Системы контроля потока металла rotolok, vapex и viso при разливке стопорными ковшами. Улучшение качества литья за счет прогрессивной технологии контроля потока

 Bittniok Rudi, Foseco Germany

Внедрение современных систем контроля потока металла с использованием графита, вывело процесс разливки стопорными ковшами на новый уровень. Предыдущие технологии преподносили литейщикам ряд проблем, любая из которых могла привести к дефектности отливок. Используя новейшие материалы и конструкцию, системы ROTOLOK, включающие в состав огнеупоры VISO либо VAPEX, преодолевают большинство этих проблем и могут привести к сокращению затрат и повышению производительности.

На сталелитейных заводах разливка стопорными ковшами является стандартной; на большинстве заводов она заменила применение чайниковых ковшей. Преимущества стопорной разливки:

• сокращение количества шлаковых включений
• упрощение процесса разливки
• надежность системы
• управляемая струя разливки
• ускорение времени разливки

В сочетании с современными футеровочными материалами сталелитейные заводы получили возможность соответствовать высоким требованиям, предъявляемым ко многим отливкам. Это достигается путем уменьшения потерь температуры металла в ковше во время разливки, а также заливкой большего количества форм в момент, когда металл имеет оптимальную температуру разливки. Для контроля потока металла важны такие параметры как форма головки стопора и форма посадочного места в стакане. Стандартная технология стопорной разливки включает в себя металлический стержень, наборные керамические втулки и стопорную головку. При сборке комплекта применяется огнеупорный керамический цемент - SUREBOND. После сборки стопора, перед применением, систему необходимо просушить.

Foseco улучшила метод стопорной заливки, благодаря использованию головки стопора ROTOLOK для случаев применения одноразовых стопоров.

Уникальная система ROTOLOK состоит из графитовой стопорной головки с содержанием оксида алюминия и отдельной керамической гайки. Керамическая гайка крепится на стальную штангу стопора. После чего на нее навинчивается графитовая стопорная головка. Такая система обеспечивает отсутствие прямого контакта между металлическим стержнем и графитовой головкой, предотвращая термическое напряжение в стопорной головке во время контакта с металлом. Тем самым обеспечивается значительное преимущество перед старой системой, когда металлическая штанга прикручивалась непосредственно в головку стопора. Термическая нагрузка могла привести к растрескиванию головки во время разливки.

Такая система является единственным способом внедрения технологии стопорной разливки с использованием штанги стопора для больших и/или высоких ковшей, где стопор имеет длину свыше 2х метров.

Применение технологии стопора-моноблока

Многие современные сталелитейные производства используют технологию многоразового стопора-моноблока. Такая идея возникла благодаря использованию схожей технологии на металлургических предприятиях, где она используется для длительной разливки в промковш.

Продукция Foseco включает две основных разработки – VAPEX и VISO.

VISO

Основу VISO составляет смесь графита и оксида алюминия, метод изготовления – изостатическое прессование. Эта продукция обеспечивает превосходное сопротивление резкому перепаду температур и окислению, что делает ее чрезвычайно подходящей для стопоров-моноблоков при работе с расплавленной сталью. После разливки стопора VISO извлекается из ковша, охлаждается, очищается, после этого возможно повторное применение.

VAPEX

VAPEX – это прессованная продукция с высокоточными размерами, основу которой составляет графит и оксид алюминия, обеспечивающие ее огнеупорность. VAPEX предлагает превосходное сопротивление эрозии и окислению и поддерживает высокую механическую прочность в течение долгого периода эксплуатации. Изначально продукция VAPEX была разработана для металлургических комбинатов с автоматической заливкой; но благодаря своим превосходным огнеупорным свойствам, VAPEX также была признана идеальным сырьем для производства стаканов, используемых при разливке жидкого металла стопорным ковшом. Изготавливается полный спектр стандартных диаметров стаканов, также возможно производство стаканов специального диаметра, под заказ.

Выбор правильного материала и формы стопора и стакана является очень важным параметром для достижения качественного процесса разливки, а главное соблюдения техники безопасности на производстве.
Применение стаканов VAPEX с крестообразным сечением выпускного отверстия в значительной степени повышает точность и бесперебойность струи.

Правильный подбор геометрии стопора с целью предотвращения протекания металла или залипания
Подбор правильной формы стопора/стакана имеет прямое отношение к качеству работы системы и предотвращению протекания жидкого металла или залипания стопора. Золотое правило гласит – графит с графитом. Чтобы свести к минимуму возможность залипания, Foseco рекомендует всегда применять графитосодержащие стопора VISO вместе с графитосодержащей насадкой VAPEX. Из-за разницы термического расширения при работе с жидким металлом, использование стандартного глиноземистого стакана для стопора-моноблока может создать препятствия при разливке.

Более того, на качество струи металла влияет геометрическая форма головки стопора. В условиях стального литья рекомендуется использование стопора с круглым носиком, а не острым, поскольку это уменьшит поверхность контакта стопор/стакан.

Различная геометрия стопорной головки

Для небольших легковесных отливок и для частого открытия подходит острый носик. Это главным образом применимо к печам с автоматической разливкой чугуна.
Пропускная способность стакана и скорость потока обычно определяются внутренним диаметром отверстия и высотой открытого положения стопора (рис.5).

Рис.5 Пропускная способность стакана

Крепление стопора-моноблока

Система крепления стопора к металлическому стержню, на S-образном колене, или цапфе ковша, является важным параметром обеспечения оптимального управления движением стопора.
Foseco предлагает на выбор несколько систем крепления:

• Система крепления UNIROD
• Система крепления Roto-Rod
• Система крепления Tundish-Rod

Система UNIROD чаще всего применяется на сталелитейных заводах, а система Tundish-Rod - это стандартная практика для предприятий с автоматическими линиями разливки чугуна.
Крепление Roto-rod похоже на крепление UNIROD ® (Рис. 7), но резьба выполнена на керамической вставке. Для обоих систем необходим специальный металлический стопорный стержень, также важно, чтобы металлический стержень имел отверстие по центру. Такое выпускное отверстие позволяет влаге выйти из стопора.

Участок подготовки

Для подготовки и хранения стопорных припасов, должна быть обеспечена зона, оборудованная соответствующим образом. Для облегчения сборочных операций рекомендуется стойка с возможностью хранения стопоров в вертикальном положении.

Для такой стойки полезно использовать амортизирующие устройства, чтобы защитить полированную поверхность стопоров от повреждений и трещин.

Уникальное крепление UNIROD обеспечивает наиболее жесткое, надежное и герметичное соединение между стопором и опорным стержнем.

Предварительный нагрев

Правильное предварительное прогревание стопора является важной операцией, которой слишком часто пренебрегают.

Даже когда все сборочные-наладочные работы со стопором были проделаны правильно, есть вероятность повредить керамику из-за несоблюдения режима предварительного нагрева.
Основная цель - избежать резкого перепада температур и растрескивания огнеупорных материалов.

Предварительный нагрев должен выполняться согласно кривой, как показано на графике (рис.9).

Во время предварительного нагрева стопор должен быть в открытом положении, чтобы избежать слипания со стаканом. Наилучшим решением является установка для предварительного нагрева (рис.10).

Очистка стопора

Стопор можно использовать до 15 плавок. После окончания разливки и остывания, стопор необходимо тщательно очистить в установке горизонтальной очистки.
Шлак следует осторожно удалить с помощью небольшого молотка. На стопор возможно также нанести специальное покрытие, предотвращающее прилипание.

Выводы и прогноз

Технология использования стопоров-моноблоков предлагает ряд преимуществ для процессов литья чугуна и стали. Благодаря этой системе многоразового использования, у литейного производства есть возможность осуществить намного большее количество плавок до замены стопора на новый.

При такой системе снижаются затраты по потреблению газа, благодаря уменьшению предварительного нагрева огнеупоров, и сокращается количество отходов по сравнению с системой одноразового стопора.
В будущем мы увидим более широкое применение стопоров-моноблоков в сочетании с улучшенными изолирующими огнеупорами для ковша, такими как KALTEK, при которых предварительный нагрев футеровки не требуется вообще, либо он минимальный.

Опубликовано: ИТБ "Литье Украины", №10 (158) 2013 г.