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

Таблиця 2 – Коефіцієнти К2 різних хімічних елементів в сталі для розрахунку ^{температури ліквідуса}

Хімічний елемент	Mn	Si	Cr	Ni	P	S
К2			1,5

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 º2,7325 % (ат.),

0,6 %Mnº0,6099 % (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:

DtC = -126,7 ^oC,

DtMn = -5,22 ^oC

DtSi = -6,28 ^oC^.

Сумарне зниження температури солідус DtS = -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			1,5

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

T_лікв=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