Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 [ 37 ] 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

с магниевыми сплавами и магнием и т. д.). Эти способы будут описаны ниже. Уменьшению окисления металла способствует сокращение длительности контакта металла с кислородом. Это достигается повышением скорости разливки стали за счет увеличения диаметра стаканчика в ковше (например, 70 мм вместо 60 мм), диаметра отверстий в центровой трубке п сифонной проводке, установкой на поддоне значительно меньшего количества слитков.

Эти мероприятия дают определенный эффект, однако нри очень высокой скорости разливки возникает опасность привара слитков к изложницам, особенно нри разливке сверху и неблагоприятном вводе металла в изложницу. Кроме того, нри больших скоростях разливки возможно появление трещин в хромистой ферритной и фер-рито-аустенитной (мартенситной) сталях.

Наконец, нри разливке в смазанные изложницы смазка не успевает полностью сгорать и на новерхности металла образуется глубокая «оспа». Этот дефект приводит к ухудшению новерхности проката. Общие основы разливки изложены в работах [165-169].

В последние годы разработаны и широко внедрены новые способы разливки нержавеющих сталей, обеспечивающие практически полное отсутствие контакта жидкого металла с атмосферой изложницы. Речь идет о разливке под жидким синтетическим шлаком, образующимся в результате сгорания экзотермических смесей или брикетов, а также под слоем теплоизолирующих веществ.

Для отливки слябов нержавеющей стали получил развитие и метод разливки под регулируемым давлением.

Из года в год расширяется объем и сортамент нержавеющих сталей, отливаемых на установках непрерывной и полунепрерывной разливки.

Наряду с достижениями в области снижения головной части слитков новые методы разливки позволили существенно повысить выход годной стали из слитка, шире применить передачу слитков горячим всадом (без ремонта) и сократить расходы и трудоемкость строжки и зачистки проката. Однако даже нри использовании самых передовых способов разливки нержавеющих сталей потери металла достигают 10-30%. В связи с этим поиск новых более совершенных методов получения изделий

должен быть продолжен. Важную роль в этом должны сыграть исследования, проводимые совместно металлургами и машиностроителями.

2.0С0БЕНН0СТИ И СЛУЖБА ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ РАЗЛИВКЕ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Как правило, для нержавеющих сталей применяется то же литейное оборудование, что и для других марок сталн. В частности, ковши футеруют в обычном порядке шамотным нлн высокоглиноземистым кирпичом.

При разливке хромистых и хромоникелевых сталей стойкость ковшей составляет 9-15 плавок. Присадка металлического титана в ковш приводит к большему износу футеровки и снижению количества наливов (на две-три плавки). Большой износ ковшей наблюдается и нри разливке хромомарганцевых сталей. При этом для обеспечения удовлетворительной работы стопора необходимо применять пробки из цирконовых огнеупоров, так как шамотные быстро разъедаются и уже нри разливке второго и третьего кустов изложниц разливка может идти нри некроющем стопоре.

При разливке нержавеющей стали тина Х18Н10Т после наполнения первого поддона не следует с усилием закрывать стопор, так как в этом случае пробка стопора «примораживается» к стакану ковша. Опытные разливщики плавно опускают стопор, не боясь подтека металла из-под ковша при переезде с поддона на поддон, и даже делают специальную прокачку путем небольшого и кратковременного открытия стопора. Естественно, что во избежание попадания брызг металла в изложницы последние должны быть закрыты крышками.

При разливке нержавеющие сталей сталкиваются также с явлением затягивания канала стакана ковша окислами и нитридами титана, в результате чего сокращается струя, замедляется разливка и ухудшается поверхность слитков. Поэтому целесообразно нри разливке стали Х18Н10Т в середине или перед окончанием разливки нри переезде промыть канал стакана ковша струей кислорода.

Для отливки слитков нержавеющей стали применяются изложницы различной конфигурации и объема. Развес но существу определяется условиями дальнейшего использования металла.

При наличии обычных ковочных молотов с массой падающих частей до 5-7 г отливают слитки массой 1 - 1,5 г. Для обжима на прокатных станах - блюмингах отливают слитки массой в 2-10 т, на слябингах прокатывают слитки массой до 20 т. Более крупные слитки деформируют на мощных прессах. Сифоном обычно отливают слитки массой до 20 г, сверху--до 100 т.

Исследования крупных слитков аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т (массой до 40 т) п феррито-аусте-нитной стали Х21Н5Т массой 15,0 г показали, что макроструктура литого металла плотная [170-172]. Для аустенитной структуры характерна глубокая транскристаллизация, слиток феррито-аустенптной стали имеет у поверхности зону мелких кристаллов (до 50 мм) и затем крупнозернистую структуру, укрупняющуюся от периферии к оси. Более подробно вопросы качества слитков нержавеющих сталей рассмотрены в конце данного раздела.

Для некоторых нержавеющих сталей в связи с образованием специфических дефектов или плохой деформируемостью ограничивают массу слитка и используют специальные изложницы [173].

Например, хромистые стали типа Х17Н2 рекомендуют отливать в изложницы с двойной конусностью для ликвидации осевых трещин. В работе [174] приведены данные, показывающие существенное влияние применительно к стали 12Х11В2МФ (ЭИ756) геометрии изложницы и массы слитка на качество его макроструктуры и отбраковку металла в трубной заготовке и трубах.

Замена слитков массой 4,5 т и конусностью 1,07% на слитки .массой 2,8 г и конусностью 4,25% уменьшила загрязненность стали крупными неметаллическими включениями и позволила снизить брак в трубах по внутренним пленам с 32,0 до 6,6%.

Для ликвидации осевых трещин в слитках стали ЭИ736, ЭИ961 предложен плоский слиток массой 750 кг. Сталь ЭИ481 для обеспечения плотности макроструктуры поковок следует отливать в изложницы с H/D=l,68 и конусностью до 10% и получать слиткн массой 0,7- 2,0 г [175]. Для высоконикелевых сталей и сплавов рекомендовано снижать толщину стенки изложницы. Высокохромистые ферритные стали (например, Х28) отливают обыч1ю в сЛ1!ткн 0,5 т, так как они весьма склонны к образованию продольных трещин.

На большинстве заводов при разливке нержавеющей стали сифоном применяют предложенные А. К. Петровым и Б. П. О.кримовичем [176, 177] надставки, уширенные внизу. При этом нижнее основание прибыли шире верхнего сечения слитка на 7,5-10 мм для слитка 2,8 т и 15 мм для слитков 3,6-4,6 т. В обычных надставках получается обратный уступ шириной до 15 мм. При применении уширенных надставок корочка окислов прп входе металла в прибыль не подворачивается сразу, а свободно поднимается в надставку. Уширенные надставки обеспечили также «самострипперование» слитков.

Проведенные нами работы [178] показали целесообразность повышенного утепления прибыльной части слитка при применении уширенных надставок: футеровки надставок слоем асбеста п 40-.и.« шамотным кирпичом или пористы.м кирпичом БЛ 1,3, а также засыпки люнкерита в количестве 3 кг/т.

В .связи с высокой стоимостью нержавеющей стали проводились многократные и разносторонние 1!сследо-вания, направленные на снижение головной обрезп слитка.

Для стали ряда марок оказалось возможным, применение удлиненных слитков с соотношением H/D (средний) более 3,5. В частности, на Ижевском металлургическом заводе применяют слитки с отношением H/D (средний) от 3,5 до 4,17 [168]. Подробные данные о конструкции и применении удлиненных слитков приведены в работе [179].

Многочисленные исследования проведены по изучению эффективности различных методов утепления прибыли [180-182]. Такие способы, как электродуговой, индукционный и газовый обогрев прибыли слитка, опробованные на многих заводах Союза, не были внедрены при производстве нержавеющих сталей в связи со сложностью и трудоемкостью обогрева, удлинением производственного цикла и нестабильными результатами.

Для теплоизоляции верха слитка кое-где получили распространение засыпки из отходов слюдяного производства в количестве 1-2 кг/т.

В связи с тем, что около 90% тепла металла прибыли расходуется на нагрев ее футеровки и корпуса и передается в окружающую среду надставкой, основное внимание было уделено снижению теплопроводности и теплоемкости надставки.

Применение легковесного кирпича на практике встретило трудности из-за его низкой стойкости. На Челябинском и Златоустовском металлургических заводах опробовали экзотермический обогрев боковой поверхности прибыли.

Молотый кокс (50%) смешивали с древесным углем и опилками (25+20%) и смачивали водным раствором селитры, после чего затворяли теплой водой. Перед обмазкой к смеси добавляли водный раствор жидкого стекла. Массу наносили вручную слоем толщиной около 30 мм на внутреннюю поверхность прибыльной надставки при температуре 250-300° С и сушили в течение 8-16 ч. Затем для предохранения металла от науглероживания наносили тонкий слой обычной массы. Как показал опыт ЧМЗ, на слитках стали Х18Н9Т массой 4,5 т величина головной обрези может быть снижена с 18 до 15%.

За последние годы в металлургическую практику многих стран Европы и Америки внедрены способы утепления прибыли теплоизолирующими или экзотермическими вставками разового действия.

Эти способы применяются и на заводах Советского Союза. Теплоизолирующие вставки должны обладать высокой огнеупорностью, низкой теплопроводностью, малой объемной массой, низкой стоимостью, точностью размеров, отсутствием вредных выделений при разливке. Рецепты изготовления вставок весьма разнообразны и запатентованы в различных странах. Как правило, используются такие дешевые материалы, как песок, глина, асбестит, целлюлоза, древесные опилки и др. В качестве связующего употребляется раствор сульфитной щелочи. Материалы перемешиваются до и после увлажнения и затем поступают в прессы, где производится формовка фигурных плит-вставок.

На одном из заводов применяли на одну надставку комплект из четырех плоских и четырех угловых вставок клиновидной формы. После формовки вставки сушатся в специальных печах при 100-150° С. Применяют также литые вставки на основе самотвердеющих смесей.

Применение теплоизолирующих вставок при разливке стали Х18Н10Т, ЭИ448, Х23Н18, 1-2X13 и др. в слитки массой 3,2 т позволяет за счет меньшей высоты налива прибыли (на 260-300 мм вместо 380-400 мм) сни-

зить массу головной части слитка на 4,7% и повысить выход годного на 3-4%.

Исследование макроструктуры, химического состава подголовных штанг, механических свойств и склонности к коррозии, содержания феррита и неметаллических включений, а также ультразвуковой контроль всех штанг не выявили каких-либо отклонений от обычных показателей. Более того, было достигнуто повышение стабильности качества макроструктуры: количество темплетов с дефектами при отливке с теплоизолирующими вставками стали марок Х18Н10Т, ЭИ448, Х18Н12Т составило 1,5-5,87о против 6,2-13,8% при разливке с обычными надставками, а стали марок 1-2X13 соответственно 3,7 и 10,1%.

Применение экзотермических вставок может быть оправдано только при разливке малых слитков, когда требуется сохранять тепло в прибыли в течение более короткого времени. Изготовлять экзотермические вставки сложнее, и стоимость их значительно выше, чем теплоизолирующих.

Применение экзотермических вставок позволяет сэкономить до 6-8% металла. Внедрение экзотермических и теплоизолирующих вставок требует осуществления значительных капитальных затрат на заводах (стрби-тельство зданий, оснащение их специальным оборудованием по хранению, размолу, перемешиванию, формовке и сушке материалов). Существенному изменению должна подвергнуться конструкция изложницы, неполностью решены вопросы стрипперования слитков с малой высотой прибыли. На ряде марок стали необходимо доработать технологию с целью ограничения повышенной ликвации.

Однако разливка со вставками, безусловно, перспективна и получает всеобщее распространение, в первую очередь при отливке нержавеющих и других дорогостоящих сталей.

3. РЛЗЛИВКЛ НЕРЖАВЕЮЩЕО СТЛ.ИИ СИФОНОМ

Указанные выше особенности разливки нержавеющей стали обусловили многообразие технологических приемов разливки этого металла, связанных также с конкретными требованиями к форме и массе слитков и технологией их передела.