Розлив сталі

 

Зміст 
 

Введення             3

Поняття “сталь”, її класифікації й застосування      5

Розливання стали  в виливниці         7

Затвердіння й будівля  сталевих злитків       9

Висновок                     11

Список літератури                   12

 

Введення 

      Металургійне  виробництво виникло на зорі розвитку людського суспільства. Такі метали, як залізо, мідь, срібло, золото, ртуть, олово й свинець, знайшли своє застосування ще до нашої ери.

      Метали  відносяться до числа найбільш розповсюджених матеріалів, що людина використовує для забезпечення своїх життєвих потреб. У наші дні важко знайти таку область виробництва, науково-технічної діяльності людини або просто його побуту, де метали не грали б чільної ролі як конструкційний матеріал.

      Метали  розділяють на кілька груп: чорні, кольорові і шляхетні. До групи чорних металів відносяться залізо і його сплави, марганець і хром. До кольорового відносяться майже всі інші метали періодичної системи Д. И. Менделєєва.

      Залізо  і його сплави є основою сучасної технології й техніки. Ще в середині 70-х років минулого сторіччя академік Патон Б.Є. назвав двадцяте століття «залізним», не погодитися з ним неможливо. У ряді конструкційних металів залізо коштує на першому місці і не уступить його ще довгий час, незважаючи на те, що кольорові метали, полімерні й керамічні матеріали знаходять усе більше застосування. Залізо і його сплави складають більш 90% усіх металів, застосовуваних у сучасному виробництві.

      Самим найважливішим зі сплавів заліза є його сплав із вуглецем. Вуглець  додає міцність сплавам заліза. Ці сплави утворять велику групу чавунів і сталей.

      Віддавна  розливання стали вважали мистецтвом, і тільки досвідченим майстрам довіряли виконання цієї операції. Сучасні  зведення про фізико-хімічні процеси, що протікають під час розливання і при затвердінні чорних металів, дозволяють впливати на рідку сталь при її кристалізації в кристалізаторах або у виливниці, керуючись точною інформацією про температуру металу, його хімічному складі й інших властивостях, виконувати операції розливання на найвищому технологічному рівні.

      Для поліпшення якості злитків широке застосування знайшли способи поза пічної обробки  рідкого металу в ковші вакуумуванням, продувкою інертними газами, обробкою синтетичними шлаками.

      Для виконання зазначених впливів на великих металургійних заводах застосовується складне й різноманітне устаткування. Це значно підвищує вимоги до підготовки кваліфікованих фахівців: розливальників і ливарів. Від правильного використання устаткування, дотримання технології розливання багато в чому залежить не тільки термін служби механізмів, але і якість виливків і злитків і безпека прийомів роботи.

      Сучасний  високий рівень металургійного виробництва  заснований на глибоких теоретичних  дослідженнях, великих відкриттях, зроблених у різних країнах світу, і багатому практичному досвіді.

      Розвиток  металургії йде по шляху подальшого удосконалювання плавки й розливання металу, механізації й автоматизації  виробництва, упровадження нових прогресивних способів роботи, що забезпечують поліпшення техніко-економічних показників плавки і якості готової продукції.

      Сьогодні  Україна займає 7 місце у світі  по виробництву стали.

      Операція  розливання чавуна і стали в металеві й піщані форми є заключною  і, тому, у великому ступені впливає  на якість одержуваних виробів (сталевих і чавунних виливків і сталевих злитків).

      За  останні роки в технології розливання масового виробництва сталевих злитків, а також виробництва високоякісних  сталевих злитків упроваджуються нові прогресивні способи й прийоми, що дозволяють значно поліпшити якість металу в готових виробах.

      Способи розливання стали у виливниці, їхні техніко-економічні характеристики, шляхи  підвищення якості виробленої сталі  я постараюся розкрити в цій роботі. 

 

Поняття “сталь”, її класифікації й застосування 

      Залізо  і його сплави є основою сучасної технології й техніки. У ряді конструкційних металів залізо коштує на першому  місці і не уступить його ще довгий час, незважаючи на те, що кольорові  метали, полімерні й керамічні  матеріали знаходять усе більше застосування. Залізо і його сплави складають більш 90% усіх металів, застосовуваних у сучасному виробництві.

      Самим найважливішим зі сплавів заліза є його сплав із вуглецем. Вуглець  додає міцність сплавам заліза. Ці сплави утворять велику групу чавунів  і сталей.

      Сталями називають сплави заліза з вуглецем, зміст якого не перевищує 2,14%. Сталь  – найважливіший конструкційний матеріал для машинобудування, транспорту й у багатьох інших галузях  народного господарства.

      Сталеплавильне  виробництво – це одержання стали  з чавуна і сталевого брухту в сталеплавильних агрегатах металургійних заводів. Сталеплавильне виробництво є другою ланкою в загальному виробничому циклі чорної металургії. У сучасній металургії основними способами виплавки стали є: киснево-конвертерний, мартенівський і електросталеплавильний процеси. Співвідношення між цими видами сталеплавильного виробництва міняється.

      Сталеплавильний процес є окисним процесом, тому що сталь виходить у результаті окислювання  і видалення більшої частини  домішки чавуна – вуглецю, кремнію, марганцю й фосфору. Відмінною рисою сталеплавильних процесів є наявність окисної атмосфери. Окислювання домішок чавуна й інших шихтових матеріалів здійснюється киснем, що утримується в газах, оксидах заліза й марганцю. Після окислювання домішок, із металевого сплаву видаляють розчинений у ньому кисень, уводять легуючі елементи й одержують сталь заданого хімічного складу.

      Єдиної  світової класифікації сталей немає. У  залежності від способу виробництва, хімічного складу, структури, призначення  і якості стали класифікують:

      По  призначенню: топкову і котельню, для залізничного транспорту (рейкову, для бандажів залізничних коліс  і т.п.), конструкційну (застосовується при виготовленні різних металоконструкцій  для будівництва будинків, мостів, різних машин і т.п.), шарикопідшипникову, інструментальну (для виготовлення різних інструментів, різців, валків прокатних верстатів, деталей ковальсько-штампувального устаткування і т.п.), ресорно-пружинну, трансформаторну, нержавіючу, гарматну, трубну й ін.

      По  якості: звичайної якості, якісна, і високоякісна. Розходження між цими групами полягають у змісті шкідливих домішок, що допускається, (у першу чергу сірки й фосфору), а також в особливих вимогах по змісту неметалічних включень і т.п. Наприклад, у сталях звичайної якості зміст сірки й фосфору допускається до 0,055-0,060%, у якісних сталях – не більш 0,040-0,045%, у високоякісних – не більш 0,020-0,030%.

      По  хімічному складі: вуглецеві (низьковуглецеві  містять до 0,3% вуглецю;

      середньовуглецеві - від 0,3 до 0,6%; високовуглецеві – більш 0,6%), леговані (низьколеговані – до 2,5% легуючих добавок; середньолеговані – 2,5-10%, високолеговані – більш 10%), у тому числі хромисті, марганцевисті, хромонікелеві і т.п.

      По  характеру застигання стали у  виливницях: спокійні, киплячі і напівспокійні. Поводження металу при кристалізації у виливницях залежить від ступеня його розкислення – чим повніше розкислена сталь, тим спокійніше кристалізується злиток.

      По  способі виробництва:

      1) по типі агрегату – конвертерна  (у тому числі киснево-конверторна, бесемерівська, томасівська), мартенівська, електросталь, сталь електрошлакового переплаву і т.д.;

      2) за технологією – основна й  кисла мартенівська, основна і  кисла електросталь, оброблена вакуумом, синтетичними шлаками, продувкою  інертними газами і т.п.;

      3) по стані – у твердому стані  (губчате залізо – продукт  прямого відновлення), в електролітичному  – (продукт електролізу залізовмісних  матеріалів), у порошкоподібному (продукт  процесів розпилення на дрібні  краплі рідкої сталі), у тістоподібному (продукт сиродутного, кричного, пудлінгового процесів, продукт процесу «Астон-Байєрс»), у рідкому, литому (продукт конверторного, мартенівського і т.п. процесів).

 

Розливання  стали в виливниці 

      Зі  сталеплавильного агрегату сталь випускається в сталерозливний ківш, призначений для короткочасного збереження і розливання, стали. Сталерозливний ківш (мал. 1) має форму усіченого конуса з великою підставою вгорі. Ківш має зварений кожух, зсередини футерується вогнетривкою шамотною цеглою. Переміщають ківш за допомогою мостового крана або на спеціальному залізничному візку.

      Сталь з ковша розливають через один або дві склянки, розташованих у  днищі ковша. Отвір закривають або  відкривають зсередини вогнетривкою пробкою за допомогою стопора.

      Ємність сталерозливних ковшів на великих металургійних комбінатах може досягати 480 т.

       У сталеплавильних  цехах сталь із ковша розливають або у виливниці, або на машинах  безперервного розливання.  

Мал. 1. Схема сталерозливного  ковша 

      Сталь розливають у виливниці або кристалізатори установок для безперервного розливання.

      Виливниця представляє із себе металеву форму  для виливка металу у виді злитка. По конструкції виливниці підрозділяють  на глуходонні і наскрізні, по способі  заливання металу — на заповнювані  зверху і заповнювані знизу (сифонне розливання). Для розливання чавуна на розливочних машинах застосовують виливниці горизонтального типу — мульди, а для розливання феросплавів і деяких кольорових металів виливниці у виді невисоких ванн, іноді з вертикальними перегородками.

      Найбільше поширення в промисловості одержали чавунні виливниці вертикального типу для розливання стали. Виливниці для злитків, призначених для кувань, уміщають до 100 т сталі і більш; виливниці для сталі, що йде в прокат, розраховані на злитки масою від 100 кг до 20 т (злитки для слябів). Маса злитків для прокатки, звичайно, складає 10...12 т (рідше —до 25 т), а для кувань досягає 250...300 т. Леговані сталі іноді розливають у злитки масою кілька сотень кілограмів.

      Застосовують  два способи розливання стали  у виливниці: зверху і сифоном.

       При розливанні зверху мал. 22,а) сталь заливають із ковша 2 у кожну виливницю 1 окремо. При такому розливанні поверхня злитків унаслідок улучення бризів рідкого металу на стінки виливниці може бути забрудненої плівками оксидів. 

Рис 2. Схема розливання стали в виливниці

A – розливання  зверху: 1 – сталерозливний  ківш; 2 – виливниця; 3 – піддон;

Б – розливання сифоном: 1 – сталерозливний ківш; 2 – центрова трубка; 3 – прибуткова надставка; 4 – виливниця; 5 – піддон; 6 – сифонні  трубки 

      При сифонному розливанні (мал. 2 ,б) сталлю заповнюють одночасно від 2 до 60 установлених на піддоні 5 виливниць через центровий літник 3 і канали в піддоні. У цьому випадку сталь надходить у виливниці знизу, що забезпечує плавне, без розбризкування їхнє заповнення, поверхня злитка виходить чистої, скорочується час розливання. Сталь у надставці 4 зберігається в рідкому стані, завдяки чому зменшуються раковини й відходи злитка при обрізку.

      Розливання  зверху, звичайно, застосовують для  вуглецевих, а розливання сифоном  — для легованих сталей.