Виливниця

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкции сталеразливочных изложниц, применяемых при отливке блюминговых слитков спокойной стали, и может быть использовано в сталеплавильных и сталелитейных цехах металлургических и машиностроительных предприятий. Известна уширенная кверху изложница, применяемая при отливке сверху слябинговых слитков. Изложница содержит широкую и узкую стенки с приливами по периметру внутренней поверхности в нижней части со следующими параметрами: - высоты изложницы - 2100 мм, (Н); - сечение слитка у верхнего торца 1205x855 мм, у нижнего - 880 х 440 мм; - максимальная толщина стенок изложницы - 220 мм (SAmax); - ширина прилива по широкой стенке -165 мм (0,75 SAmax), узкой - 110 мм (0,5 SAmax); - высота прилива по широкой стенке -125 мм (0,06 Н), по узкой стенке - 40 мм (0,0190 Н); - радиус сопряжения прилива с широкой стенкой - 350 мм (1,59 SAmax), по узкой стенке - 50 мм (0,227 SAmax). Анализ данных по качеству слитков и характеру отбраковочных дефектов показал, что при достаточной долговечности изложница - прототип не обеспечивала требования, предъявляемые к качеству поверхности слитков. Обусло влено это тем, что при недостаточной механической прочности и теплоаккумулирующей способности приливов под действием знакопеременных температурных нагружений и падающей струи приливы у узких стенок начинали разрушаться на ранних этапах эксплуатации изложниц. Высота и угол сопряжения прилива с узкой стенкой являлись концентраторами неоднородности микроструктуры чугуна и температурных остаточных литейных и эксплуатационных напряжений, способствующих возникновению трещин в приливах и их разрушению. Высота, ширина, и радиус сопряжения приливов у широких стенок (0,06 SAmax, 0,75 SAmax и 1,59 Η) по своим параметрам являлись тепловым узлом, способствующим получению у вер хнего при заливке формы торца изложницы неоднородной микроструктуры чугуна с усадочной рыхлостью. Такая микроструктура чугуна не обеспечивала требуемую механическую прочность и теп-лоаккумулирующую способность приливов. Разрушение приливов приводило к отрицательному влиянию на формирование макроструктуры и качества поверхности слитков, приварке их к поддонам и повышенному нетранзиту. Наряду с отсутствием оптимального решения параметров приливов по углам, это привело к тому, что изложница данной конструкции была снята с производства. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать конструкцию донной части уширенной кверху глуходонной изложницы таким образом, чтобы ее конструкция способствовала повышению эксплуатационной долговечности изложницы с одновременным улучшением качества поверхности слитков, получению более однородной микроструктуры стали по всему объему отливаемых слитков за счет обеспечения максимальной теплоаккумулирующей способности донной части изложницы и поддона. Сущность изобретения состоит в том, что внутренняя поверхность стенок и угловых частей изложницы, выполнена с теплоаккумулирующими приливами, высота, ширина и радиус сопряжения которых со стенками составляют соответственно 0,0015-0,06; 0,006-1,05; 1,10-1,50 высоты и максимальной толщины стенки. Общими с изложницей-прототипом существенными признаками изобретения являются; - широкая и узкая стенки, а также угловая часть изложницы выполнены с приливами; - ширина и высота приливов на узкой и широкой стенках имеют разную ширину и высоту. - приливы сопряжены со стенками радиусами различной величины. Дополнительными признаками являются: параметры приливов по широкой и узкой стенкам тесно взаимосвязаны с приливами по угловой части изложницы, высотой и максимальным значением толщины стенки, параметры которой рассчитаны в соответствии с современными представлениями о принципах термоуравновешенности отливок, работающих в условиях знакопеременных температурных нагружений. Между существенными признаками и техническим результатом - обеспечением возможности управлять процессом структурообразования чугуна в верхней части при отливке изложницы, разливкой стали, охлаждением и формированием качественной поверхности слитка в его нижней части существует причинноследственная связь. Наличие приливов у нижнего торца изложницы по периметру внутренней поверхности, параметры которых по всему диаметру тесно взаимосвязаны с высотой и максимальной толщиной стенки, позволяют получить однородную и качественную микроструктур у чугуна в той части изложницы, которая, как правило, в процессе заливки формы получается наиболее пораженной шлаконеметаллическими включениями. Эта же часть изложницы, обладающая недостаточной механической прочностью и теплоаккумулирующей способностью, в процессе отливки слитков испытывает максимальные знакопеременные температурные нагружения. Расчетные параметры приливов обеспечивают этой части изложницы достаточную механическую прочность и теплоаккумулирующую способность, обеспечивающих повышение эксплуатационной долговечности изложниц, улучшение микроструктуры и качества поверхности отливаемых слитков, сокращение их привариваемости к поддону и нетранзиту. Как показали исследования, максимальная долговечность изложниц и значительное улучшение качества поверхности слитков достигается именно при такой форме расположения и конструктивных параметров приливов, которые в данном случае играют роль теплоаккумулирующи х. На чертеже изображена изложница со стенками и приливами по периметру внутренней поверхности и нижнего торца изложницы. Изложница содержит: широкую (SA)-1; 2 - узкую (SB) стенки, приливы по периметру широкой стенки - 3, узкой - 4. Высота изложницы - Н, максимальная толщина стенки SAmax, радиус сопряжения прилива у широкой стенки RSA, узкой RSB, ширина прилива по периметру вн утренней поверхности - В. Конструктивные параметры приливов выбраны, исходя из следующи х соображений. Параметры приливов тесно взаимосвязаны между собой, технологией отливки изложниц, разливки стали и качеством поверхности отливаемых слитков. Поэтому высота приливов не может быть выше 0,06 высоты изложницы (подтверждение не более 0,06Н), так как при заданной ширине (1,0 SAmax) и радиус сопряжения (2,25 SAmax) прилив по широкой стенке обеспечивает качество чугуна у верхнего по отливке торца долговечность изложницы, а также качество поверхности слитков. При увеличении высоты свыше 0,06 Η по качеству поверхности слитка и долговечности изложницы достигается тот же эффект, но при увеличенной массе изложницы, что существенно снижает экономическую целесообразность ее применения. Кроме того увеличенная высота прилива приводит к повышению у верхнего торца теплового узла, ухудшающего микроструктуру чугуна и требующего дополнительной механической обработки верхнего торца. Делать толщину прилива меньше 0,015 Η также нельзя (подтверждение не более 0,015 Н), т.к. при этой высоте прилив будет обладать недостаточной механической прочностью и теплоаккумулирующей способностью, что приведет к резкому снижению долговечности изложницы из-за размыва прилива на ранних этапах эксплуатации, ухудшению макроструктуры металла и качества поверхности слитков в нижней их части, увеличению их нетранзита из-за приваривания к поддону и разрушающемуся приливу при наполнении изложницы сталью. Максимальная ширина прилива не должна превышать значения 0,10 SAmax, т.к. в противном случае при том же долговечности изложницы будем иметь те же данные по макроструктуре металла и качеству поверхности слитков, но при большой массе изложницы, что вместе с дополнительными расходом металла при мехобработке верхнего торца делает применение этой изложницы менее эффективным. Делать ширину прилива меньше 0,8 SAmax нельзя, т.к. в этом случае прилив будет обладать недостаточной теплоаккумулирующей способностью, что приведет к резкому ухудшению качества поверхности слитков, преждевременному вы ходу изложниц из строя из-за недостаточной их механической прочности. Радиус сопряжения приливов со стенками выбран исходя из необходимости получения у верхнего торца минимальных напряжений и равномерных по всей высоте стенок микроструктуры и механических свойств, при минимальном засорении торца шлаконеметаллическими включениями при заполнении формы изложницы чугуном. Поэтому делать радиус больше 2,25 SAmax нельзя, т.к. мы не сможем получить заданную толщин у прилива при заданной его ширине, или при заданной ширине, не сможем получить необходимую толщину прилива. В итоге это приведет к необходимости отступления от расчетного соотношения параметров приливов, что послужит причиной их преждевременного разрушения из-за недостаточной механической прочности и выхода изложниц из строя на ранних этапах эксплуатации. Если приливам обеспечить . достаточную механическую прочность, это приведет лишь к увеличению массы изложниц и повышенному их расходу при том же эффекте по улучшению качества поверхности слитков. Уменьшать радиус сопряжения приливов со стенками 2,00 SAmax нецелесообразно, т.к. в этом случае угол встречи прилива со стенкой может стать концентратором неоднородности и микроструктуры и физикомеханических свойств чугуна, концентратором напряжений, способствующим возникновению поперечных трещин на ранних этапах эксплуатации как на поверхности слитков, так и внутренних изложниц. Внутренние параметры приливов обеспечивают возможность получения равномерных макроструктур у и физикомеханических свойств чугуна в объеме стенок и угловой части, теплоотвода в процессе наполнения изложницы сталью, ее кристаллизации и охлаждения слитков. Пример. Изложница сталеразливочная, уширенная кверху. Высота изложницы Η = 2040 мм, максимальная толщина широкой стенки SAmax - 155 мм, узкой SB - 150 мм. Высота прилива Η - 40 мм, 0,0190 Н. Ширина прилива 155 мм 0,85 SAmax. Радиус сопряжения прилива со. стенкой 200 мм -2,00 SAmax. Изложница с теплоизолирующими приливами по периметру внутренней поверхности у нижнего торца работает следующим образом. В цехе подготовки составов на поддон устанавливается изложница, состав с изложницами подается в разливочный пролет сталеплавильного цеха, где изложницы наполняются сталью. После кристаллизации стали и охлаждения в течение расчетного времени слитки изымаются из изложниц, после чего состав с изложницами подается на участки охлаждения, проверки и чистки. Проверенная и очищенная изложница повторно устанавливается при заданной температуре на поддон, после чего состав с изложницами подается в разливочный пролет сталеплавильного цеха. Применение изложницы заявляемой конструкции позволяет резко увеличить ее долговечность, улучшить качество поверхности слитков, сократить число приварившихся слитков. В мартеновском цехе комбината "Азов-сталь" испытана промышленная партия изложниц заявляемой конструкции при отливке слитков рельсовой стали. Изложница обеспечивает отливку качественных слитков в соответствии с требованиями действующих те хнологических инструкций с одновременным снижением расхода металла на передел, брака рельсов по дефектам металла, повышением долговечности изложницы.