Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет 

им. Г. И. Носова» 
 
 
 

Кафедра металлургии черных металлов 
 
 
 

Курсовая  работа

по дисциплине: “Разливка и кристаллизация стали”

на тему: “Расчет технологических параметров  разливки стали на

 МНЛЗ” 
 
 
 
 
 
 

Выполнил ст. гр. МCЭ - 07                                                                             Мурзин Е.В.       

Принял к.т.н.                                                                            Буданов Б.А. 
 
 
 
 
 

Магнитогорск

2011 г

Аннотация

 

    В данной работе выполнен расчет основных технологических параметров непрерывной  разливки стали. Приведена общая  компоновка двухручьевой МНЛЗ и рассмотрена технология разливки стали марки 10Г2С1, на заготовке сечением 240´1200мм из сталеразливочного ковша вместимостью 165т при продолжительности разливки 65 и 75 минут. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 

  Введение........................................................................................................................... 4

1 Описание  машины непрерывного литья сортовых  заготовок...................................... 6

2 Параметры  жидкого металла........................................................................................... 7

3 Продолжительность  затвердевания  непрерывнолитой  заготовки.............. 8

4 Скорость  разливки металла и диаметр  разливочных стаканов.................................... 9

5 Скорость вытягивания заготовки из кристаллизатора................................................. 10

6 Расход материалов  для смазки в кристаллизаторе......................................................13

7 Параметры кристаллизатора и направляющих элементов зоны вторичного охлаждения.........................................................................................................................14

8 Режим первичного охлаждения заготовки................................................................... 16

9 Режим вторичного охлаждения заготовки................................................................... 18

 Заключение...................................................................................................................... 28

 Список  использованных источников............................................................................ 29

Введение

 

    Количество  стали, разливаемой на машинах непрерывного литья сортовых заготовок, составляет примерно половину от общего количества стали, разливаемой непрерывным способом. Отличительной особенностью таких МНЛЗ является наличие большого количества ручьев – до восьми вследствие относительно небольших размеров поперечного сечения отливаемых заготовок. На сортовых машинах используется два различных способа подачи металла из промежуточного ковша в кристаллизаторы: открытой или закрытой струей. При отливке заготовок с небольшими размерами поперечного сечения подача металла производится открытой струей из-за невозможности введения удлиненных погружных стаканов в малые полости кристаллизаторов. При таком способе стопора в промежуточный ковш не устанавливаются и регулирование подачи металла из ковша в кристаллизаторы осуществляется путем изменения диаметра нижних разливочных стаканов с калиброванными отверстиями. Для этого служит специальный механизм быстрой (за доли секунды) смены стаканов. Преимуществами разливки металла открытой струей являются:

    - простота способа разливки;

    - меньшие затраты на разливку и снижение себестоимости отливаемой заготовки, так как нет необходимости в оборудовании промежуточного ковша стопорами и погружными стаканами;

    -  большее количество металла, разливаемого  методом «плавка на плавку»,  а значит и более высокая  производительность МНЛЗ, так как отсутствуют стопора, лимитирующие длительность серии при разливке стали закрытой струей.

    Однако  разливка металла открытой струей имеет  и существенные недостатки:

    -  разливается сталь достаточно  простого сортамента - в основном  углеродистая сталь обыкновенного  качества;

    - снижается качество  заготовки  вследствие вторичного окисления струи и поверхности жидкого металла" в кристаллизаторе, эжектирования струей воздуха, возможности образования «веерообразной» струи,  нестабильного положения уровня металла, а значит и скорости вытягивания заготовки из кристаллизатора, локального затягивания шлака с зеркала жидкого металла в зазор между затвердевшей оболочкой заготовки и гильзой кристаллизатора.

    Поэтому сталь ответственного назначения на заготовки с относительно большими размерами поперечного сечения  на сортовых МНЛЗ разливается только закрытой струей с использованием погружных стаканов и стопоров для регулирования скорости подачи металла в кристаллизаторы.

    Для проведения расчета необходима проработка по литературным источникам [1...5] следующих  теоретических вопросов: конструкция  МНЛЗ и устройство ее основных узлов, технология непрерывной разливки стали, затвердевание непрерывнолитых заготовок, их строение и дефекты.

    В курсовой работе определены:

    -  параметры жидкого металла: допустимое  содержание вредных примесей  и растворенного алюминия, температуру металла в сталеразливочном и промежуточном ковшах;

    -  продолжительность затвердевания   непрерывнолитой заготовки;

    -  скорость разливки металла и  диаметр каналов разливочных стаканов;

    -скорость  вытягивания заготовки из кристаллизатора;

    - расход материалов для смазки  в кристаллизаторе;

    - параметры кристаллизатора и  направляющих элементов зоны  вторичного охлаждения;

    - режим первичного охлаждения  заготовки;

    - режим вторичного охлаждения  заготовки.

    1 Описание машины непрерывного литья сортовых заготовок 

      Машина  для непрерывной разливки стали, двухручьевая вертикального типа. Размеры поперечного сечения заготовки 240´1200 мм. Металлургическая длина МНЛЗ 20 м. Длина кристаллизатора 1200 мм. Вместимость сталеразливочного ковша 165 т. Способ вторичного охлаждения - охлаждение водой и водовоздушной смесью. 

    В таблице 1 приведены характеристики зоны вторичного охлаждения.

                  

         Таблица 1 - Характеристика зоны вторичного охлаждения

 
 

    2 Параметры жидкого  металла 

    Сталь, имеющая высокое содержание вредных  примесей, не может разливаться на машинах непрерывного литья заготовок. При высоком содержании в стали  фосфора и особенно серы резко  возрастает опасность аварийных  прорывов жидкого металла под  кристаллизатором и внеплановых  прекращений разливки металла. Причиной этого является образование сквозных трещин в еще тонкой оболочке затвердевшего  металла на выходе из кристаллизатора. Повышенное содержание вредных примесей диктует снижение скорости вытягивания  заготовки из кристаллизатора, что  вызывает уменьшение производительности МНЛЗ. При этом сильнее развиваются  в отливаемой заготовке различные  дефекты, в основном, различные виды поверхностных и внутренних трещин [1].

    Сталь, предназначенная для разливки непрерывным  способом, должна иметь содержание серы и фосфора, не более 0,030%. Конкретное значение содержания вредных примесей в металле определенной марки определяется возможностями технологии выплавки и ковшевой обработки металла в цехе.

    При разливке стали открытой струей ограничивается содержание в ней растворенного алюминия - обычно не более 0,006 %. Это объясняется тем, что при более высоком содержании алюминия - легко окисляющегося элемента образуется значительное количество неметаллических включений - алюминатов, которые быстро затягивают канал разливочного стакана.

    Температура разливаемой стали оказывает  существенное влияние, как на технологию непрерывной разливки, так и на качество получаемой заготовки. Температура  стали в промежуточном ковше  МНЛЗ определяется по формуле

                                                                               

                                                                    (1)

где    t_пк - температура стали в промежуточном ковше, ° С;

       t_ликв - температура начала затвердевания стали (температура ликвидус), ° С;

      Δt_пер - величина перегрева стали над температурой ликвидус, ° С.

    Температура ликвидус стали вычисляется по формуле

(2)

где  1539 - температура затвердевания чистого железа, ° С;

        73; 12; 3; 30; 28; 1; 3,5; 7; 3; 2; 18; 3; 1,8; и 1 - величины  снижения температуры  

      затвердевания железа при введении в него 1 %, соответственно, углерода,

      кремния, марганца, серы, фосфора, хрома, никеля, меди, алюминия,

      ванадия, титана, молибдена, кобальта и вольфрама, ° С/%;

        [C], [Si], [Mn], [S], [P], [Cr], [Ni], [Cu], [Al], [V], [Ti], [Mo], [Co], [W] -  

      содержание  в стали, соответственно, углерода, кремния, марганца, серы,

      фосфора, хрома, никеля, меди, алюминия, ванадия, титана, молибдена,

      кобальта  и вольфрама, %.

    Величина  перегрева стали над температурой ликвидус  (°С) принимается в соответствии с заданной величиной продолжительности разливки металла из одного сталеразливочного ковша и способом подачи металла в кристаллизатор:  

    Продолжительность

    разливки  металла, мин             <= 60                  > 60

    Открытая  струя                        20...30               30...40

    Закрытая  струя                        15...25               25...35.