Turnarea oelului in lingotiere
Turnarea oelului n lingotiere reprezint faza final a elaborrii acestuia; de
reuita acestei operaii depinde n msur nsemnat calitatea oelului solidificat supus
prelucrrilor ulterioare. O parte din oelul elaborat se toarn n piese; dar cea mai mare
parte se toarn n forme metalice numite lingotiere n vederea obinerii semifabricatelor
pentru laminare i forjare numite lingouri.
a - Utilajele turnrii
Turnarea se face ntr-o hal special amenajata numita hal de turnare n care se
gsesc montate lingotiere. n vederea turnrii se pregtesc n prealabil: jgheabul de
turnare, oala de turnare i lingotierele.
- jgheabul este confecionat din tabl groas, cptuit cu materiale refractare, simplu sau
bifurcat, uneori demontabil.
- oale de turnare, (fig. 3.), fiind cu o capacitate de 70 tone, consta dintr-o manta din
tabl de oel cptuit cu crmizi din amota. Oala este prevzut cu fusuri solidare de
manta i cu un sistem de blocare n timpul transportului. Pentru turnare are un orificiu
de fund astupat cu un dop refractar, comandat din exterior cu un sistem de prghii,
protejat cu tuburi refractare. Axa de rotaie a cldrii n vederea descrcrii este situat
deasupra centrului de greutate. Dup fiecare turnare, oala se repar, mai ales la orificiul
de fund (5) i tija refractara (7,8); zidria refractar (4) rezist la 10-15 turnri.
Transportarea oalelor se executa cu ajutorul macaralelor.
- lingotiera (fig. 4.) este forma metalic n care se toarn oelul topit n vederea obinerii
lingourilor.
Constructiv lingotiera este un trunchi de piramid cu seciunea transversal
rotund, ptrat, dreptunghiulara (pentru laminare) sau hexagonala, octogonal (pentru
forjare), colurile seciunilor fiind rotunjite.
Baza mare poate fi n jos (lingotiere direct conice) sau baza mare n sus
(lingotiere invers conice). Se pot construi cu sau fr fund, dintr-o bucat sau din mai
multe pri, cu sau fr maselote. Pentru uurina scoaterii lingourilor, nclinaia sau
conicitatea este de 2,5-3,0% pentru examinare i 3-4%, la lingourile pentru forjare.
Pentru a micora retasura, la partea superioar se prevede o maselot, adesea
exoterm, pentru a asigura alimentarea prii interioare cu metal lichid un timp ct mai
ndelungat. Ca material, lingotierele se fac din oel i mai ales din font, in grosime de
perete de peste 25 cm, mergnd pn la 40 cm i mai mult. In vederea turnrii
lingotierele se monteaz pe patul de turnare din hala, special amenajat pentru modul de
turnare. Dup solidificare, lingotierele se extrag de pe lingouri, cu ajutorul unui
dispozitiv, numit striper, acionat cu o macara pod rulant.
b - Metode de turnare a oelului.
Dup calitatea oelului i mrimea lingourilor, turnarea cunoate dou variante:
turnarea direct i turnarea indirect sau prin sifon.
- la turnarea direct umplerea se face prin alimentare la partea superioar, cu orificiul
oalei pe axa centrala a lingotierei (fig. 5). Avantajele turnrii directe sunt:
- lingoul se solidific repede, structura lingoului e mai dens i cu o granulaie mai fin;
- retasura, mai puin adnca, e concentrat n partea superioar a lingoului;
- oelul e mai curat; neintervenind impuritile din cptueala sistemului de turnare prin
sifon.
Ca dezavantaj amintim :
- ta turnare se produc stropi prin lovirea jetului de fundul lingotierei, acest lucru fiind cu
att mai intens, cu ct nlimea de cdere a metalului topit e mai mare;
- posibilitate redusa de turnare cu vitez mic.
Ca urmare, metoda se folosete la turnarea oelurilor de calitate i speciale, i
mai ales n turnarea de lingouri mari. n ce privete diminuarea stropirii i potrivirea
umplerii pe axa lingotierei (pentru a nu spla pereii lingotierei), de regul se interpune
ntre oal i lingotiera o plnie special confecionat prevzut cu orificii potrivite de
umplere i cu filtre de reinere a zgurii i de reglare, mai ales a vitezei de umplere.
- la turnarea prin sifon umplerea lingotierei se face lent i progresiv, ncepnd de Ia
partea inferioar spre partea superioara. De regula, turnarea se face prin intermediul
unei sistem de alimentare centralizat, adic o plnie i un picior de alimentare care
asigur, printr-un sistem de ramificaii de canale de alimentare, umplere simultana a mai
multor lingotiere. n figura b, se d o seciune prin sistemul de turnare prin sifon.
Avantajele turnrii prin sifon
- durata de turnare scurta, gaura mica a dopului de turnare;
- suprafaa lingoului este curat, fr stropi ca la turnarea directa;
- durabilitatea lingotierelor crete cu 90% fa de turnarea direct.
Ca dezavantaje remarcm :
- costul ridicat al pregtirii turnrii;
- oelul iese mai impur, cu multe impuriti, n special incluziuni nemetalice,
- tendina de formare a retasurii secundare, oelul fierbinte situndu-se la partea
inferioara a lingotierelor;
- capete pierdute prin canalele de alimentare.
Metoda e des utilizat, de regul pentru obinerea lingourilor mici i cu suprafaa curat.
c - Turnarea oelului calmat, semicalmat i necalmat
Prin oel calmat se nelege oelul bine dezoxidat naintea turnrii, dezoxidare
care se face cu ferosiliciu introdus n cuptor; pe jgheab sau in oala de turnare; alteori
dezoxidarea se realizeaz prin adaos de aluminiu in baia de topire sau in lingotiera. O
buna dezoxidare duce ta ndeprtarea fierberii metalului in timpul solidificrii dup
turnare, insa timpul necesar dezoxidrii, duce totodat ta dizolvarea unei mari cantiti
de gaze in oel, care nu mai are timp os la solidificare sa ias din soluii. Cnd cantitatea
de dezoxidant e mai mica dect cea necesara pentru completa calmare. se obin oeluri
semicalmate, iar cnd nu se adaug deloc dezoxidani, avem oelul necalmat.
n funcie de calitatea dezoxidrii, turnarea oelului se face n diverse moduri i
anume :
- oelul calmat se toarn n lingotiere inverse conice, ca maselote pentru retasura;
- oelul necalmat sau semicalmat se toarn n lingotiere direct conice i ntruct n acest
caz nu se pot forma retasuri periculoase nchise, nu se mai prevd nici maselote.
Pentru a micora pierderile de metal prin ajutajul maselotei, n ultima vreme se
aplica n turntoriile de oel, metode perfecionate de turnare, dintre care amintim:
- metoda scuturrii sau vibrrii lingotierei; n timpul procesului de solidificare, aciunea
de agitare mecanica uniformizeaz frontul solidificrii retasura rezultnd mai mic i
concentrat la partea superioar. Se aplic pentru turnarea lingourilor mici din oel
calmat.
- metoda termic sau electrotermic de meninere un timp ct mai ndelungat a strii
lichide a metalului din maselota; conduce la viteze de rcire mici la partea superioar,
prile inferioare avnd astfel posibilitatea sa-i completeze golul de contracie cu metal
lichid; de asemeni, meninerea strii lichide un timp ndelungat la partea superioar,
duce la o uoara eliminare a gazelor i la ridicarea din baie a incluziunilor.
Metoda se aplica n general la turnarea de lingouri mari, cnd se interpune un arc
electric cu poziie reglabila a electrodului, ca pe figura 7.
Realizarea efectului mai sus artat se mai poate asigura i cu ajutorul unor
maselote speciale, confecionate din amestecuri, exoderme, care la contactul cu metalul
lichid, cedeaz cantitatea de cldur necesar pentru meninerea strii lichide a
metalului maselotei.
d - Structura lingourilor de oel
Condiiile diferite de solidificare a oelurilor in lingotiere duc la obinerea de
lingouri cu structur neuniform, att in sensul seciunii longitudinale, ct i n sensul
seciunii transversale, fig. 9, imediat sub crusta, la partea de sus a lingoului, uneori fiind
deschisa, dar poate s ia natere i o retasur secundar, pe axa lingoului, fiind cu att
mai periculoas, cu ct ea nu se poate depista uor i nici nu se poate uta. Lng
retasurile principale se localizeaz tot felul de incluziuni de zgur i gaze.
n ce privete retasura secundar, ea se formeaz ca urmare a unei turnri rapide,
prea fierbini, aceasta coninnd gaze neevacuate din cauza punilor de solidificare
formate pe axa lingoului; lanul de retasuri secundare axiale sau de microstructuri se
mai numesc i poroziti axiale.
Suflurile reprezint microgoluri in masa lingoului cauzate de urmtorii factori :
gaze absorbite de oel n timpul elaborrii; vapori de apa din atmosfera; insuficienta
degazare a oelului nainte de turnare; utilizarea la elaborarea de materiale ruginite
umede etc. Mecanismul formarii suflurilor are la baza mpiedicarea in procesul de
solidificare a evacurii gazelor din masa metalului, prin formarea rapida a unei cruste
exterioare. Pe de alta parte, odat cu rcirea, solubilitatea unor gaze in metal scade i
surplusul iese din soluie, dar nu poate iei n atmosfera, fiind oprit de zona solida deja
format i atunci aceste gaze se unesc n molecule i se aglomereaz n bule ce rmn n
masa lingoului. Ca amplasare suflurile pot fi: interioare sau superficiale. Suflurile
interioare nu au perei oxidai i defectul dispare prin sudare la laminare. n ce privete
ns suflurile superficiale, de sub coaja lingoului, acestea sunt cu perei oxidai, nu se
mai sudeaz prin forjare, motiv pentru care nainte de laminare lingourile se decojesc
prin strunjire de degroare sau cu flacra.
Segregaia este neomogenitatea lingoului din punct de vedere chimic. Cauza
segregaiei este rcirea lenta, cnd din soluia lichida a aliajului care se toarn este timp
pentru ieirea gazelor sau elementelor componente, crora le scade procentul de
solubilitate cu descreterea temperaturii. Procesul de licuaie este un fenomen care duce
la formarea de segregaii. n lingou, zona de solidificare mai trzie va fi mai bogat n
carbon, sulf i fosfor dect zonele rcite mai rapid ntruct frontul solidificrii mpinge
impuritile n lichidul din centrul i capul lingoului, zone de altfel, unde se constat
practic prezenta segregaiilor.
Incluziunile sunt materiale strine nemetalice, incluse n masa lingoului. Cauzele
incluziunilor pot fi : particule de zgura de elaborare, de materiale refractare desprinse de
oel din cptueala cuptorului sau calei de turnare etc. Incluziunile nu se pot elimina
prin forjare, laminare, cele plastice se pot alungi, iar cele fragile se sfrm,
accentundu-se aspectul de textur, structur fibroasa a metalului deformat. Incluziunile
nrutesc proprietile mecanice ale oelului imprimndu-i totodat i un pronunat
caracter de anizotropie, longitudinal i transversal pe fibre.
Picturile reci sunt globule sau stropi de oel solidificat, care nu au fuzionat cu
masa de oel topita, sunt cu suprafaa dura, oxidata, periculoas att pentru procesul
deformrii plastice a metalului, cat mai ales pentru scule achietoare. Cauza formarii lor
sunt stropii desprini din vana de oel la turnare, din locul sau lovirea jetului de fundul
lingotierei ia turnarea directa etc., stropi care se rcesc nainte de a cdea din nou in
lingou i la care descrierea traiectoriei prin aer se oxideaz la exterior.
Crpaturile sunt cauzate de tensiunile care iau natere in metal la variaiile de
temperatura i depesc rezistena proprie la rupere a metalului n condiiile respective.
Ele se produc att la rece, ct i mai ales la cald. Crpturile superficiale se numesc
cricuri, iar cele ptrunse, care uneori nu ajung la suprafa, se numesc apuri. Cricurile
apar pe fee iar apurile de obicei la coluri i la muchii. Primele se pot ndeprta prin
cojire, pe cnd apurile nu pot fi nlturate. Ameliorarea acestor defecte se face
fabricnd linii cu fee concave i muchii rotunjite.
Fulgii - sunt nite fisuri filiforme cu perei rugoi, argintii, orientai longitudinal
in lingou. Cauza acestor fisuri o constituie scderea solubilitii n oel, cu scderea
temperaturii. Atomii de hidrogen care ies din soluie difuzeaz n defectele de reea i se
stabilizeaz formnd molecule, care prin aglomerare duc la crearea de suprapresiuni,
capabile sa amelioreze microfisurarea i formarea deci a defectului de fulg. Aspectul
diverselor defecte se da in figura 10.
Top Related