Влияние параметров эксплуатации на стойкость изложниц из ваграночного чугуна

ЛИТЕИНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

УДК 621.74..045

Миляев А.Ф., Никитин Ю.П., Кадников С.В., Тимофеев В.А., Матвеев А.Н.

влияние параметров эксплуатации

на стойкость изложниц из ваграночного чугуна

Аннтотация Стойкость изложниц из ваграночного чугуна слабо зависит от порядка заливки изложницы в течение смены, несколько снижается от дня изготовления в течение рабочей недели, заметно зависит от длительности старения и интенсивности эксплуатации изложницы.

Ключевые слова: стойкость изложниц, длительность охлаждения формы, длительность старения и эксплуатации.

На металлургическом заводе «Красный Октябрь» (г. Волгоград) важной проблемой для эффективности производства является повышение стойкости изложниц.

Изложницы изготавливают в собственном литейном цехе завода из ваграночного чугуна. Для анализа влияния параметров технологии изготовления изложниц и условий их эксплуатации с декабря 2012 по май 2013 года был собран статистический материал.

На заводе применяют изложницы трех типов: 6,36, 6,12 и 5,62 т. Изложницы 6,36 т используют для разливки стали как в ЭСПЦ-1, так и в ЭСПЦ-2. Изложницы 6,12 и 5,62 т производятся в небольшом количестве - 3, 4 и 11% от общего их числа соответственно.

Наиболее конструктивно отработанной является изложница 6,36, имеющая стойкость 50 наливов, по сравнению с изложницами 6,12 и 5,62 т, которые имеют примерно одинаковую стойкость - чуть более 42 наливов.

Распределение изложниц по цехам и их стойкость приведены в табл. 1.

Таблица 1

Распределение изложниц по цехам и их стойкость без ремонтов и с ремонтами

Цех Число изложниц Стойкость, наливы

без ремонта с ремонтом без ремонта после ремонта общая

ЭСПЦ-1 27 13 50,50 10,70 52,7

ЭСПЦ-2 197 52 47,24 7,02 49,12

но, что повышение содержания хрома заметно снижает стойкость изложниц.

Очевидно, основное влияние на стойкость изложниц оказывают технология изготовления и условия эксплуатации изложниц. К ним можно отнести такие факторы, как порядковый номер заливки изложницы в цехе, время выдержки изложницы в форме до выбивки, время старения изложницы, дни до первого налива начала эксплуатации и длительность эксплуатации (темп наливов).

Отливку изложниц производят в песчано-глинистые просушенные формы в двух опоках.

Заливку осуществляют с помощью поворотного ковша. Время заливки стабильное - 1,5-2 мин. Верхняя опока снимается через 45 мин после наполнения формы, затем поверхность металла засыпают сухой формовочной смесью. Через 1,5 ч форму снимают с трубы и ставят на песчаную основу для охлаждения. Время охлаждения не менее 16 ч.

Было оценено влияние порядкового номера заливки изложницы в течение рабочей смены на их стойкость. Показано, что стойкость изложниц первых заливок в начале работы вагранки не отличается от стойкости изложниц, залитых в дальнейшем по ходу рабочей смены (рис. 1). Это говорит о том, что параметры жидкого металла в течение дня остаются стабильными.

Из табл. 1 видно, что основная доля изложниц (88%) эксплуатируется в ЭСПЦ-2. Стойкость изложниц в ЭСПЦ-1 несколько выше. До ремонта она составляет 50,5 налива, что на 3,26 налива больше, чем в ЭСПЦ-2. Доля изложниц с ремонтами в ЭСПЦ-2 ниже и составляет 20,4%, а в ЭСПЦ-1 она доходит до 32,5%.

Влияние химического состава чугуна, его углеродного эквивалента и эвтектичности было опубликовано ранее [1], где показано, что стойкость изложниц из ваграночного чугуна лишь на 13,5% определяется химическим составом последнего. При этом отмече-

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Рис. 1. (Связь, стойкости изложниц от порядкового номера заливки

Проанализировали влияние рабочего дня недели изготовления изложницы на их стойкость при эксплуатации в ЭСПЦ-1 (рис. 2, а) и ЭСПЦ-2 (рис. 2, б). Как видно из рис. 2, отмечается слабая тенденция к снижению стойкости у изложниц, отлитых в последующие рабочие дни после первого. В то же время изложницы, отлитые в среду (3 день заливки), стояли несколько хуже, чем обычно.

75,00 - ♦ ♦

65,00 - ♦ ♦ ф ♦

55,00 - -*- 1

45,00  ♦ « - ♦

35,00 $ ♦ ♦

25,00 I ♦ ♦

15,00 -1- -1- -1- -Н

75,00 65,00 -55,00 -45,00 -35,00 -25,00 -15,00

0

Рис.2. Изменение стойкости изложниц в ЭСПЦ-1 (а) и ЭСПЦ-2 (б) от дня их изготовления

Не отмечено существенного влияния длительности охлаждения изложницы в форме до выбивки на их стойкость при эксплуатации (рис. 3). Однако при этом следует отметить, что длительная выдержка изложницы в форме приводит к незначительному снижению ее стойкости, хотя стойкость изложниц становится более стабильной и не опускается ниже 35 наливов. Некоторое снижение стойкости объясняется затрудненной выбивкой отливки из формы после длительного пребывания ее в форме и увеличением напряжений в отливке в процессе выбивки.

Сравнение стойкости изложниц, изготовленных в различные месяцы, показывает, что время охлаждения изложниц не влияет на стойкость (табл. 2).

0

150

200

50 100

Время охлаждения, ч

Рис. 3. Влияние длительности охлаждения изложницы в форме на ее стойкость

Таблица 2

Стойкость изложниц, изготовленных по месяцам

Месяц Число Наливы Наливы Время Время экс-

изл. без ремонта с ремонтом охлаждения формы, ч плуатации изложницы, день

Январь 40 47,75 47,6 33,8 54

Февраль 58 49,12 52,4 34, 91

Март 50 47 47,96 36,2 н.св

Апрель 26 46,72 48,3 62,8 н.св

Стойкость изложниц по месяцам изготовления отличается незначительно. Лучшую стойкость имеют показатели февральских изложниц, что, видимо, связано с более низким темпом их эксплуатации (91 день). Эти изложницы лучше ремонтировались, что повысило их стойкость. Можно отметить, что увеличение времени охлаждения форм в апреле почти в два раза не отразилось на стойкости изложниц.

Известно, что длительность выдержки изложницы на складе до первого налива приводит к релаксации напряжений, способствуя повышению стойкости изложниц. На заводе нет условий для длительной выдержки изложниц на складе. Поэтому они начинают эксплуатироваться уже через 3 сут выдержки на складе, а максимальная выдержка не превышает 18 сут. На рис. 4 показано изменение стойкости изложниц от времени ввода их в эксплуатацию. При вводе изложниц в эксплуатацию в период до 12 сут отмечается снижение их стойкости, а при увеличении выдержки свыше 15 сут отмечается тенденция к увеличению стойкости изложниц (см. рис. 4).

Опыты по длительному старению изложниц с выдержкой их на складе до заливки в течение трех и более месяцев, проведенные на заводе, показывают эффективность этого мероприятия.

Важным условием, влияющим на стойкость изложниц, является интенсивность их эксплуатации, характеризующаяся временем нахождения изложни-

0

1

2

3

4

5

а

2

3

4

5

6

б

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

цы в работе. Косвенно это указывает на количество ние стойкости изложниц без ремонта в зависимости наливов за определенный отрезок времени. Измене- от длительности эксплуатации приведено на рис. 5.

10

15

20

50 --

40 --

30 --

20

« ♦ « &

Рис. 4. Влияние выдержки до первого налива на стойкость изложниц:

1 - стойкость с ремонтами; 2 - стойкость без ремонтов

Рис. 5. Изменение стойкости изложниц без ремонта в зависимости от длительности эксплуатации

0

5

110

30

Из рис. 5 видно, что интенсивная заливка изложниц, более одной заливки в сутки, приводит к снижению стойкости изложниц, что описывается линейным уравнением

Ст бр =0,1564 Дэкс +34,28 R2 =0.0964

При описании этих данных биномом третьей степени

Ст =0,001 Д3 экс- 0,0364 Д2 экс +3,176 Д экс- 44,23 R2= 0.146

видно, что интенсивность эксплуатации один налив в полутора и более суток оказывает слабое влияние на стойкость изложниц. Интенсивная эксплуатация изложниц, когда осуществляется более одного налива в течение суток, заметно снижает их стойкость.

Намечается слабый рост стойкости, если изложница заливается один раз за двое суток и более.

Таким образом, проведенное ранее статистическое исследование* показало, что стойкость изложниц из ваграночного чугуна лишь на 13,5% определяется химическим составом последнего. Только повышение содержания хрома в чугуне заметно снижает стойкость изложниц.

* Миляев А.Ф., Никитин Ю.П., Кадников С.В., Тимофеев В.А., Матвеев А.Н. Влияние химического состава ваграночного чугуна на стойкость изложниц // Теория и технология металлургического производства. 2014. №1(14). С. 56-58.

Можно ожидать повышение стойкости изложниц при проведении модифицирования чугуна. В условиях завода проведение этого мероприятия затруднительно из-за низкой температуры ваграночного чугуна.

Слабо зависит стойкость изложниц от порядка заливки их в течение смены. Заметно влияние выдержки изложниц на складе до первого налива. Начало эксплуатации изложницы через 6 дней после изготовления не ведет к снижению стойкости, а в дальнейшем отмечается ее снижение. При увеличении длительности старения изложниц перед эксплуатацией свыше 12 суток можно ожидать значительное увеличение стойкости.

Увеличение стойкости изложниц может быть достигнуто при одном наливе в течение 2 и более суток, что связано с увеличением парка изложниц, находящихся в эксплуатации.

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

INFLUENSE PARAMETERS OF EXPLOITATIONS INGOT MOULDS FROM CUPOLA IRON ON LIFE TIME INGOT MOULDS

Miljaev Aleksandr Fedorovich - Ph. D. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Nikitin Yuri Petrovich - New Technologies - EC Ltd. E-mail: mail@novtexn,ru

Kadnikov Sergey Vladimirovich - New Technologies - EC Ltd. E-mail: mail@novtexn,ru

Timofeev Vladimir Andreevich - chif steelmaking department metallogical plant «Red Oktober», Volgograd.

Matveev Anatoliy Nikolaevich - engineer steelmaking department metallurgical plant «Red October», Volgograd.

Abstract. lifetime of ingot moulds feebly depend from number cast ingot mould during work time, day of production. bat depend long time ageing and intensive exploitations of ingots moulds

Keywords: lifetime of ingot, cooling time of mould, long time ageing and exploitations

♦ ♦ ♦

УДК 669.621.1.74

Леушин И.О., Коровин В.А., Ульянов В.А., Токарникова О.В., Шигин В.Е.

влияние внепечных методов воздейсвия на медные сплавы для повышения их качества

Аннтотация В настоящее время в промышленности были и остаются необходимыми и востребованными детали из медных сплавов. При этом качество литых заготовок - механические свойства и их структуры, во многом определяются чистотой и условиями кристаллизации сплава. Поиск решения проблемы получения качественной литой заготовки привел исследователей к необходимости применения различных внешних воздействий на жидкий и затвердевающий металл. В работе в качестве внешних методов обработки медных сплавов были исследованы:

1 направление - воздействие упругих колебаний на расплав в ковше;

2 направление - воздействие вибрации на затвердевающий в металлической форме сплав;

3 направление - воздействие рафинирующе-модифицирующей смеси на расплав в ковше.

По первому направлению в статье приведены результаты промышленных исследований обработки бронз упругими колебаниями в ковше в течение одной и трех минут и выявлено благоприятное влияние на структурные изменения.

По второму направлению в статье приведены исследования по приложению вибрации к кокилям с расплавом бронзы и выявлено измельчение структуры и повышение механических свойств.

По третьему направлению в статье приведены исследования термодинамики карбонатов бария, стронция и кальция, а также результаты промышленных исследований обработки расплава латуни в ковше рафинирующе-модифицирующей смесью на основе карбонатов. Результаты проведенных исследований показывают возможность и эффективность рафинирования и модифицирования расплава латуни смесью карбонатов бария и стронция, что сопровождается повышением механических свойств и улучшением микроструктуры заготовок.

Таким образом, предложены различные варианты технологических решений по повышению качества медных сплавов и получены при этом опытные партии заготовок.

Ключевые слова: медные сплавы, расплав, внепечная обработка, структура, механические свойства, упругие колебания, вибрация, рафинирование, модифицирование, качество заготовок.

В настоящее время в промышленности были и остаются перспективными и востребованными детали из сплавов медной группы. Они являются основой большинства современных литейных сплавов для заготовок тел вращения, что связано с исключительно благоприятным сочетанием их литейных, механических и эксплуатационных свойств. При этом структура и свойства литого металла заготовок во многом определяются его чистотой и условиями его кристаллизации. Поэтому поиск решения проблемы - получение качественной литой заготовки - ведет исследователей к необходимости применения различных внешних воздействий на жидкий и затвердевающий металл [1-5].

В работе в качестве внепечных методов обработки медных сплавов были использованы для исследо-

ваний: воздействие упругих колебаний на расплав в ковше, воздействие вибрации на затвердевающий металл в форме и воздействие рафинирующе-модифицирующей смеси на расплав в ковше.

Первый вариант внепечной обработки расплав медных сплавов - воздействие упругих колебаний на жидкий металл.

В качестве исследуемых сплавов использовались деформируемые бронзы БрМц5 и БрКМц3-1, выплавляемые в канальной индукционной печи под слоем флюса (составляет 2-3% от массы шихты) по стандартной методике из свежих металлов. После расплавления меди и нагрева до температуры 1150-1170°С расплав раскисляют фосфористой медью, после раскисления расплава в него вводят подогретые до 100-120°С соответствующие элементы и переме-