книги из ГПНТБ / Писаренко Г.А. Отливки металлургического оборудования из чугуна с шаровидным графитом

вания ее и поддержания мелких частиц кварца во взвешенном состоянии через бак с краской пропускается пар и воздух.

Практика показала, что выгары на обычных изложницах то­ же получаются, но реже, чем на изложницах из магниевого чу­ гуна. Это явление наблюдалось и при эксплуатации мелких из­ ложниц на Северском и Верх-Исетском металлургических заво­ дах. Было сделано предположение, что чугун с шаровидным гра­

фитом имеет большую склонность к «разъеданию» жидкой сталью, чем чугун с пластинчатым графитом. Объяснить это можно тем, что графит пластинчатой формы лучше предохраняет внутреннюю поверхность изложницы от «разъедающего» дейст­ вия сталью, чем шаровидный графит, так как площади поверх­ ностей у пластинчатого графита больше, чем у шаровидного.

Поэтому для получения высокой стойкости изложниц из чугу­ на с шаровидным графитом следует обеспечивать нормальные условия их эксплуатации, при которых выгары на стенках излож­ ниц не образуются. К таким условиям относятся: отсутствие силь­ ного перегрева стали, применение качественной смазки, правиль­ ная постановка изложниц на поддонах, применение поддонов ра­ циональной конструкции и пр.

Известно, что с уменьшением толщины стенок увеличивается

скорость охлаждения отливок в период кристаллизации и меха­ нические свойства чугуна улучшаются. В чугуне с шаровидным графитом ускоренное охлаждение отливок в период кристаллиза­ ции повышает пластичность, — стрелу прогиба и относительное

удлинение, — после отжига (см. рис. 8).

Как уже отмечалось выше, на стойкость изложниц из чугуна с шаровидным графитом решающее влияние оказывают его пла­ стические свойства, поэтому уменьшение толщины стенок излож­

ниц должно благоприятно отражаться на их эксплуатационных качествах. Для установления возможности уменьшения толщины

стенок и веса изложниц на Н.-Тагильском металлургическом ком­ бинате были отлиты из магниевого чугуна сквозные изложницы, аналогичные по форме, показанным на рис. 41, а, но с толщиной стенок: внизу 100 вместо 140 мм, а вверху 90 вместо 120 мм, что уменьшило вес изложницы с 3,35 до 2,15 т или на 35%;; отноше­ ние веса изложницы к весу слитка сократилось с 1,53 до 0,98. Испытание в работе изложниц с тонкими стенками проведено на Н.-Салдинском металлургическом заводе при разливке в них

кипящей стали марок Ст. 2 и Ст. 3. Химический состав и стой­ кость этих изложниц приведены в табл. 44.

Из данных табл. 44 видно, что стойкость тонкостенных излож­

ниц получилась высокой и в среднем составила 139 наливов, что эвивалентно 208 наливам, произведенным в изложницы с нор­ мальной толщиной стенок, так как последние значительно тя­

желее,

Для выявления распределения температур в изложницах с различной толщиной стенок проведено измерение температуры при нагревании и охлаждении изложниц из магниевого чугуна

одинакового химического состава1.

Температура измерялась по сечению грани изложницы на рас­ стоянии 1000 мм от нижнего торца (в центре эллипса максималь­ ного нагрева) в трех местах: на расстоянии 5 мм от внутренней поверхности, в середине и у наружной поверхности.

Температурные кривые нагрева и охлаждения изложниц с тон­ кими и нормальными стенками приведены на рис. 44. Перепад

врепя от начала разливки ста пи, мин.

температур между внутренней и наружной поверхностями излож­ ницы характеризуется кривыми на рис. 45. Изложница с тонкой

стенкой прогревается быстрее и до более высокой температуры,

чем изложница с нормальной толщиной стенки. Перепад же температур между внутренней и наружной поверхностями от на­ чала разливки стали в изложницы и до удаления из них слитков у изложницы с нормальной толщиной стенки составляет 250—

140°, а у изложницы с тонкой стенкой 210.—65°.

Известно, что чем меньше перепад температур между внут­ ренними и наружными поверхностями стенок изложниц, тем меньшие возникают в них напряжения. Однако тонкие стенки изложниц прогреваются до температуры более 720° почти на всю толщину, а в изложницах с нормальными стенками до такой тем­ пературы прогревается лишь тонкий слой, прилегающий к внут-

1 В проведении исследования принимали участие В. С. Радя и Л. А. Бе­ лоусов.

в неблагоприятные условия в отношении образования сетки раз­ гара, так как переход через температурный интервал эвтектоид­ ного превращения при повторных нагревах и охлаждениях в зна­ чительной мере способствует росту чугуна.

Поэтому для каждого типа изложниц из чугуна с шаровид­ ным графитом необходимо устанавливать оптимальную толщину стенок на основании данных эксплуатации и исследований тем­

пературного режима работы. Вес изложниц многих типов можно

Рис. 45. Изменение перепада температур в стенках изложниц при нагревании и охлаждении их в про­ цессе эксплуатации;

/ — с тонкой стенкой (100 мм); 2 — с нормальной толщиной стенки (140 мм).

Значительное уменьшение толщины стенок у изложниц из обычного чугуна не приведет к увеличению их стойкости, так как склонность к образованию трещин и сетки разгара у чугуна с пластинчатым графитом несравненно больше, чем у чугуна с шаровидным графитом.

Если судить по литературным данным [81; 82], отливку излож­ ниц из магниевого чугуна за границей производят только в Япо­ нии; там уже отливают такие изложницы весом до 3,2 т и пред­ полагают до 50%' парка обычных изложниц заменить на излож­ ницы из магниевого чугуна. Для получения в изложницах более чистого металла по содержанию серы и фосфора в шихту вводят до 30%' высококачественного древесноугольного чугуна. Харак­ терной особенностью японских изложниц является низкое содер­

жание в них марганца. Изложницы имеют следующий химиче­ ский состав: 3,3—3,5% С; 1,9—2,2%: Si; 0,10—0,35%' Мп; 0,10— 0,14%! Р; до 0,025%! S. Этот чугун после отжига имеет предел прочности при растяжении 39—52 кг/мм2 и относительное удли­

нение 5—16%.

Данные о конструкции и весе японских сквозных изложниц для средних слитков, примерно такого же типа, какие отлива­

Из данных табл. 46 видно, что изложницы из чугуна с шаро­

видным графитом имеют стойкость на 70—90% выше стойкости

обычных изложниц с пластинчатым графитом, причем стойкость

тонкостенных изложниц выше.

Хотта и Савада [82] установили, что стойкость изложниц тем. выше, чем больше в чугуне шаровидного графита; при наличии в чугуне шаровидного графита менее 50% стойкость изложниц получается низкой. Опыт показал, что в магниевом чугуне из­ ложниц нельзя допускать более 30%' пластинчатого графита, так как в противном случае эксплуатационные качества изложниц заметно ухудшаются.

3. Крупные изложницы

Увеличение стойкости изложниц для крупных слитков имеет особенно важное значение, так как таких изложниц в нашей стране отливается большое количество.

Расход крупных изложниц на некоторых уральских метал­

лургических заводах за последние 5—7 лет был несколько ниже, чем в 1947—1951 гг. (табл. 47), что объясняется улучшением условий их эксплуатации в сталеплавильных. цехах, а также

Таблица 47

Расход крупных изложниц из чугуна с пластинчатым графитом, кг/т стали

Златоустовский

(цех № 1) ... .

В электросталепла­ вильных цехах: Челябинский . . .

Златоустовский . .

совершенствованием технологии их производства. Однако он еще очень высок, особенно на заводах качественных и специальных сталей в электросталеплавильных цехах.

Крупные толстостенные изложницы в процессе работы нагре­ ваются до высоких температур и испытывают большие темпера­

турные напряжения. Поэтому для крупных изложниц особенно важны высокие пластические свойства чугуна, которые должны обеспечивать разрядку возникающих напряжений, за счет пла­ стической деформации.

Оптимальный технологический процесс изготовления высоко­ стойких крупных изложниц из чугуна с шаровидным графитом

для всех типов изложниц еще не разработан вследствие ряда

встретившихся трудностей, но пути к решению поставленной за­ дачи уже намечены.

Ниже приводятся результаты исследований по отливке круп­ ных изложниц из ваграночного и доменного чугуна с шаровид­ ным графитом.

Изложницы из ваграночного чугуна

Отливку крупных изложниц из ваграночного чугуна, обрабо­ танного магнием, производили на Н.-Тагильском металлургиче­ ском комбинате.

Опытные изложницы отливали сквозные и с дном. Характе­ ристика и основные размеры изложниц приведены в табл. 48.

Раздевание слитков, отлитых в изложницы ОК-6 и 0-24, производилось стрипперным краном, а изложницы Л-1 и ЛК-5

и сверху

снимались со слитков мостовым краном. Изложницы водой не охлаждали.

Изготовление песчаных форм для опытных изложниц произ­ водилось обычным способом, причем литниковая система дела­ лась так, чтобы обеспечить быструю заливку.

Чугун в формы подводился сифоном через два стояка, каж­ дый диаметром 80 мм. Питатели сечением 45X70 мм располага­ лись в два ряда; отношение площади сечения стояка к площа­ ди сечения питателя 1,6. Размеры литниковой чаши: высота 450, длина 1400 и ширина 500 мм. Эта литниковая система обеспечи­ вала заливку форм в течение 0,7—1,3 мин., формы же обычных изложниц заливаются через один стояк при меньшем сечении пи­ тателей и продолжительность заливки составляет 1,5—2,5 мин.

При заливке форм, чтобы избежать сильного удара подни­ мающегося чугуна в перекрышу, в выпор или прибыль устанав­ ливали сигнал (из деревянных планок Т-образной формы), ука­ зывающий подход металла к уровню на расстояние 100 мм от перекрыши. При достижении металлом указанного уровня залив­ ку прекращали, а чугун, находившийся к этому времени в лит­ никовой чаше, полностью заполнял форму.

Чугун для изложниц выплавляли в вагранке производитель­ ностью 10 т/час. Обработку чугуна металлическим магнием в ко­ личестве 0,35% от веса жидкого металла производили в ковшах емкостью 10 т. Температура чугуна при отливке первых опыт­ ных партий изложниц была низкой: на желобе 1270—1300°, а при заливке форм 1170—1210°.

того, с целью получения в дальнейшем отливок без дефектов ли­ стовые изложницы с дном отливали с двумя овальными прибы­ лями высотой 50 мм и сечением в нижней части 200 X 400 мм.

Химический состав чугуна этих изложниц и их стойкость при­ водятся в табл. 49.

Таблица 49

Химический состав и стойкость изложниц из чугуна с шаровидным графитом

128 Изложницы из магниевого чугуна

Следует отметить, что во всех изложницах наблюдается высо­ кое содержание марганца (0,67—0,83%), а во многих также и высокое содержание фосфора (более 0,15%).

Средняя стойкость опытных изложниц по сравнению со стой­ костью обычных недостаточна (табл. 50). Стойкость листовых сквозных изложниц из магниевого чугуна оказалась хуже стой­

Изложницы № 72 и 339 (табл. 49) отливали из магниевого чугуна, смешанного со свежим чугуном, которого добавляли в ковш 10—12%; стойкость этих изложниц оказалась максималь­ ной.

Большинство листовых и прямоугольных сквозных изложниц вышло из строя из-за образования продольных и поперечных трещин; а почти все прямоугольные изложницы с дном—из-за выгаров на внутренней поверхности, т. е. по причине, не связан­ ной с качеством металла.

На изложницах из магниевого чугуна образование сетки раз­ гара начинается позднее, а развитие ее происходит медленнее, чем на изложницах из обычного чугуна. На металлургическом заводе им. Дзержинского также установили, что хорошее каче­ ство внутренней поверхности на крупных изложницах из магни­ евого чугуна сохраняется даже после длительной их эксплуата­ ции, а сетка трещин имеет мелкие ячейки и проникает на глуби­ ну всего лишь 2—4 мм [83].

Для выявления причин недостаточной стойкости опытных из­ ложниц из магниевого чугуна проведено определение предела прочности при растяжении и относительного удлинения у чугуна

в нижней и верхней части (по отливке) нескольких изложниц. Образцы для исследования вырезали из стенок изложниц, вы­ шедших из строя, на расстоянии г/4 толщины стенки от наруж­ ной или внутренней поверхности. Результаты испытания приведе-