Разливка и кристаллизация стали

Аннотация

Произведен расчет основных технологических параметров. Приведена общая компоновка четырехручьевой МНЛЗ криволинейного типа и рассмотрена технология разливки стали марки 08пс на слябы сечением 900250 мм.

СОДЕРЖАНИЕ

     Введение ……………………………………………………………………………………………….5     

1      Краткое описание МНЛЗ………………………………………………………………………………6                                                                                                        

2      Расчет основных технологических параметров…………………………………………………….10

2.1 Параметры жидкого металла…………………………………………………………………….10

2.2 Продолжительность затвердевания непрерывно-литой заготовки…………………………...10

2.3 Скорость вытягивания заготовки…………………………………………………………….....11

2.4 Скорость разливки и диаметр каналов сталеразливочных стаканов…………………………12

2.5 Параметры настройки кристаллизатора и системы вторичного охлаждения…….………….14

2.6 Охлаждение кристаллизатора…………………………………………………………………...15

2.7 Вторичное охлаждение заготовки………………………………………………………………17

2.8 Длительность разливки плавки и производительность МНЛЗ………………………………..22

     Заключение……………………………………………………………………………………………23

     Список использованных источников……………………………………………………………….24

ВВЕДЕНИЕ

Непрерывная разливка является в настоящее время основным высокопроизводительным способом разливки стали, при котором получают слябовые и сортовые заготовки. Качество непрерывно-литых заготовок во многом зависит от правильности выбора технологических параметров процесса разливки, который должен быть сделан с учетом типа машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), размеров поперечного сечения заготовки, марки стали.

В данной работе на основе данных о типе МНЛЗ и ее характеристик, марки разливаемой стали и параметров заготовки производится расчет оптимальных основных параметров разливки. Эти параметры влияют на безаварийную, стабильную и экономичную работу машины, на качество непрерывно-литой заготовки. К этим параметрам относятся:

- параметры жидкого металла (допустимое содержание вредных примесей и температура металла при разливке);

- продолжительность затвердевания заготовки;

- рабочая скорость вытягивания заготовки и диапазон допустимых скоростей вытягивания;

- скорость разливки металла и диаметр каналов стаканов в сталеразливочном и промежуточном ковшах;

- параметры настройки кристаллизатора и зоны вторичного охлаждения;

- режим охлаждения кристаллизатора;

- режим вторичного охлаждения заготовки;

- длительность разливки и плавки и производительность МНЛЗ.

1       Краткое описание МНЛЗ

Машина для непрерывной разливки стали, четырехручьевая, криволинейного типа. Радиус кривизны базовой стенки кристаллизатора 8м. Размеры поперечного сечения заготовки 250900 мм. Металлургическая длина МНЛЗ 35,8 м. Способ вторичного охлаждения  - охлаждение водой и вода + воздух.

Машины непрерывной  раз­ливки стали представляют собой системы, обеспечивающие полу­чение из жидкой стали готовой заготовки, которая может, как правило, непосредственно   на­правляться в прокатные станы, минуя блюминги или слябинги. При   использовании   МНЛЗ  сталь из сталеразливочного ковша поступает в промежуточный ковш, а из него в кристаллизатор. В кристаллизаторе образуется оболочка, заполненная жидкой сталью, по форме и сечению примерно соответствующая готовой заготовке. Частично затвердевшая заготовка с по­мощью транспортирующей системы - тянущей клети поступает в зону вторичного охлаждения, где происходит полное затвер­девание заготовок. Затвердевший слиток режется на мерные длины и готовые заготовки и с помощью рольганга или других транспортных средств направляются в прокатный цех или на склад.

При подготовке МНЛЗ к разливке в каждом кристаллизаторе с помощью специального устройства - затравки - устраивается сплошное дно. Верхний конец затравки, имеющий пазы, вводится в кристаллизатор, ее противоположный конец находит­ся в зацеплении с тянущим устройством. По мере наполнения кристаллизатора металл затекает в пазы и, быстро затвердевая, образует прочное сцепление с затравкой. Затем включается тя­нущее устройство и частично затвердевший металл - твердая оболочка с жидкой серединой вытягивается в зону вторичного охлаждения.

Для образования прочной оболочки - корки металла стенки кристаллизатора изготавливаются из материала, обладающего высокой теплопроводностью, и интенсивно охлаждаются во­дой. Для уменьшения трения между коркой (оболочкой) твер­дого металла и стенками кристаллизатора, предотвращения смачивания стенок кристаллизатора жидкой сталью и создания нейтральной или восстановительной атмосферы, на поверхность металла в кристаллизаторе вводят твердую или жидкую смаз­ку в виде различных масел, углеводородов или экзотермиче­ских, или теплоизолирующих шлаковых смесей. Наряду с этим для предотвращения разрыва оболочки и прилипания корки металла к стенкам кристаллизатора, последний совершает воз­вратно-поступательное движение (качание) с помощью специ­альных механизмов.

Из кристаллизатора, как уже указывалось, частично затвер­девший слиток попадает в зону вторичного охлаждения, кото­рая состоит из опорных элементов и устройств, обеспечивающих охлаждение слитка. Опорные элементы должны предотвра­щать деформацию оболочки слитка и искажение ее формы под действием ферростатического давления. Охлаждение осущест­вляется обычно орошением поверхности слитка водой, расход которой зависит от разливаемой марки стали и скорости вытя­гивания слитка.

После того как полностью затвердевший слиток в месте со­единения с затравкой выходит из тянущего устройства, затрав­ка отсоединяется от слитка и убирается специальным механиз­мом, а слиток поступает в устройство для резки. По окончании разливки остатки слитка выводятся из машины, убирается про­межуточный ковш, проводятся контроль и настройка действия механизмов и системы охлаждения, затем вновь вводится затравка.

Таким образом, современная МНЛЗ состоит из следующих элементов и узлов:

- сталеразливочного стенда;

- промежуточного ковша;

- тележки или стенда для промежуточного ковша;

- кри­сталлизатора;

- механизма возвратно-поступательного движения кристаллизатора;

- опорных элементов и устройств зоны вторич­ного охлаждения;

-  устройства для транспортировки слитка; затравки; механизма для ввода и уборки затравки;   -  устройств для резки непрерывно-литого слитка на заготовки мерной дли­ны;

- устройства для уборки и транспортировки заготовок к про­катному цеху или в отделение   отделки заготовок;

- устройства для подачи твердой или жидкой смазки;

- оборудования для подачи воды в кристаллизатор;

- зону вторичного охлаждения и на охлаждение элементов МНЛЗ;

- электрооборудования;

- средств контроля и автоматизации.

Общая компоновка элементов МНЛЗ показана на рисунке 1.

              1- сталеразливочный стенд; 2- тележка промежуточного ковша; 3- промежуточный         ковш; 4- кристаллизатор; 5- механизм качания кристаллизатора; 6, 7, 8, 10, 11- различные секции роликовой проводки; 9- направляющие  для смены секций; 12- механизм отсоединения затравки; 13- машина для ввода затравки; 14- фундаментные балки с фиксированными и плавающими опорами

Рисунок 1 - Общая компоновка МНЛЗ

В таблице 1 приведены данные о зонах вторичного охлаждения.             

Таблица 1 - Характеристика зоны вторичного охлаждения

Устройства для резки заготовок.

             Резка заготовок на мерные дли­ны на МНЛЗ осуществляется плазменной резкой, газовой резкой, нож­ницами (гидравлическими или электромеханическими), импульсной резкой. Наиболее широко распространена газовая резка. Машины газо­вой резки просты по конструкции и в эксплуатации, имеют в несколь­ко раз меньшую массу, чем гидроножницы. В качестве энергоносителя используют природный газ, ацетилен, кислород и газ-гаситель азот.

2 Расчет основных технологических параметров

2.1 Параметры жидкого металла

Верхний предел содержания серы и фосфора, разливаемой на МНЛЗ, устанавливается в интервале от 0,015 до 0,025%. Для стали марки 08пс, выбираем предельные значения серы и фосфора в металле: [S]= 0,025  %,[P]=0,025  %.

Температура разливаемого металла оказывает существенное влияние как на технологию непрерывной разливки, так и на качество получаемой заготовки. Наилучшие результаты получаются в том случае, когда металл в промежуточном ковше имеет перегрев над температурой ликвидус 20-30С.

Температура ликвидус для стали марки 08пс:

tлик=1530-80[C],

где [C]- среднее содержание углерода в стали, %.

tлик=1530-800,08=1524С.

Температура металла в промежуточном ковше:

tпр= tлик+(20…30),

где tпр- температура металла в промежуточном ковше,  С;

tлик- температура ликвидус, С.

tпр=1524+25=1549С.

2.2 Продолжительность затвердевания непрерывно-литой заготовки

Главными факторами, определяющими продолжительность затвердевания непрерывно-литых заготовок, являются размеры её поперечного сечения: толщина А и ширина В. С достаточной точностью продолжительность затвердевания заготовки можно определить:

з = кф ,

где з- продолжительность затвердевания, мин;

кф- коэффициент формы поперечного сечения;

А- толщина заготовки, мм;

К- коэффициент затвердевания, мм/мин0,5.

Численное значение коэффициента формы кф принимаем равным 1, т.к. В/А=3,62. Величину коэффициента  затвердевания К, принимаем равной 25 мм/мин0,5. Тогда

з=1* .

2.3 Скорость вытягивания заготовки

Установление скоростного режима заключается в определении диапазона допустимых скоростей вытягивания заготовки и рабочей скорости вытягивания. В качестве рабочей принимается такая ско­рость вытягивания, при которой обеспечивается сочетание высокого качества заготовки с достаточно высокой производительностью МНЛЗ. Обычно рабочая скорость вытягивания назначается с учетом многих факторов; марки стали, размеров поперечного сечения отливаемой заготовки, температуры металла в промежуточном ковше, содержания в стали вредных примесей и др. Если температура разливаемого металла и содержание вредных примесей в нем соответствуют требованиям  раздела 2.1 то рабочая скорость вытягивания может быть рассчитана: