Усадочна раковина, усунення усадочноюраковини і пухкості
Освіта усадочноюраковини
За умови рівномірного відводу тепла стінками і дном виливниці і незмірно меншого відводу тепла через вільну верхню поверхню металу скорочення обсягу злитка при кристалізації супроводжується зменшенням рівня рідкого металу. В результаті утворюється усадочная раковина. глибоко поширена в тіло злитка (рис. 1, а). При теплової ізоляції верху зливка футерованной прибутковою надставкою усадочная раковина зосереджується в обсязі металу, кристалізується в останню чергу, т. Е. В прибуткової частини зливка (рис. 1, б).
На практиці використовують саме цей спосіб локалізації розташування усадочноюраковини в зливку спокійної сталі. У граничному випадку, коли для збереження металу в прибуткової частини зливка в продовженні всього часу затвердіння тіла злитка застосовують спеціальні способи обігріву, весь обсяг рідкого металу в прибутковій частині витрачається на компенсацію усадочноюраковини, і таким чином забезпечується максимальний вихід придатних злитків (рис. 1, в).
Спеціальні способи обігріву прибуткової частини зливка. У рідкому стані метал у прибутковій надставці можна підтримувати тривалий час, аж до затвердіння тіла злитка, вдаючись для цього до спеціальних способів обігріву: електродуговими, індукційному і газокиснева.
Малюнок 1. Схема освіти усадочноюраковини
Усунення усадочноюраковини - утіпленія і обігрів прибутковою надставки
При затвердінні рідка сталь, яка перебуває в прибутковій надставці, втрачає тепло в трьох напрямках: вгору через дзеркало металу (5-25%), вниз в тіло злитка (3-10%) і через бічну поверхню вогнетривкої футеровки і корпус (52-75% ).
В даний час розроблені різні прийоми щодо зниження теплових втрат через бічну поверхню надставки і дзеркало металу. Зниження втрат тепла через бічну поверхню прибутковою надставки. Найбільш широко для футерування прибутковою надставки використовують шамотна цегла, що характеризується достатньою стійкістю, але в той же час відрізняється порівняно високою теплопровідністю і теплоємністю. Заміна звичайного шамотного цегли на легкий з уявною щільністю 1,2-1,3 г / см 3. випробувана на Серовский і Златоустівській заводах, дозволяє зменшити обсяг прибутку і обріз головної частини зливка на 2-3%. Однак стійкість такої футерування навіть із захисною вогнетривкої обмазкой товщиною 4-5 мм на злитках вагою виливка 2,7-4,5 т не перевищує 20-30 наливів проти 50-60 наливів при футеровці, виконаної зі звичайного шамотного цегли. Застосування двошарової футеровки (ізоляційний шар з легкого цегли і робочий зі звичайного шамотного цегли) збільшує стійкість, проте ускладнює виготовлення прибутковою надставки. Таку футеровку доцільно застосовувати лише при литві великих зливків (більше 40 т).
Позитивні результати отримані при використанні одноразових теплоізоляційних вкладишів щільністю 0,9-1,2 г / см3. виготовлених з суміші наступного складу: 75% піску, 10% відходів паперової промисловості, 5% вогнетривкої глини і 10% сульфатно-спиртової барди. Вихід придатного металу при застосуванні таких вкладишів зростає на 2-5% і відповідно спостерігається зменшення усадочноюраковини.
Більш високий рівень виходу придатного металу спостерігається при обігріві бічній поверхні прибутковою надставки одноразовими екзотермічні вкладишами і обмазками. Вкладиші готують одно- або багатошаровими. Останні складаються зазвичай з екзотермічної шару, який прилягає металу, і одного-двох зовнішніх теплоізоляційних шарів, ізотермічний шар готують на основі наповнювача (шамотний порошок, кварцовий пісок і т. Д.); 45-55% горючих компонентів алюміній, феросиліцій. силикокальций); 10-20% окислювачів: «силітру (0-10%), окалини (20-40%), руди. При згорянні алюмінію, кремнію і кальцію виділяється така кількість тепла, яке не тільки компенсує теплові втрати металу через бічну поверхню, але і нагріває метал прибуткової частини зливка.
Застосування екзотермічних вкладишів і досить хороше утеплення дзеркала металу в прибутковій надставці дозволяють значно зменшити обсяг прибутку і таким чином на 6-10% збільшити вихід придатного металу. Однак у зв'язку з порівняно високою вартістю і питомою витратою (15-25 кг / т) екзотермічні вкладиші економічно доцільно застосовувати лише при розливання високолегованих сталей і сплавів.
Усунення усадочноюраковини - утеплення і обігрів прибутку зверху.
Шірокoe поширення в практиці виробництва якісної і високоякісної сталі знайшли люнкерітние суміші, що містять 14-28% Al; 5-10% феросиліцію; 20-25% деревного вугілля; до 20% коксика; 20-30% шамотного порошку і 10-15% бокситу. Витрата люнкеріта в залежності від його складу і маси зливка встановлюють в кількості 1,5-3,0 кг / т. Доцільно для зменшення тепловтрат половину люнкеріта при сифонной розливання засипати після наповнення прибуткової надставки на 1 / 2-2 / 3 висоти.
Використання люнкеріта зменшує швидкість зниження температури металу в прибуткової частини зливка в 4 рази в порівнянні з відкритим дзеркалом металу.
Екзотермічну суміш присаживают на поверхню металу при наповненні прибутку на 1 / 2-2 / 3 її висоти. При згорянні сумішей в кількості 1 кг / т температура металу в прибутку злитка вагою виливка близько 1 т зростає на 15-20 ° С, що поліпшує умови харчування злитка.
Слід мати на увазі, що через швидке згоряння суміші значна частина тепла, що виділяється втрачається марно. Тому доцільно екзотермічну суміш покривати шаром теплоізоляційного засипання, в якості якої використовують шамотний порошок, пісок та інші матеріали.
Застосування екзотермічних сумішей дає особливо відчутні результати при одночасному обігріві бічних поверхонь прибуткової частини зливка екзотермічні обмазками і вкладишами. При виборі способу використання екзотермічних сумішей (для засипки або виготовлення вкладишів) необхідно мати на увазі, що ефективність екзотермічних сумішей при засипці їх зверху складає всього лише 10%, а при нанесенні їх на бічну поверхню надставки 45-50%.
При литві зливків відповідальних сталей, з міркувань економічного характеру, досить користуватися теплоізоляційними засипками, наприклад сумішшю коксика і шамотного порошку. Хорошими теплоізоляційними властивостями володіє вермикуліт, що є продуктом вторинних змін темних слюд. При нагріванні з вермикуліту видаляється гидратная волога, що призводить до збільшення його обсягу в 8-12 разів.
Спеціальні способи обігріву прибуткової частини зливка. У рідкому стані метал у прибутковій надставці можна підтримувати тривалий час, аж до затвердіння тіла злитка, вдаючись для цього до спеціальних способів обігріву: електродуговими, індукційному і газокиснева.
Електродугової спосіб, запропонований в 1895 р Н. Г. Славяновим, полягає в наступному. Після наповнення виливниці на поверхню металу опускається електрод і запалюється дуга. Для захисту металу від окислення киснем повітря і для зменшення втрат тепла на прибуток закидається шлакоутворюючих суміш, що складається, наприклад, з 65% вапна, 20% магнезиту і 15% плавикового шпату в кількості до 3-5 кг / т.
З досвіду дугового способу обігріву великого числа зливків нержавіючої сталі масою 6 т на Кузнецькому металургійному комбінаті з'ясувалося, що головний обріз знижується з 17-18 до 10- 12% без погіршення макроструктури металу. Витрата електроенергії при цьому становив в середньому 17 кВт-год / т. Необхідно мати на увазі, що при використанні графітових електродів можливо коксування металу.
При індукційному способі обігріву на прибуткову підставку встановлюють індуктор, за яким після наповнення прибутку металом пускається струм високої частоти. Токи, порушувані в металі, нагрівають і підтримують його в рідкому стані необхідний час. В результаті тривалої промислової експлуатації установки для індукційного обігріву на Хмельніцкійом металургійному заводі були отримані наступні показники: витрата електроенергії 14-18 кВт-год / т, зменшення осадової раковини і відповідно головний обрізу з 18-16 до 5-9%.
До числа позитивних сторін описаного способу обігріву відноситься можливість змінювати в широких межах тривалість та інтенсивність обігріву.
У разі газокисневого обігріву, після наповнення прибуткової надставки, метал в ній підтримується в рідкому стані в результаті обігріву зверху газокисневого полум'я. Для захисту від окислення на поверхню металу закидають шлакообразний суміш, наприклад електропічний шлак у кількості 25-30 кг / т.
При обігріві, що триває одну годину, і витраті кисню близько 12 м 3 / т і коксового газу 27 м 3 / т обріз головної частини 6-7-т зливків вуглецевої і нержавіючої сталі на Кузнецькому металургійному комбінаті була зменшена на 6-7%.
Таким чином, спеціальні види обігрівання прибуткової частини зливка забезпечують усунення усадочноюраковини і відповідно помітне збільшення виходу придатного металу і в той же час високі капітальні витрати на установку обладнання при порівняно невеликій її продуктивності, потреба в збільшенні штату обслуговуючого персоналу і підвищені вимоги до техніки безпеки при експлуатації є суттєвими недоліками описаних способів, що обмежує їх широке застосування.