Проектирование изложниц

Кукса А.В. Чугунные сталеразливочные изложницы: монография / Кукса А.В.. - М.: Металлургия, 1989. - 151 с.

При проектировании чугунных сталеразливочных изложниц их кон­структивные параметры выбирают в соответствии с рекомендациями, приведенными в работах [32,48-53].

Отношение массы изложницы (И) к массе слитка (С) - И/С для отечественных заводов составляет примерно 1,0 - 1,2. В последние го­ды наметилось его снижение (на зарубежных - И/С = 0,9).

Приведенная сторона (средний диаметр D) и высота налива металла Н, используемые при конструировании изложниц, определяют критерий HID, связанный с качеством металла слитка.

Значения D для различных форм поперечного сечения выражаются зависимостями [71]:

для сортовых D = а_ср

для листовых D = (а_ср·b_ср)0,5

для многогранных D= (0.94...0.96)·a_ср;

для круглых D = 0,89 (2·R_ср), где а_ср и b_ср - средние расстояния между внутренними противополож­ными узкими и широкими гранями; R - средний радиус круглой изложницы.

В квадратных и прямоугольных изложницах для слитков массой до 6,0 т отношение HID = 2,5...3,0, а для слитков массой больше 6,0 т - HID = 2,8-3,3.

Сортовые и листовые изложницы на отечественных заводах имеют конусность 2,6...4,2 %, на зарубежных - 2...3 %.

Для сортовых и листовых изложниц применяются соответственно формулы для подсчета конусности:

а = (0,9...1,1) (H/D),%; а_к= (0,7...0,9)(Н/D),%.

Обратная конусность сквозных изложниц для кипящей стали выби­рается из удобства раздевания слитков и колеблется в пределах 0,9...1,3 %, за рубежом - 0,9...1,04 %.

Конусность стенок изложниц позволяет легче извлекать слиток из изложницы, а также получать его с плотным строением центральной зоны и неглубокой усадочной раковиной.

Соотношение размеров сторон прямоугольных изложниц опреде­ляется их формой. Прямоугольные слитки при одинаковой площади поперечного сечения с квадратными слитками быстрее затвердевают в изложнице, быстрее нагреваются в колодцах и требуют меньшего количества пропусков при прокатке на блюминге. Разность между большей и меньшей сторонами принимается в среднем 100...120 мм.

Толщина стенок S колеблется в пределах (0,19-0,25) D в излож­ницах для спокойной стали и (0,18-0,23) D - в изложницах для кипя­щей стали. Практически при выборе толщины в каждом конкретном случае учитываются условия производства и эксплуатации изложниц на данном предприятии.

В работе [49] на основе анализа конструктивных параметров боль­шого количества типоразмеров изложниц для слитков массой около 10 т, применяемых преимущественно на металлургических заводах Украины, даны соотношения между параметрами, при которых обес­печивается значительное облегчение изложниц (снижение И/С до 1,0) при той же стойкости по числу наливов и снижении расхода на одну тонну стали:

S_c = 0.2·D- толщина стенки в середине изложницы, мм;

S_B = S_ср - толщина стенки на верхнем открытом торце, мм;

S_д = 0,9а_ср - толщина стенки в донной части, мм;

Н_д = (0,08...0,10) Н - толщина дна, мм;

r_cр = (0,08...0,13) D- радиус закругления в углах, мм;

S_б = 0,2 S_B; h_б = (0,10...0,15)Н - толщина и высота бурта, мм.

А. Н .Алимов [12] , а несколько позже Й. Пржибыл [3] предложили принцип конструирования изложниц, заключающийся в придании их стенкам такой наружной формы, которая удовлетворяла бы условию равномерного нагрева в радиальном, горизонтальном и вертикальном направлениях, т.е. обеспечивала создание горизонтальных изотерми­ческих поясов, плавно переходящих по вертикали один в другой - прин­цип термоуравновешенности.

В. В. Абрамов и сотрудники [50, с. 124-130], в отличие от Бэнкса, предлагают учитывать перепады температур по высоте изложницы и толщину стенки выполнять переменной как по ширине, так и по высоте термоуравновешенной изложницы, исходя из соблюдения следующего равенства:

S·(∆T·T_ср)^0,5= S·(∆T·T_ср)_max^0,5

где dT - разнишь температур между внутреннем и внешнем поверх­ностями стенки в любом участке изложницы, °С; Т_ср - значение сред­ней температуры °С; S - толщина стенки в том же участке изложницы, мм; (dTTср)_mах- выбирается для участка изложницы с максимальным значением произведения в процессе ее эксплуатации.

Разработана методика конструирования термоуравновешенных из­ложниц:

предварительно определяют толщину стенки изложницы по эмпири­ческой формуле

S_max = 0,2·(A·B)^0,5

где А и В - размеры полости изложницы;

на экспериментальной изложнице (модели) с одинаковой толщиной стенок и с заданными размерами и формой поперечного сечения опре­деляют разность температур dT, а также значения средней темпера­туры T_ср;

толщина S в любом месте изложницы определяется по формуле

S = S_max·{(∆T·T_ср)/(∆T·T_ср)_max}^0,5

Спроектированные по данному методу изложницы ( рис. 17) для завода "Запорожсталь" показали повышенную стойкость.