Технология разливки стали

Непрерывная разливка стали обеспечивает повышение выхода годного и улучшение качества слитка. Однако для непрерывного слитка характерен ряд специфических дефектов. Среди них наиболее часто встречаются: осевая пористость и ликвация, искажение профиля (ромбичность и раздутие заготовки), поверхностные и внутренние трещины и связанные с ними ликвационные полоски. У непрерывного слитка отсутствует конусность, фронт затвердевания по высоте перемещается почти параллельно граням. В этих условиях, особенно при развитой зоне транскристаллизации, образуются отдельные мосты и изолированные объемы жидкого металла. Несмотря на большую величину ферростатического давления столба жидкого металла, подпитка этих объемов не обеспечивается, и в осевой части слитка образуются поры и рыхлость. Образование усадочных дефектов сопровождается развитием зональной осевой ликвации.

Искажение геометрических размеров и формы сечения слитка происходит прежде всего вследствие неравномерности охлаждения и образования разно толщинности в слитке. При этом возникают неравномерные термические напряжения, приводящие к появлению тупых и острых углов, локальному отходу от стенок кристаллизатора и еще большей неравномерности тепловых потоков. В результате разность диагоналей слитка может достигать 10--20 мм. Для плоских слитков с большим отношением ширины к толщине характерно нарушение геометрии в результате раздутия слитка под действием высокого ферростатического напора столба металла. Как ромбичность, так и раздутие приводят обычно к образованию внутренних трещин в слитке. Основные меры по устранению этих дефектов заключаются в усовершенствовании конструкции и настройке МНЛЗ, а также в согласовании скорости вытягивания слитка и режима его охлаждения.

На различных этапах формирования слитка в его корочке возникают напряжения, вызванные вытягиванием или разгибанием слитка . ферростатическим напором жидкого металла охлаждением и усадкой слитка , фазовыми превращениями в стали при переходе через критические точки . Частично эти напряжения снижаются за счет способности металла к пластической деформации. По мере использования запаса пластичности и роста растягивающих напряжений может наступить хрупкое разрушение и образование трещины, если суммарное напряжение превосходит прочность металла:

Образовавшиеся разрывы могут частично или полностью залечиваются жидким металлом. В противном случае в твердом металле остаются трещины. В непрерывном слитке встречаются трещины как поверхностные (поперечные, продольные, сетчатые), так и внутренние (угловые, поперечные к граням, осевые). Причины и механизм их образования весьма разнообразны. Склонность к образованию трещин возрастает при разливке стали с повышенным интервалом кристаллизации при содержании углерода 0,16--0,28 %, газонасыщенностью и содержанием серы, температурой стали и скоростью разливки, при жестком охлаждении слитка, при его зависании в кристаллизаторе, при искажении геометрии слитка, его резкой деформации при разгибе и вследствие других причин. Образование внутренних трещин обычно сопровождается обогащением их ликватами и, наоборот, в местах развития зональной ликвации наиболее вероятно нарушение сплошности металла. При определенной степени деформации внутренние трещины могут завариваться при прокатке. Наружные неглубокие трещины могут быть удалены зачисткой.

Усовершенствование технологии непрерывной разливки стали, помимо выше рассмотренных направлений -- продувка инертным газом, обработка синтетическими шлаками и порошками, защита от вторичного окисления, целесообразно осуществлять и другими перспективными методами. Среди них электромагнитное перемешивание стали в кристаллизаторе и особенно в зоне вторичного охлаждения.

Электромагнитное перемешивание металла приводит к разрушению столбчатой структуры, снижению осевой пористости и ликвации, а также к улучшению удаления неметаллических включений. С целью улучшения структуры и снижения ликвации используют модифицирование стали добавкой редкоземельных металлов (РЗМ). РЗМ, являясь поверхностно-активными элементами и обладая высоким сродством к кислороду и сере, оказывают модифицирующее влияние как элементы, тормозящие рост кристаллов, а их оксиды и сульфиды -- как центры зарождения.

Проводятся эксперименты по введению в кристаллизатор от 1 до 5 % железного порошка. При этом, снимая перегрев и выполняя роль центров кристаллизации, эти добавки позволяют сократить зону столбчатой кристаллизации, улучшить строение осевой зоны слитка и ускорить ее затвердевание. Порошок должен быть чистым по содержанию примесей и газов и не окисленным. На одном из отечественных заводов разработан способ вакуумной обработки стали в процессе ее разливки на МНЛЗ и получены положительные результаты.

Одним из преимуществ непрерывной разливки является широкая возможность управления и автоматизации процесса. В настоящее время контролируется масса металла в сталеразливочном и промежуточном ковшах. Разработаны системы автоматической стабилизации уровня металла в промковше и кристаллизаторе, регулирования теплового режима работы кристаллизатора и зоны вторичного охлаждения, синхронизации частоты вращения валков тянущей клети и режима качания кристаллизатора, системы резки и транспортировки заготовок и.т.д. Внедрена технология непрерывной разливки -- «плавка на плавку» -- десятков плавок (есть сведения о разливке свыше 200 плавок). При этом продолжительность работы МНЛЗ достигает 90 % и более. Производительность современных МНЛЗ достигает 1,5--2,0млн.т стали в год. Применяется подача под прокатку литых заготовок в горячем состоянии. Эксплуатируется несколько установок, совмещенных в непрерывном процессе с прокаткой. Разработаны и используются кристаллизаторы, позволяющие изменять профиль заготовки в процессе разливки.

Перечисленные выше преимущества разливки на МНЛЗ позволяют считать этот способ наиболее перспективным способом разливки стали, который в ближайшее время должен стать основным.

Размещено на Allbest.ru