Ұздіксіз құю – металл балқымасын жартылай дайын өнімге (слэб, блюм, балка) қалыптау процесі. Төмен шығынмен, сапалы өндіріс, өнімділік артуға көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Құйылған металлдың қатаю процесі
Process for solidifying molten metal
Тұрақты құю, сондай-ақ жіп құю деп аталады, бұл процесте құйылған металл "жартылай дайын" өнім – тікбұрыш, гүлдену немесе тақта түрінде қатаю арқылы кейін өңдеу тізбектерінде пайдалануға дайындалады. 1950 жылдары тұрақты құю технологиясы енгізілгенге дейін болат тұрақты қалыптарға құйылып, қорытпалар жасалатын. Содан бері "тұрақты құю" технологиясы өнімділікті, сапаны, тиімділікті және шығындарды азайту мақсатында жақсарылған. Бұл әдіс металл өнімдерін арзан бағада, жақсы сапамен өндіруге мүмкіндік береді, себебі үздіксіз, стандартталған өндірістің өзіндік құны төмен, сонымен қатар автоматтандыру арқылы процеске толық бақылау жасауға болады. Бұл процесс ең көп болат құю үшін қолданылады (құйылған тоннаж көлемі бойынша). Алюминий мен мыс та тұрақты құю арқылы өндіріледі. Сэр Генри Бессемер, Бессемер конвертерінің авторы, 1857 жылы екі қарсы бағытта айналатын роликтердің арасына металл құюға патент алған. Бұл жүйенің негізгі қағидалары қазір болат ленталарын құюда қолданылуда.
Continuous casting, also called strand casting, is the process whereby molten metal is solidified into a "semifinished" billet, bloom, or slab for subsequent rolling in the finishing mills. Prior to the introduction of continuous casting in the 1950s, steel was poured into stationary molds to form ingots. Since then, "continuous casting" has evolved to achieve improved yield, quality, productivity and cost efficiency. It allows lower cost production of metal sections with better quality, due to the inherently lower costs of continuous, standardised production of a product, as well as providing increased control over the process through automation. This process is used most frequently to cast steel (in terms of tonnage cast). Aluminium and copper are also continuously cast. Sir Henry Bessemer, of Bessemer converter fame, received a patent in 1857 for casting metal between two counter rotating rollers. The basic outline of this system has recently been implemented today in the casting of steel strip.
Қысқылмен ластану
Автоматтандырудың үлкен көлемі ықшамдалусыз және аздаған бөлінумен құймаларды өндіруге көмектессе де, металл алдын ала тазаланбаса немесе құю процесінде "ластанса", үздіксіз құюдың ешқандай пайдасы жоқ. Ыстық металдың ластануының басты себептерінің бірі – тотығу, ол балқыған металл температурасында (болат үшін 1700°C-қа дейін) жылдам жүреді; газ, шлак немесе ерімеген қорытпалардың қосымшалары болуы мүмкін. Тотығуды болдырмау үшін металл атмосферадан мүмкіндігінше оқшауланады. Мұны іске асыру үшін, ашық сұйық металл беттері қорғағыштармен немесе қазан, шүберек және қалып жағдайында синтетикалық шлакпен жабылады. Шүберекте сұйық металлтан жеңіл инклюзиялар – газ көпіршіктері, басқа шлактар немесе оксидтер, немесе ерімеген қорытпалар – бетке көтеріліп, шлак қабатында тұрып қалуы мүмкін. Құю басталғанда тұнба мен қалып алғаш рет толтырылғанда, сұйықтық оттегімен күшті ластанады, ал алғашқы өнімдер әдетте карантинге алынады немесе жоғары сапалы материалды қажет етпейтін тұтынушыларға жіберіледі. Жоғары құю мәселені металлдан (мысалы, мыс немесе күміс) бастамадан (мысалы, металл таяқшадан) үздіксіз өнім жасау арқылы шешеді.
While the large amount of automation helps produce castings with no shrinkage and little segregation, continuous casting is of no use if the metal is not clean beforehand, or becomes 'dirty' during the casting process. One of the main methods through which hot metal may become dirty is by oxidation, which occurs rapidly at molten metal temperatures (up to 1700 °C for steel); inclusions of gas, slag or undissolved alloys may also be present. To prevent oxidation, the metal is isolated from the atmosphere as much as possible. To achieve this, exposed liquid metal surfaces are covered – by the shrouds, or in the case of the ladle, tundish and mould, by synthetic slag. In the tundish, any inclusions that are less dense than the liquid metal – gas bubbles, other slag or oxides, or undissolved alloys – may also float to the surface and be trapped in the slag layer. While the tundish and mold fill for the first time at the start of a casting run, the liquid is badly contaminated with oxygen and the first items produced are typically quarantined or diverted to customers who do not require top quality material. Upcasting solves this problem by forming a continuous product from a metal (e. g. copper or silver) seed (e. g. metal rod).
Жарылулар
Тізбелі құю кезінде туындауы мүмкін маңызды мәселе – сұйық металдың шығуы: қандай да бір себеппен жіптің қатты қабығы сынғандықтан, ішіндегі әлі еріген метал төгіліп, машинаны бүлдіруі мүмкін. Көптеген өндіріс орталарында бұл оқиға өте қымбатқа түседі, себебі ол желінің тоқтауына және әдетте желі жабдықтарынан төгілген материалды алып тастау және/немесе зақымдалған машиналарын ауыстыруды қамтитын ұзақ мерзімді жөндеу жұмыстарын қажет етеді. Шығу себебі әдетте қабырғаның үстіндегі сұйық бағананы ұстауға тым жұқа болуы болып табылады, бұл жағдай көбінесе жылуды басқарумен байланысты бірнеше түбірлік себептерге ие. Қалыпқа немесе жіпке салқындату шашыратқыштарына салқындату суының дұрыс ағыны болмаса, қатып бара жатқан металдан жылуды жеткіліксіз алып тастау мүмкін, бұл қатты қабықтың тым баяу қалыңдауына әкелуі мүмкін. Егер металды сығу жылдамдығы тым жоғары болса, қабық қажетті қалыңдыққа дейін қатуға уақыт таппауы мүмкін, тіпті жақсартылған салқындату шашыратқыштарымен де. Сонымен қатар, кіретін сұйық метал тым ыстық болуы мүмкін, ал соңғы қатаю жіптен төмен қарай күтілгеннен кейін болатын нүктеде жүзеге асуы мүмкін; егер бұл нүкте туралау роликтерінен төмен болса, қабық туралау кезінде туындайтын кернеулерден жыртылуы мүмкін. Шығу сондай-ақ қалыптың ішіндегі физикалық кемшіліктер немесе қабықтың зақымдануы нәтижесінде де болуы мүмкін, бұл қаттыланудың алғашқы секундтарында пайда болады. Қалыптың ішіндегі шамадан тыс турбуленттілік қалыпты емес өсетін қабық үлгісін тудыруы мүмкін немесе қабырғаның беріктігін төмендететін шлак тамшыларын қабықтың ішіне түсіруі мүмкін. Жиі кездесетін жағдай – қабықтың қалыптың бетіне жабысып, жыртылуы; қазіргі заманғы құралдармен жабдықталған қалыптар мен компьютерлік басқару жүйелері әдетте мұны анықтап, уақытша құю жылдамдығын төмендетеді, осылайша қабық қайтадан тоңазылып, қалыпқа сүйенген кезде қалпына келеді. Егер жыртылыс қалыптың шығуына жақын болса немесе күтілмегендей ауыр болса, қалып қабырғасынан шыққаннан кейін қабық бұзылуы мүмкін. Егер кіретін метал тым қатты қызып кетсе, шығу қаупіне ұшыраудың орнына құюды тоқтату дұрыс болуы мүмкін. Сонымен қатар, металдың қорғасынмен ластануы (алғашқы болат зарядындағы қарсы салмақтар немесе қорғасын-қышқыл аккумуляторларының нәтижесінде) қалып қабырғасы мен болат арасында жұқа пленканы құра алады, бұл жылуды жоюды және қабықтың өсуін тежейді, сонымен қатар шығу қаупін арттырады.
A major problem that may occur in continuous casting is breakout of the liquid metal: for whatever reason, the solid shell of the strand breaks and allows the still molten metal contained within to spill out and foul the machine. In most industrial environments this event is very costly as it leads to a shutdown of the strand and typically requires an extended turnaround involving removal of the spilled material from within the strand equipment and/or replacement of damaged machinery. A breakout is usually due to the shell wall being too thin to support the liquid column above it, a condition which has several root causes often related to heat management. Improper cooling water flow to the mould or the strand cooling sprays may lead to inadequate heat removal from the solidifying metal, causing the solid shell to thicken too slowly. If the metal withdrawal rate is too fast, the shell may not have time to solidify to the required thickness even with enhanced cooling sprays. Similarly, the incoming liquid metal may be too hot and the final solidification may occur further down the strand at a later point than expected; if this point is below the straightening rolls, the shell may break from stresses applied during straightening. A breakout can also occur as a result of physical irregularities or damage to the shell occurring within the mould during the initial seconds of solidification. Excessive turbulence within the mold may cause an irregular shell pattern that grows abnormally or it may entrap slag droplets within the shell which reduces the wall strength. A common occurrence is for the shell to stick to the mould's surface and tear; modern instrumented molds and computer control systems typically detect this and slow the caster down temporarily to let the wall refreeze and heal while it is still supported in the mould. Should the tear occur near the exit of the mould or be of unexpected severity, the shell may still fail in a breakout once it emerges from the mould wall. If the incoming metal is severely overheated, it may be preferable to stop the caster than to risk a breakout. Additionally, lead contamination of the metal (caused by counterweights or lead acid batteries in the initial steel charge) can form a thin film between the mould wall and the steel, inhibiting heat removal and shell growth and increasing the risk of breakouts.
Басқа да ескертулер
Тағы бір мәселе – көміртегі қайнауы, онда болатта еріген оттегі көміртекпен әрекеттесіп, көміртек монооксиді көпіршіктерін жасайды. "Қайнау" термині көрсететіндей, бұл реакция өте жылдам және күшті болып, көп мөлшерде ыстық газ бөліп шығарады, және құю машинасының жабық кеңістігінде орын алса, әсіресе қауіпті. Оттегіні кремний немесе алюминий қосып "бейсіздендіру" арқылы жоюға болады, бұл кремний оксиді (кремний тозаңы) немесе алюминий оксиді (алюмина) түзеді. Дегенмен, болатта алюминаның көп болуы құю саңылауларын бітеп тастайды және болат ағыны тоқтауына себеп болуы мүмкін. Жаңа үздіксіз құю процестерін жобалауда, әсіресе тундиште, есептік сұйықтық динамикасы және басқа да сұйықтық ағыны техникалары кеңінен қолданылады, бұл ыстық металдан қоспалар мен турбуленттіліктерді жоюды қамтамасыз етеді, сонымен қатар металдың барлығы қалыпқа жеткенін қамтамасыз етеді, одан салқындап кетпес бұрын. Тундиштің немесе қалыптың ішіндегі ағын жағдайларын сәл реттеу өнімнің жоғары немесе төмен сырқату көрсеткіштерінің арасындағы айырмашылықты білдіруі мүмкін.
Another problem that may occur is a carbon boil – oxygen dissolved in the steel reacts with also present carbon to generate bubbles of carbon monoxide. As the term boil suggests, this reaction is extremely fast and violent, generating large amounts of hot gas, and is especially dangerous if it occurs in the confined spaces of a casting machine. Oxygen can be removed by "killing" it through the addition of silicon or aluminium to the steel, which reacts to form silicon oxide (silica) or aluminium oxide (alumina). However, too much alumina in the steel will clog the casting nozzles and cause the steel to 'choke off'. Computational fluid dynamics and other fluid flow techniques are being used extensively in the design of new continuous casting operations, especially in the tundish, to ensure that inclusions and turbulence are removed from the hot metal, yet ensure that all the metal reaches the mould before it cools too much. Slight adjustments to the flow conditions within the tundish or the mould can mean the difference between high and low rejection rates of the product.
Бастаушы
Бастаушы штанга, сондай-ақ манекен штанга деп аталатын, сақтау үшін икемді бос ұшы және қалыпты жабатын қатты соңғы бөлігі бар. Бастаушы штанга сегменттерге бөлінген және бірімен бірі тіркесетін жазық тіреуге бекітілген дискретті блоктардан жасалған. Құйма жолына сәйкес икемді қисық пішінде өздігінен тұруын қамтамасыз ету үшін, штанга блоктары арасында конустық пішінді реттелетін аралықтар орналастырылған. Бастаушы штанганың соңғы бөлігіндегі икемді тіреу, штанганы құйма жолынан кіші радиусқа иілуге мүмкіндік береді, ал блоктар қолдаусыз кеңейеді. Сақтау кезінде икемді ұшты қолдау үшін сақтау тірегі қарастырылған. Құю процесін бастамас бұрын, бастаушы штангалар гидравликалық жетектің көмегімен құю машинасы арқылы (құю бағытына қарама-қарсы бағытта) жылжытылады. Қалыптың түбіне жеткеннен кейін, қалыпты толтыру процесі тегіс бастау үшін жалғаса береді.
The starter bar, also called a dummy bar, has a free end portion which is flexible for storage and a substantially rigid portion at the end which plugs the mold. The starter bar is constructed in discrete blocks secured to one side of a planar spine provided in segments and arranged end to end. Adjustable spacers in the form of tapered blocks are disposed between the blocks of the bar to allow the starter bar to be self supporting in a curved configuration corresponding to the casting path. A more flexible spine in the end portion of the starter bar allows the starter bar to be curved to a tighter radius than that of the casting path while the blocks fan out in an unsupported configuration. A storage ramp is provided to support the flexible end in the stored position. Before a cast is started, the starter bars are fed through the caster (in reverse direction of casting) using hydraulic actuators. Once fed all the way to the bottom of the mold, the process of packing the mold can continue to ensure a smooth start up.
Тікелей жолақты құю
Тікелей жолақ құю – металл жапырақты балқытылған күйден тікелей шығаруға арналған үздіксіз құю процесі, бұл процесте қосымша өңдеу қажеттілігін ең төменгі деңгейге дейін азайтуға болады. Төмен көміртекті болат жапырақтары үшін бұл салыстырмалы түрде жаңа технология, және ол 2000 жылдардың басынан бері ғана коммерциялық сәттілікке жетті.
Direct strip casting is a continuous casting process for producing metallic sheet directly from the molten state that minimizes the need for substantial secondary processing. For low carbon sheet steels, this is a relatively new process which has only achieved commercial success since the early 2000s.