ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.07.2020
Просмотров: 1010
Скачиваний: 5
Для визначення швидкості кристалізації великих злитків киплячої сталі у виливницях прямокутної форми був також застосований метод перекидання і виливання незатверділої частки рідкого металу. Встановлена наступна залежність:
де
d — товщина затверділого шару, мм;
t — час контакту рідкого металу з виливницею, хв.
Негативне значення першого члена формули указує на відставання почала кристалізації від моменту контакту рідкого металу з виливницею.
Визначити час повного твердіння відлитого злитка можна по формулі, запропонованою В. М. Тагєєвим . .
де tK — час повного твердіння, хв;
R — радіус (для квадратних і багатогранних злитків — радіус вписаного окружності), см.
Якщо виразити час повного твердіння в годину і радіус в метрах, формула прийме вигляд
tK = 18.7R2.
Приклад 1. Визначити товщину закристалізовуючого шару злитка спокійної сталі через 25 мін після наповнення виливниці металом.
Визначуваний коефіцієнт твердіння:
Приймаємо λ = 5,3 кал/'хв× см × град. Визначаємо середнє значення температури поверхні злитка (1050° С) і температури кристалізації (1500° С):
∆ t = 1500 — 1050 = 450° С.
Q0 — теплота кристалізації сталі рівна 65 кал/г. Середнє значення щільності рідкої сталі, що закристалізовувалася, у = 7,3 г/см3.
Теплоємність стали С= 0,2 кал/г×град.
Приклад 2. Визначити товщину шару, що закристалізовувався, в злитку киплячої сталі через 3 хвилини після наповнення виливниці:
d = — 3,05 + 22,86 1/3 = 36,1 мм.
Приклад 3. Визначити час повного твердіння квадратного злитка спокійної сталі, що має середній перетин 640 х 640 мм. Час повного твердіння визначається по формулі
tK = 0,112R2 = 0.112×322 = 114 мин.
Отриманий результат показує, що сталь твердне дуже повільно. Ця обставина враховується при організації розливання стали на машинах безперервного лиття. Тут передбачається штучне охолоджування як в самому кристалізаторі, так і в зоні вторинного охолоджування. Як буде видно нижче, шляхом додаткового штучного охолоджування не вдається помітно прискорити кристалізацію стали на МБЛЗ. При збільшенні поперечного перетину безперервного злитка кристалізатори необхідно робити довшими. Але і це мало сприяє отриманню достатньої товщини шару злитка, що закристалізовувався, до моменту виходу його з кристалізатора. Тому влаштовується развита зона вторинного охолоджування, в якій злиток безпосередньо охолоджується могутніми потоками води, що подається спеціальними форсунками. На установках МНЛЗ, що діють, встановлені кристалізатори заввишки від 300 до 1500 мм, а зона вторинного охолоджування має развиту довжину.
Рідкий метал, що поступив в кристалізатор, починає тверднути у його стінок. Затверділа оболонка повинна мати певну товщину, щоб витримати ферростатический тиск стовпа металу. У зоні вторинного охолоджування злиток з ще рідкою серцевиною повинен повністю закристалізовуватися. Тут відбувається остаточне формування структури злитка. Загальна довжина кристалізатора і зони вторинного охолоджування повинна бути більше можливої глибини рідкої лунки.
Товщина затверділого шару металу в кристалізаторі при швидкості витяжки квадратних заготовок 200 х 200 і 150 × 150 в межах 0,7—1,1 м/хв і слябів перетином 200×1000; 170 × 1020 і 200 × 800 в межах 0,5—0,8 м/хв, як показали дослідження, може бути визначена по формулі
d = 2,3 ׃ 2,6 √τ- тобто швидкість кристалізації майже не відрізняється від швидкості кристалізації злитка у виливниці .
Необхідно відзначити, що в зовнішній скориночці безперервного злитка киплячої сталі на глибині 2—4 мм іноді спостерігаються дрібні міхури, тобто скориночка виявляється менш щільною, чим в звичайному злитку киплячої сталі .
Спеціально проведеними дослідженнями встановлено, що глибина рідкої лунки знаходиться в прямій залежності від швидкості витягування злитка і може бути визначена на формулі
L = τύ
де L — глибина рідкої лунки, мм;
τ — час повного твердіння злитка даного перетину, хв;
ύ — швидкість витягування злитка, мм/хв..
Ця залежність вірна лиш при невеликих швидкостях витягування, коли лунка рідкого металу не дуже далеко розповсюджується за межі вторинного охолоджування. Встановлено, що глибина лунки в злитку киплячої сталі на 4—8% більше, ніж : ніж у безперервному злитку спокійної сталі.
Приклад 1. Визначити товщину шару, що закристалізовувався, почали до моменту виходу безперервного злитка з кристалізатора заввишки 1,5 м, якщо швидкість витягування киплячої сталі рівна 700 мм/хв. Визначити глибину лунки рідини через 9 хв витягування. Підрахувати, скільки ще залишилося злитку (починаючи : від приманки) проходити відстань зони вторинного охолоджування, якщо довжина зони вторинного охолоджування на цій установці 10 м.
Приклад 2. При швидкості розливання безперервного злитка 0,9 м/хв і висоті кристалізатора 1,3 м визначити можливу мінімальну зону вторинного охолоджування. Злиток має розміри 150×700 мм.
Додаток 14
|
вариант |
Задача1 Час(хвилин) після наповнення виливниці металом |
Задача 2 Час(хвилин) після наповнення виливниці металом |
Задача3 Переріз квадратної заготівки |
|
1 |
12 |
5 |
600×600 |
|
2 |
16 |
2 |
605×605 |
|
3 |
15 |
6 |
610×610 |
|
4 |
13 |
1 |
620×620 |
|
5 |
18 |
7 |
625×625 |
|
6 |
19 |
6,5 |
630×630 |
|
7 |
17 |
8 |
635×635 |
|
8 |
12 |
9 |
650×650 |
|
9 |
18 |
5, 5 |
645×645 |
|
10 |
11 |
6,5 |
655×655 |
|
11 |
14 |
8,5 |
670×670 |
|
12 |
21 |
10,5 |
675×675 |
|
13 |
23 |
4 |
680×680 |
|
14 |
22 |
12 |
685×685 |
|
15 |
24 |
15 |
690×690 |
|
16 |
27 |
17 |
695×695 |
|
17 |
10 |
15,5 |
700×700 |
|
18 |
26 |
12 |
705×705 |
|
19 |
28 |
6,5 |
710×710 |
|
20 |
30 |
11,5 |
715×715 |
|
21 |
32 |
18 |
720×720 |
|
22 |
29 |
19,5 |
725×725 |
|
23 |
31 |
13 |
730×730 |
|
24 |
35 |
25,5 |
735×735 |
|
25 |
34 |
17,0 |
740×740 |
Практична робота 15
Тема: Розрахунок температури ліквідус та солідус.
Мета:
1. Закріпити і поглибити теоретичні знання по розділу "Теорія і технологія розливки сталі " програми предмету.
2. Навчитіся правильно вибирати та розраховувати температуру ліквідус та солідус.
З. Вікорістовуваті одержані знання та навички під година виконання курсових . та дипломних проектів.
Сумарне зниження температури солідус tS = -138,20 oC, а
температура солідус tS = 1534-138,20=1396 oC.
При безперервному розливанні стали дуже важливо підтримка оптимального рівня температури розливаного металу.
Точний розрахунок і підтримка температури металу при розливанні необхідний для забезпечення високої якості НЛЗ і стабільності процесу розливання.
Підвищений перегрів металу над температурою ліквідуса сприяє збільшенню трещиночувствительности заготовок, розвитку стовпчастої структури злитка і таких дефектів макроструктури, як осьова ликвация і центральна пористість. Крім того, надмірно висока температура розливаного металу може привести до проривів НЛЗ по тріщинах. При збільшенні температури металу в промковше вище за оптимальну величину потрібне зниження рівня швидкостей витягування НЛЗ (орієнтовно, перевищення оптимальної температури розливання на 10 0С вимагає зниження швидкості розливки на 5 %).
Необхідна температура металу в проміжному ковші розраховується виходячи з температури ліквідуса для кожної марки стали.
Визначимо температуру ліквідус заданої марки сталі прийнявши наступний хімічний склад %:
0,33 C,
0,75 Si,
1,0 Мn,
0,25 Cr,
0,25 Ni,
0,02 S,
0,02 P.
Розрахунок температури ліквідус стали, проводиться по формулі:
Тл =1534–tсн (1)
де tсн – зниження температури плавлення заліза із-за присутності в ньому домішок яке визначається по формулі:
tсн =К1[C %]+К2[Mn,%+Si,%+ Cr,%+ Ni,%+P,%+S,%] 0С (2)
де К1 і К2–коэффициенты для різних хімічних елементів в сталі;
[C,%; Mn,%; Si,%; Cr,%, Ni,%, P,%; S,% ] – вміст хімічних елементів в сталі (Задані значення коефіцієнтів для різних хімічних елементів в сталі для розрахунку температури ліквідус представлені в таблицях 1-2 [1]).
Таблиця 1 – Коефіцієнт К1 при заданому вмісті вуглецю в сталі для розрахунку температури ліквідус
|
Вміст вуглецю в сталі % |
0,51 0,60 |
|
|
К1 |
86 |
|
Таблиця 2 – Коефіцієнти К2 різних хімічних елементів в сталі для розрахунку температури ліквідуса
|
Хімічний елемент |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
P |
S |
||
|
К2 |
5 |
8 |
1,5 |
4 |
30 |
25 |
||
Розрахункова температура ліквідус складе:
tсн =К1[C %]+К2[Mn,%+Si,%+ Cr,%+ Ni,%+P,%+S,%]=
= 860,33+51+80,75+ 1,5 0,25+ 0,25 4+0,02 30+0,02 25=45.23=45 оС
Тл =1534–tсн =1534 – 45=1489 оС.
Рекомендована величина перегріву металу в проміжному ковші над температурою ліквідуса під час розливання на МБЛЗ для низько – і середньовуглецевих марок сталі складає 30 35 oС.
Передбачувані втрати температури металу в ході розливання:
- у промковше за час розливання однієї плавки – 5 10 oС;
- при переливі металу із сталеразливочного в проміжний ківш – 30 40 oС (залежно від типу футерування промковша і номери плавки в серії).
Рекомендоване перевищення температури металу в сталеразливочном ковші перед розливанням на МБЛЗ повинно складати:
65 0 -85 ° С – для низько – і середньовуглецевих марок стали;
Визначимо температуру солідус стали, що містить %:
0,33 С, 1.0 Mn і 0,75 Si.
Впливом фосфору і сірки з концентраціями до 0,025 % можемо нехтувати.
Розглянемо рівняння, що апроксимують в даній області лінію солидуса відповідної бінарної діаграми.
У інтервалі (0,150,8) С дійсно вираз:
(3)
Для марганцю Л.Кухарем [2] було виведене подібне співвідношення:
(4)
а для кремнію їм же запропонована формула
(5)
де NC, NMn, NSi – концентрація % (ат.), вказаних елементів.
Процентний (по масі) зміст елементів перерахуємо на атомні
(6)
де
– відносна маса елементу.
По цьому відношенню 0,6 % С 2,7325 % (ат.),
0,6 %Mn0,6099 % (ат.),
0,3 % Si =0,5947% (ат.).
Тепер підставимо концентрації NC, NMn і NSi в рівняння (1.3) – (1.4) і розрахуємо зниження температури солідус:
tC = -126,7 oC,
tMn = -5,22 oC
tSi = -6,28 oC.
Сумарне зниження температури солідус tS = -138,20 oC, а
температура солідус tS = 1534-138,20=1396 oС
Приклад визначення температури ліквідус і солідус для заданої марки
Хімічний склад готової сталі 09ГС приведень в таблиці 3
Табліця 3 - Хімічний склад готової сталі 09ГС
-
С
Si
Mn
Cr
Ni
Cu
P
S
0,11
0,65
1,5
не більш
0,3
0,3
0,3
0,011
0,010
Тлікв = 1534-Тзн
Тзн =К1[%C]+K2[%Mn+%Si+%P+%S+%Cr+%Ni+%Cu]
де К1 і К2 – коефіцієнти для різних хімічних елементів в сталі;
[%C; %Mn; %Si; %P; %S; %Cr; %Ni; %Cu] – зміст хімічних елементів в сталі (задані значення коефіцієнтів для різних хімічних елементів в сталі для розрахунку температури ліквідус представлені в таблицях )
Згідно таблиця 1 – Коефіцієнт К1 при заданому вмісті вуглецю в сталі для розрахунку температури ліквідус
К1
|
Вміст вуглецю в сталі% |
0,11 0,50 |
Згідно таблиця 2– Коефіцієнтів К2 різних хімічних елементів в сталі для розрахунку температури ліквідуса
|
Хімічний елемент |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
P |
S |
||
|
К2 |
5 |
8 |
1,5 |
4 |
30 |
25 |
||
Тзн= 88×0,11+[5×1,5+8×0,65+30×0,011+25×0,010+1,5×0,3+4×0,3+5×0,3]=
=27 0С
Tлікв=1534-27=1507 0С
Перевіщення температури металу в сталерозливному ковші перед розливанням на МБЛЗ, що рекомендується, повинне складати 65-85 0С. Тому з урахуванням втрат температура металу перед розливанням в сталерозливному ковші складі 1580 0С.
Додаток 15
Масовій зміст елементів у сталі
|
Варіант |
Марка сталі |
Масовий зміст елементів у готовій сталі |
||||
|
С |
Мп |
Si |
S |
Р |
||
|
не більш |
не більш |
|||||
|
1 |
Зсп |
0,14- 0,20 |
0,40-0,65 |
0,15-0,30 |
0,050 |
0,040 |
|
2 |
5сп |
0,28-0,37 |
0,50-0,80 |
0,20-0,40 |
0,050 |
0,040 |
|
3 |
10 |
0,07-0,14 |
0,35-0,65 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,035 |
|
4 |
20 |
0,17-0,24 |
0,35-0,65 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,035 |
|
5 |
А515-6 |
0,14-0,21 |
0,60-0,90 |
0,15-0,40 |
0,035 |
0,035 |
|
6 |
А36 |
0,15-О,20 |
0,85-1,15 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,040 |
|
7 |
St 37-2 |
0,12-0,17 |
0,40-0,60 |
0,15-0.30 |
0,035 |
0,035 |
|
S |
St44-2 |
0,15-О,20 |
0,40-0,60 |
0,10 -0,25 |
0,040 |
0,040 |
|
9 |
15Г |
0,12-0,19 |
0,70-1,00 |
0,17-0,37 |
0,035 |
0,035 |
|
10 |
St 52-3 |
0,15-0,20 |
1,2-1,60 |
0,35-0,55 |
0,030 |
0,035 |
|
11 |
17ГС |
0,14-0,20 |
1,00-1,40 |
0,40-0,60 |
0,030 |
0,030 |
|
12 |
А |
0,17-0,21 |
0,40-1,00 |
0,15-0,30 |
0,040 |
0,040 |
|
13 |
Е |
0,13-0,18 |
0,70-1,40 |
0,15-0,30 |
0,040 |
0,040 |
|
14 |
D40 |
0,12-0,18 |
0,90-1,60 |
0,15-0,30 |
0,035 |
0,035 |
|
15 |
А 572-50 |
0,14-0,20 |
0,85-1,25 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
|
16 |
А 516-55 |
0,12-0,18 |
0,60-0,90 |
0,15-0,40 |
0,035 |
0,035 |
|
17 |
А 516-70 |
0.14-0.22 |
0,85-І,21 |
0,15-0,40 |
0,035 |
0,035 |
|
18 |
АВ/ЕН |
0,12-0,18 |
1,20-1,60 |
0,17-0,50 |
0,040 |
0,040 |
|
19 |
А 572-65 |
0,14-0.23 |
0,90-1,30 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
|
20 |
А 572-60 |
0,14-0,25 |
0,90-1,30 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
|
21 |
А 572-42 |
0,14-0,20 |
0,85-1,25 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
|
22 |
LRA |
О,14-0,22 |
0,30-0,60 |
0.17-0.37 |
0,030 |
0,040 |
|
23 |
ЗПС |
0,14-О,22 |
0,40-0,65 |
0,05-0,17 |
0,050 |
0,040 |
|
24 |
SS400 |
0.14-0.22 |
0.40-0.60 |
0,17-0,37 |
0,030 |
0,030 |
|
25 |
30 |
0,27-0,35 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,035 |