слитков, так как качество литого металла в наибольшей степени зависит от химической однородности, которая обусловлена ликвацией примесей, и при прочих равных условиях, значительно зависит от скорости затвердевания металла в изложнице. До недавнего времени считалось, что чем больше толщина стенок изложницы, тем больше скорость затвердевания слитков [4]. Однако исследования последних лет убедительно доказывают, что увеличение толщины стенок изложницы целесообразней лишь до некоторой величины, дальнейшее же увеличение ее на возрастание скорости затвердевания слитков влияет незначительно [4].

Так, в работе [5] показано, как изменяется скорость затвердевания 6-ти тонного слитка в изложницах разной толщины. В указанной работе слитки отливали в изложницы одинаковые по емкости и типу, но с разной толщиной стенок (табл. 1).

Толщина стенок изложницы, мм

Размеры внутреннего сечения, мм

Скорость кристаллизации слитков в этих условиях проверяли путем выливания незатвердевшего металла с изложниц через определенное время. Средние результаты четырех измерений (табл. 1.2) показали, что в тонкостенной изложнице затвердевание металла происходит даже быстрее, чем в толстостенной. Так через 30 минут средняя толщина закристаллизовавшейся корки составила 151 мм против 139 мм у изложницы со средней толщиной стенки 180 мм, кроме того, с увеличением выдержки эта разница увеличивается (см. табл. 1.2), что можно объяснить снижением теплового потока за счет большей аккумуляции тепла изложницей с большей толщиной стенок.

Автор указанного исследования объясняет более быстрое затвердевание металла в тонкостенной изложнице тем, что она быстро прогревается, при этом температура ее наружной поверхности достигает величины большей, чем у толстостенной изложницы за тот же промежуток времени. Поверхность, нагретая до высокой температуры, больше отводит тепла лучеиспусканием и конвекцией, что видно из следующего уравнения:

В тоже время аккумулирующая способность изложниц почти полностью исчерпывается задолго до окончания затвердевания слитков. Так, например, за 60 минут кристаллизации аккумулирующая способность толстостенной изложницы т.е. способность поглощать теплоту, выделяемую слитком при охлаждении, исчерпывается на 91 %, в это время доля излучаемого тепла такой изложницей составляет 10 %; в тонкостенной изложнице за 60 минут аккумулирующая способность исчерпывается на 100 %, однако доля излучаемого тепла, воспринимаемой этой изложницей от охлаждаемого металла, будет большей, чем для толстостенной изложницы.

В тонкостенной изложнице получаются меньшие температурные перепады между внутренней и наружной поверхностью, чем в толстостенной, что способствует повышению стойкости тонкостенных изложниц.

Увеличение толщины стенок изложницы приводит к увеличению их веса, вследствие чего расход изложниц на единицу стали в слитках возрастет. При этом также возможно уменьшение стойкости изложниц, так как с увеличением толщины стенок перепад температур между внутренней и наружной поверхностью возрастает как при затвердевании в ней слитка, так и при охлаждении ее. Увеличение перепада температур приводит к повышению термических напряжений, что способствует образованию трещин на рабочей поверхности изложниц.

При выборе толщины стенок следует руководствоваться также конструктивными соображениями механической прочности и устойчивости изложниц [1].

При соблюдении указанных условий выбора толщины стенок и дна изложниц, их общий вес, по отношению к весу отливаемых слитков, будет составлять 0,9. 1,1. У изложницы без дна, предназначаемых для отливки слитков кипящей стали, это отношение будет равно примерно 0,7. 0,9 [1].

При конструировании изложниц следует уделять особое внимание форме и размерам полости для отливки слитков. В дальнейшем, для удобства изложения, вместо размеров полости изложниц следует рассматривать вес и габаритные размеры слитков.

Чрезмерное увеличение высоты слитков, при неизменной ширине, отрицательно влияет на их качество. Так например, значительное увеличение высоты слитков, разливаемых сверху, способствует увеличению разбрызгивания стали при наполнении изложниц, что, в свою очередь, приводит к увеличению количества плен и подкорковых пузырей на поверхности слитков. Увеличение высоты слитков спокойной стали вызывает также ухудшение внутреннего строения слитков вследствие развития усадочной рыхлости. При увеличении высоты слитков спокойной стали, разливаемой сифонным способом, увеличивается продолжительность наполнения изложниц, вследствие чего усиливается охлаждение открытой поверхности металла, поднимающегося в изложнице при разливке, что приводит к образованию на ней твердой окисленной «корочки» и к заворотам ее.

Увеличение высоты слитка кипящей стали, при неизменной ширине, его, ухудшает кипение стали в изложнице, так как при этом повышается ферростатическое давление в слитке, что затрудняет зарождение и всплывание пузырьков газа [5].

С другой стороны, увеличение поперечных размеров изложниц, при неизменной высоте их, как у слитков кипящей стали, так и слитков спокойной стали приводит к увеличению цикла, а также способствует большему развитию химической неоднородности, в результате увеличения массы слитка и времени его кристаллизации. Чрезмерное увеличение толщины слитков резко снижает производительность обжимных станов. При выборе толщины слитка необходимо также учитывать возможность захвата его клещами стрипперного крана.

С учетом вышесказанного при проектировании изложниц для стальных слитков применяют [4] следующие отношения высоты к средней ширине в верху слитка:

Изложницы, применяемые для отливки слитков, предназначенных для прокатки, делают обычно квадратного или прямоугольного сечения. Углы внутреннего контура изложницы закругляются, при этом значительно увеличивать радиус закруглений не допустимо, так как в этом случае форма слитка приближается к цилиндрической, у которой, вследствие наименьшей поверхности для данного объема слитка, тангенциальные напряжения в затвердевающем слое достигают наибольшего значения, что увеличивает склонность к образованию на поверхности слитка продольных трещин. При малом радиусе закруглений также появляется возможность образования продольных трещин на углах слитка вследствие того, что плоскости слабины, которые образуются на стыке зон транскристаллизации, растущих от смежных граней, будут находиться очень близко от поверхности. Таким образом, необходимо выбирать оптимальный радиус закруглений, при котором склонность к образованию продольных трещин будет наименьшей [1].

Оптимальным радиусом закруглений углов четырехгранных изложниц следует считать по данным работы [1] радиус, равный 10. 12 % средней ширины слитка.

В настоящее время на металлургических заводах применяются прямоугольные изложницы, имеющие разнообразную форму внутренних граней: прямые), вогнутые внутрь изложницы и волнистые.

Материал для изложниц

В специализированных цехах при подготовке жидкого доменного чугуна требуется осуществить две основные операции: снизить температуру с целью уменьшения в металле графитовой спели, предупреждения пригара и скорректировать химический состав до уровня требований, обусловленных техническими условиями на изложницу.

Корректировку состава чугуна осуществляют добавками соответствующих ферросплавов, смешением литейного и передельного чугунов или доменного и ваграночного. При этом появляется полезный эффект модифицирования металла. Для большинства типоразмеров изложниц качественный чугун получают при использовании шихты следующего состава: 40. 55 % литейного чугуна, 10. 15 % передельного чугуна, 30. 50 % боя изложниц. При отливке мелких изложниц в шихте допускается до 10. 15 % стального лома [2].

Режим плавки чугуна для отливки изложниц определяется главным образом необходимостью получения в нем высокого содержания углерода. Для увеличения степени науглераживания чугуна обычно увеличивают горна вагранки, не стремятся к форсированному режиму плавки и к перегреву металла. Температура его при выпуске из печи не должна превышать 1300 °С.

Необходимую структуру и свойства чугуна в изложницах достигают регулированием скорости кристаллизации отливки и соответствующим химическим составом. Роль отдельных составляющих ограничивается регулированием структуры чугуна, что непосредственно влияет и на служебные свойства изложниц.

Для отливки изложниц чаще всего используют чугуны, средний химический состав которых приведен ниже.

В зависимости от условий эксплуатации и типоразмеров изложниц состав чугуна может изменяться в пределах, указанных в технических условиях. Влияние основных элементов на служебные свойства изложниц наиболее полно проанализированы в работе [6].

Технология подготовки разливочной оснастки для отливки изложниц

Большинство литейных цехов отливают изложницы в сухие разовые песчано-глинистые формы. При отливке в разовых формах обеспечивается более равномерная макро- и микроструктура чугуна в стенках изложницы и меньшая разностенность. При формовке изложницы обычно применяют чистую модель.

Опочная оснастка состоит из нижней (поддона) и средней опок и кокильного верха. Поддон стальной имеет строганную поверхность фланцев. Он снабжен центрирующими штырями, а для удаления газов из стержня постоянно соединен с поддоном. Поддон является базой при набивке формы и стержня.

Перед началом изготовления формы на поддоны кладут стальную строганную протяжную рамку толщиной 80. 100 мм и центрируют по штырям. Затем по штырям устанавливают среднюю опоку, которая представляет собой сварную коробку без разъемов с отверстиями для выхода газов. Высота средней опоки равна высоте чистой модели. Скрепление средней опоки с протяжной рамкой осуществляют четырьмя коваными скобами или клиновой затяжкой. В одном из углов средней опоки в вертикальном положении устанавливают модель стояка, нижний конец которого находиться примерно на 60 мм выше протяжной рамки [2].

Для набивки формы и стержня применяют единую формовочную смесь, которая поступает равномерно из подвижных транспортеров. Смесь уплотняют пневматическими трамбовками, пескометами или заливкой ЖСС. В процессе набивки на соответствующих уровнях устанавливают модели питателей. После окончания набивки средней опоки приступают к уплотнению основного стержня из той же формовочной смеси. Для упрочнения стержня в процессе его набивки укладывают жесткие рамки из проволоки диаметром 6 мм. Обычно ставят 6. 7 рамок равномерно по высоте.

После окончания набивки форм и стержня среднюю часть формы снимают вместе с протяжной рамкой и удаляют чистую модель. Последнюю операцию проводят в строго вертикальном направлении, чтобы моделью не разрушить стержень. Затем приступают к набивке нижней опоки (поддона) и отделке всей формы. Плотность набивки по твердомеру должна быть для форм 80. 85 ед. и для основного стержня 80. 90 ед. [2].

Формы и стержни окрашивают пульверизатором, толщина слоя краски 2. 3 мм. После покраски среднюю часть формы (кожух) ставят на поддон таким образом, чтобы получилась щель для прохода газов при сушке. Достигается это при помощи специальных подкладок. Подготовленный комплект подсушивают: длительность сушки в среднем составляет 8 часов. Глубина подсушенного слоя формовочной смеси для форм и стержней должна быть не менее 50. 60 мм.

Такая технология изготовления форм изложниц характерна в основном для специализированных цехов.

Маломощные литейные цеха, испытывая недостаток формовочных площадей и сушильных средств, поэтому изложницы отливают в полупостоянных формах. Преимущество этого метода является то, что в одной форме можно получать до 50 отливок.

Основными недостатками полупостоянных форм являются тяжелые условия труда формовщиков, связанные с ремонтом горячих форм, а также неравномерность остывания залитой изложницы, так как теплопроводимость полупостоянной формы (кожуха) и стержня различна. Это приводит к появлению разнородных структур в стенках изложниц из-за влияний ребер и фланцев полупостоянной опоки на скорость кристаллизации металла. При этом невозможно также выдержать точные размеры изложницы, особенно толщину стенок. Указанные недостатки полупостоянных форм показывают, что применять этот метод, особенно для отливки крупных изложниц, нецелесообразно.

Имеется опыт [7] по отливке чугунных изложниц кокилях с обмазкой. Оснастка состоит из поддона, двух боковин (кожухов) и верха. Наличие достаточно большого слоя обмазки (20. 25 мм) на внутренней поверхности отдельных частей кокильной формы замедляет охлаждение изложниц, что благоприятно влияет на их стойкость.

Основными условиями, обеспечивающими высокую экономическую эффективность централизованного производства изложниц, следует отметить:

Классификация эксплуатационных дефектов изложниц

В результате научных исследований [7. 10] появились новые резервы повышения стойкости изложниц, особенно против образования трещин. Обнадеживающие результаты получены при эксплуатации изложниц (в том числе и крупных) из чугуна, модифицированного магнием [7, 8]. Применение высокотемпературных датчиков [9] расширяет возможности исследования температурных напряжений и разработки принципов конструирования изложниц. Однако за счет повышения трещиноустойчивости изложниц нельзя полностью решить проблему снижения их расхода. По данным работы [10] 45. 55 % изложниц выходит из строя в результате образования сетки разгара и ее сколов на рабочей поверхности, причем доля этих изложниц непрерывно растет.

Согласно классификации А. А. Горшкова [11] трещины бывают первого, второго и третьего рода. Причиной образования трещин первого рода являются термические напряжения, развиваемые вследствие большого перепада температур между внутренней и наружной поверхностями изложниц. Но более определенные представления по этому вопросу складываются при анализе работы [4], где показано, что температура внутренней и наружной поверхности существенно зависит от начальной температуры изложницы (до заливки стали). Так, при начальной температуре 80, 100 и 130 °С максимальная температура внутренней поверхности на ½ высоты изложницы равна 915, 940 и 960 °С, а наружной 600, 620 и 635 °С, соответственно. Повышение температуры внутренней поверхности на 45 °С влечет за собой увеличение перепада всего лишь на 10 °С. Следовательно, ужесточение температурного режима работы изложниц не создает особой опасности для образования трещин первого рода.

Причиной образования трещин второго рода являются напряжения, развиваемые вследствие перепада температур между осевой зоной стенки изложницы и внутренней поверхностью. После удаления слитка температура глубинных слоев выше поверхностных на 40. 60 °С. В связи с этим на внутренней поверхности возникают растягивающие напряжения, приводящие к трещинам второго рода [2].

Сложившиеся условия высокотемпературного режима эксплуатации изложниц в наибольшей степени влияют на износ ее внутренней поверхности. Повышение температуры внутренней поверхности изложниц увеличивает интенсивность образования сетки разгара и выгаров.

Представляется целесообразным для характеристики эксплуатационных дефектов на рабочей поверхности изложниц пользоваться следующими определениями:

Требования к материалу изложниц

В качестве главного критерия, определяющего пригодность материала для изложниц, считают [9] способность его противостоять воздействию напряжений. После ряда уточнений формула для оценки пригодности материала изложниц предлагается в следующем виде [12]:

В работе [12] на основании дисперсионного анализа стойкости изложниц пришли к заключению, что основными свойствами чугуна, определяющими стойкость изложниц (С) являются: циклическая вязкость (Q), температуропроводность (D), модуль упругости (Е) и коэффициент теплового расширения (α), что выражается следующей статистической зависимостью:

Стойкость изложниц растет с увеличением первых двух составляющих и с уменьшением вторых. Сравнение этих двух функциональных зависимостей, включающих многие важнейшие свойства материалов, свидетельствует о существенном расхождении мнений о вопросе выбора чугуна для изложниц. В некоторых работах [12] первостепенная важность отдается химическому составу чугуна. В других [9] исследованиях указывается на необоснованность этого вывода. В настоящее время достаточно четко установлена связь между служебными свойствами изложниц и макро- и микроструктурой чугуна [2]. Благодаря большой пластичности чугуна с шаровидным графитом, снижается вероятность появления сквозных трещин, а меньшая склонность его к росту способствует замедлению образования сетки разгара.

Это положение подтверждается специальным экспериментом [13]. Изложницы отливали по стержням, полграни которых по вертикали покрывали (опытный участок) хромо-графитовой краской. В поверхностном слое чугуна на обычном участке была перлито-ферритная структура с крупными включениями графита, а на опытном участке наблюдалось много карбидов хрома в перлитной основе и незначительное количество мелкого графита.

Трещины сетки разгара на участке, обогащенном хромом, развивались значительно медленнее, чем на обычном. В данном случае повышение ростоустойчивости чугуна в рабочем слое положительно сказалось на разгароустойчивости изложниц [2].

Основное значение для роста чугуна в поверхностном слое изложниц имеет процесс окисления. Каналами для проникновения окислительных агрегатов являются графитовые включения: чем больше их количество и величина, тем интенсивнее идут процессы окисления и роста. Графитовые включения являются не только каналами для прохождения окислительных агрегатов в чугун, но и концентраторами напряжений. От графитовых включений берут свое начало трещины [2]. Как уже отмечалось, изложницы из феррито-перлитного чугуна хуже противостоят образованию сетки разгара, чем из перлитного; хотя перлитный чугун обладает пониженной пластичностью по сравнению с ферритным.

Окислительные процессы в феррите протекают значительно быстрее, чем в перлите. При испытании образцов из перлито-ферритного чугуна на разгароустойчивость установлено, что пограничное окисление феррита наблюдается после 10. 20 циклов, в первую очередь вокруг графита. При увеличении числа циклов окисление продвигается от графитовых включений в глубь матрицы в основном по ферритным полям, огибая перлитные участки, и только при значительном числе циклов (150. 200) может проходить по перлиту [15].

Изложницы из чугуна с перлитной структурой лучше противостоят образованию сетки разгара, чем с перлитно-ферритной. С другой стороны, разгароустойчивость чугуна с мелкими включениями графита, полученного авторами в поверхностном слое изложниц при исследовании стержней из материалов с высокой теплоаккумулирующей способностью, выше перлито-ферритного.

Следовательно, для замедления развития сетки разгара на рабочей поверхности изложниц необходимо повышать пластичность (в условиях умеренного окисления), либо повышать ростоустойчивость, даже в ущерб пластичности [2].

Представляет интерес опыт работы металлургического комбината «Запорожсталь» [16] в котором показано важное значение смачиваемости и адгезии. Изложницы из ваграночного чугуна, используемые для разливки высоколегированных сталей, обладали большей склонностью к привариванию слитков. После замены ваграночного чугуна доменным стойкость изложниц резко повысилась, но сетка разгара развивается более интенсивно. Это объясняется наличием в доменном чугуне большого количества крупных включений графита, что способствует уменьшению смачиваемости поверхности изложниц сталью, но, в то же время, приводит интенсификации процессов окисления и роста чугуна в поверхностном слое.

Таким образом при оценке пригодности материала для изложниц необязательно и нецелесообразно принимать во внимание какой-то строго определенный фактор (температура, химсостав, макроструктура и т.д.) характеристики изложницы, а только несколько важнейших из них. Принципиальный подход к выбору материала обязательно должен базироваться на анализе условий работы изложниц и превалирующих причин их отбраковки. Если придерживаться такого принципа, то некоторые характеристики, признанные важнейшими, могут быть отнесены в разряд второстепенных без ущерба для стойкости изложниц [2].

Способы повышения стойкости изложниц

Многочисленные исследования в области повышения стойкости изложниц посвящены, главным образом, вопросам связанным с образованием сквозных трещин [14. 17]. Пути предотвращения этих дефектов определены довольно четко. Однако за счет повышения трещиноустойчивости изложниц нельзя полностью решить проблему снижения их расхода.

Характерными причинами отбраковки изложниц на многих заводах в настоящее время являются приваривание слитков, сетка разгара и выгары [13].

Так по данным работы [14] следует различить два вида приваривания:

Повышение температуроустойчивости рабочей поверхности изложниц может быть достигнуто двумя путями: созданием защитных покрытий на рабочей поверхности и улучшением качества чугуна в процессе отливки изложниц. Использование защитных покрытий в виде намазок, экранов и вставок требует значительных материальных затрат. Поэтому на отечественных заводах защитные экраны, покрытия не нашли широкого применения. Более перспективными являются способы улучшения качества чугуна изложниц в процессе их отливки.

Модифицирование чугуна для изготовления изложниц

Распространенным способом улучшения структуры и свойств чугуна является модифицирование.

В качестве модификаторов были опробованы ферротитан, титановые губки, феррованадий, гранулированный ферросилиций, чугунная стружка и др. [7]. Производственные испытания опытных партий показали, что модифицирование титаном, способствующее укрупнению графита, эффективно для замедления процесса образования сквозных трещин.

Следует отметить, что при добавке титана (в виде губок) в ковш и особенно в литниковую чашу достигнут больший эффект, чем при вводе его в вагранку (при одинаковом остаточном содержании титана в чугуне 0,05 %). Титан в большей степени эффективен как модификатор и в меньшей как легирующий элемент.

Измельчение эвтектического зерна и графита под влиянием феррованадия и гранулированного ферросилиция отрицательно сказывается на трещиноустойчивости изложниц, однако развитие разгара замедляется. В условиях интенсивной эксплуатации при разливке высоколегированных сталей стойкость изложниц из чугуна, модифицированного гранулированным ферросилицием, повысилась по сравнению с обычными на 42 % [3].

Таким образом, для повышения термоустойчивости поверхности изложниц без ущерба для трещиноустойчивости необходимо измельчать структуру чугуна только в рабочем слое [15].

Среди известных способов улучшения структуры в рабочем слое отливок наиболее подходящим для изложниц является поверхностное модифицирование и легирование. В качестве легирующих компонентов в составе активных красок для стержней изложниц опробованы теллур, феррохром и различные соединения на основе бора. При выборе этих компонентов предполагалось повысить ростоустойчивость окалиностойкость чугуна в рабочем слое изложниц. В структуре поверхностного слоя наблюдалось измельчение и образование отдельных включений карбидов. Активные составляющие красок в данном случае играют роль и модификаторов, и легирующих элементов. Замена части графита в рабочем слое карбидами повышает термоустойчивость в результате замедления окисления, развивающегося по графитовым включениям. Разложение карбидов в процессе охлаждения отливки в форме и при эксплуатации способствует уплотнению чугуна [16].

В работе [2] проведено подробное исследование влияния обмазки изложниц на их стойкость. Изложницу отливали по стержню, который после коксо-графитовой краски покрывали слоем феррохрома. После 10 наливов из нее высверливали керновые пробы. В структуре поверхностного слоя еще сохранялись карбиды хрома. Однако на одном участке, там, где отсутствуют карбиды, уже хорошо заметно окисление. На участке с перлитно-карбидной структурой чугун практически не окислен, т.е. карбиды хрома замедляют процесс окисления чугуна.

Поверхностное модифицирование и легирование эффективно для замедления процесса развития сетки разгара и для повышения стойкости изложниц против заклинивания слитков. Стойкость промышленной партии изложниц с улучшенной структурой рабочего слоя на 11. 14 % выше, чем у обычных.

Изложницы с металлокерамическим рабочим слоем толщиной 1,5. 2 мм хорошо противостоят раннему привариванию [15]. При эксплуатации опытных 6-тонных изложниц на Днепропетровском заводе им. Петровского при разливке рельсовой стали, случаев приваривания не наблюдалось.

В то же время 75 % обычных изложниц вышли из строя в результате приваривания слитков. Средняя стойкость 30 опытных изложниц оказалась на 48 % выше стойкости контрольных. Испытание изложниц с металлокерамическим рабочим слоем в условиях интенсивного развития сетки разгара не дало положительных результатов вследствие низкой термостойкости этого слоя.

Для предотвращения приваривания слитков из высоколегированных сталей оказалось эффективным создание защитной пленки из окислов алюминия на рабочей поверхности изложниц [5].

Влияние различных факторов на стойкость изложниц

Изложницы выходят из эксплуатации в результате образования продольных и поперечных трещин, разгара внутренней поверхности, механических повреждений. Изучение причин разрушения изложниц и анализ промышленных данных, показывает, что перечисленные причины характерны для всех заводов. Разница состоит лишь в преимущественном влиянии тех или иных факторов, что связано с конкретными условиями на каждом предприятии. На стойкость изложниц оказывает влияние большое число факторов, основными из которых являются:

Под действием движущейся жидкой стали в случае прямого попадания струи на стенку происходит размыв внутренней поверхности изложницы. Циркуляционные потоки в жидкой стали, вызывающие неравномерный нагрев рабочей поверхности изложниц, зависят от способа разливки. При сифонной разливке зона интенсивной циркуляции располагается в нижней части изложницы. Интенсивная циркуляция задерживает образования зазора в нижней части изложницы, тормозит усадку стали и способствует более высокому нагреву внутренних стенок изложницы, что способствует появлению наиболее ранней стадии сетки разгара.

При разливке сверху зона интенсивной циркуляции стали перемещается последовательно снизу вверх, тепло, поглощаемое стенкой изложницы, распределяется равномерно по высоте, что приводит к более позднему и равномерному появлению сетки разгара по высоте изложницы.

Максимальное ферростатическое давление в этом случае воспринимается более прочной корочкой слитка, образующейся значительно раньше, чем при сифонной разливке. При разливке сверху так же возможны ожоги (оплавления) на стенках изложницы, если струя заливаемого металла в момент прожига или при открытии (закрытии) шибера, частично попадала на стенку изложницы.

Неточная центровка струи часто приводит к приварке слитка к изложнице, в некоторых случаях настолько прочной, что слитки практически невозможно извлечь и поэтому изложницу приходится разбивать. Для борьбы с приварами и пленами разливку стали сверху следует начинать плавным, но достаточно быстрым открытием шибера до получения полной струи, обеспечивающей подъем металла в изложнице со скоростью 0,6. 0,7м/мин.

Переход от разливки приторможенной струей на максимальную скорость наполнения должен происходить не рывками, а очень плавно, т.к. температура поверхности поддона в этот период достигает своего максимального значения. Кроме рационального режима разливки необходимо применять специальные материалы смазки препятствующие привариванию слитка к изложнице и затормозить появление сетки разгара.

Подготовка изложниц к разливке

Качество поверхности слитка в значительной мере зависит от состояния внутренней поверхности изложницы. Неудовлетворительно очищенные и смазанные изложницы, служат причиной возникновения подкорковых пузырей и местных трещин, на поверхности слитков, что кроме этого уменьшает стойкость изложниц [20].

Качественная и производительная подготовка изложниц, чистка и смазка их может быть достигнута только путем комплексной механизации этих работ, которые выполняются в специальных отделениях, куда изложницы поступают после их охлаждения.

Машина чистки смонтирована на передвижной тележке 3. На тележке установлены механизм передвижения 4 и механизм подъема штанги 5. Штанга 6 выполнена в виде зубчатой рейки, в нижней части которой закреплены металлические щетки 7. Щетки представляют собой две металлические пластины, между которыми закреплены мерные обрезки стального каната. Чистка изложниц производится путем передвижения штанги в вертикальной плоскости по внутренней поверхности изложницы.

Слой металла, образовавшийся на верхнем торце изложницы в результате подтека шиберного затвора при переезде сталеразливочного ковша с изложницы на изложницу, удаляется в отделении подготовки составов при помощи кранов специальным скребком.

Изложницы, после «аварийных плавок» (подтек металла между плитами, разливка холодных плавок с прожигом, не кроет шибер и т.д.) с залитыми торцами выкладывают на специальной площадке для удаления настылей с помощью огневой резки. Изложницы со шлаковыми поясами подвергаются чистке в отделении подготовки составов на стационарном ерше. Стационарный ерш представляет собой металлическую плиту, вес которой равен весу изложницы, в которой установлен квадратный стержень. Высота стержня соответствует высоте изложницы. На стержне установлены три металлические щетки. Очистку изложниц на стационарном ерше производят при помощи электромостового крана.

После очистки изложниц производят их смазку. Отделение смазки состоит из реечного толкателя, аналогичного как в отделении чистки, передвижной тележки и емкости с раствором для покраски. Тележка состоит из механизма ее передвижения и механизма подъема штанги. Штанга выполнена в виде трубы, внутри которой расположены трубопроводы подачи раствора и сжатого воздуха. В нижней части штанги трубопровод соединен с форсункой, которая обеспечивает равномерное покрытие внутренней поверхности изложницы смазочными материалами.

Например, на комбинате «Криворожсталь» смазку изложниц производят раствором на основе дистенсилиманитового концентрата или извести.

Дистенсилиманитовый концентрат имеет следующие соотношения ингредиентов в %:

Таблица 2.3 Химический состав дистенсилиманитового концентрата, % масс.

Вследствие большой скорости истечения струи стали происходит сильное разбрызгивание ее в начале наполнения изложниц, приваривание слитков к изложницам и поддонам, увеличивается износ поддонов [1].

Разбрызгивание стали при наполнении изложниц образуются вследствие неправильной организации струи, вытекающей из ковша (из-за плохой промывки стакана кислородом), или вследствие недостаточного плавного регулирования скорости наполнения изложниц стопорным механизмом. Разбрызгивание стали и всплески ее при наполнении изложниц вызывают образование пороков на поверхности слитков, плен и других дефектов [26].

ВЫВОДЫ

В работе рассмотрены вопросы повышения стойкости изложниц, усовершенствование технологии их эксплуатации:

Показано, что уменьшение времени отстоя плавок полуспокойных марок стали в разливочном отделении на 20 минут приводит к повышению стойкости изложниц типа КС-8П на 11,02 % и МКС-12,5т на 3,79 %.

Одним из основных параметров влияющих на стойкость изложниц является коэффициент оборачиваемости. Предложен оптимальный коэффициент оборачиваемости изложниц для слитков массой 8. 12.5 т, который должен быть в пределах 1,2. 1,3 налива в сутки. При таком коэффициенте оборачиваемости достигается максимальная стойкость изложниц: 80. 90 наливов.

Предложен учет изложниц с полной информацией о причинах преждевременного выхода их со строя, позволяющий анализировать режим работы изложниц.

Исследовано влияние качества подготовки изложниц к разливке на их стойкость и предложен оптимальный вариант чистки и смазки изложниц, который дает качественную очистку и равномерную покраску рабочей поверхности изложниц, повышая их стойкость и улучшая качество поверхности слитка.

Источник