Выдержка слитков в изложницах
Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

Разливка стали в крупные слитки

Выдержка слитков в изложницах

Процесс затвердевания слитков и охлаждения их до заданной температуры занимает достаточно длительный отрезок времени и может составлять от нескольких часов до десятков часов в зависимости от массы слитка.

Существующие на металлургических предприятиях режимы охлаждения и нагрева стальных слитков, определяемые, как правило, эмпирически на основании производственного опыта, не всегда являются энергетически выгодными, т.к. предполагают чрезмерное их охлаждение, а затем большие затраты энергии и времени на нагрев. Это приводит к сокращению полезной производственной площади, а также к снижению интенсивности использования и стойкости сменного оборудования.

Определение оптимального времени выдержки слитков в изложницах возможно только при наличии точных сведений о кинетике их затвердевания, а также об изменении температуры поверхности слитков во времени. Такая информация может быть получена опытным путем, однако проведение необходимых экспериментальных исследований является весьма трудоемким, что связано со значительными материальными затратами и довольно часто не обеспечивает необходимой точности.

С определенным приближением для слитков, завершающих кристаллизацию в горизонтальном направлении, продолжительность полного затвердевания определяют по упрощенной формуле В.М. Тагеева, учитывающей отношение высоты слитка к его попереному сечению:

Следует отметить, что чрезмерная выдержка слитков сверх этого времени для ряда легированных марок стали (например, 60ХН, 30ХН3, 36Г2С и др.) приводит не только к неоправданным потерям тепла, но и к образованию продольных поверхностных трещин, если температура поверхности слитка становится ниже 700-800°С. Последующая технологическая операция нагрева слитков перед ковкой в случае их посада в печь с низкой температурой поверхности весьма часто приводит к образованию поперечных трещин, а иногда и к полному разрушению слитков. На рис.5.7 приведена фотография половинок расколовшегося при охлаждении 30-ти тонного слитка.

Фотография частей расколовшегося при охлаждении 30-т слитка

Рисунок 5.7 – Фотография частей расколовшегося при охлаждении 30-т слитка

Существенное расширение возможностей разработки технологии охлаждения и нагрева слитков обеспечивает применение методов математического моделирования. В результате расчетов определяется температурное поле в затвердевающем слитке и динамика продвижения изотерм затвердевания с заданным количеством твердой фазы.

Следует иметь в виду, что крупные кузнечные слитки должны затвердеть до их раздевания, т.к. транспортировка слитков производится в горизонтальном положении на железнодорожных платформах. Исходя из этого, длительность выдержки таких слитков в изложницах определяется временем их полного затвердевания.

Для предотвращения наружных и внутренних трещин нельзя допускать резкого охлаждения слитков. Охлаждение слитков легированных сталей до низких температур должно проводиться в изложницах или специальных кессонах. Горячие слитки даже небольшой массы следует вывозить из цеха на специально оборудованных платформах. Для уменьшения тепловых потерь при транспортировке слитки накрывают колпаками, футерованными шамотным кирпичом.

В табл.5.2 приведены некоторые данные по уточненным значениям времени выдержки слитков в изложницах в зависимости от массы слитков, продолжительности затвердевания и температуры поверхности в центральной части.

Таблица 5.2 - Время полного затвердевания, температура поверхности крупных слитков и рекомендуемое время выдержки их в изложницах

Время полного затвердевания, температура поверхности крупных слитков и рекомендуемое время выдержки их в изложницах

Нормативы выдержки кузнечных слитков ОАО «НКМЗ» приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Нормативы выдержки кузнечных слитков ОАО «НКМЗ»

Нормативы выдержки кузнечных слитков ОАО НКМЗ