On the way to save metal during the steel ingot casting process
DOI:
https://doi.org/10.31498/2225-6733.49.1.2024.321259Keywords:
ingot, overflow, shrinkage sink, electric arc heatingAbstract
This article analyzes ways to reduce metal usage in steel ingot casting. Factors related to the need to use an additional metal volume in the upper part of the ingot and quantitative data on metal consumption for additives are presented. The heat balance of the solidifying additive is analyzed, and conclusions are drawn regarding the need to keep the additive in the liquid state as long as possible. Based on literature data, two ways of potential improvement of the thermal performance of additives are indicated, which can reduce their volume. The first is to maximize the use of heat contained in the liquid metal of the application. The second is to increase the heat content of the melt in the application using external sources. The methods of heat application to the metal of the application are considered: electric arc, induction, gas-oxygen, electro-slag, and others. Experiments on casting steel ingots with a reduced additional part under conditions of its electric arc heating are substantiated and the conditions of experiments are described. Based on the experimental data, the experimental and control ingot's metal solidification curves were plotted. It is shown that under the conditions of electric arc heating, even a halved additive provides a longer solidification time for the experimental ingot compared to the control one. It has also been established that electric arc heating of the additive provides an increase in the density of the metal of the head part and a decrease in the sulfur liquidation inside the ingot. It is concluded that electric arc heating of the metal of an additional part of the ingot can reduce its volume by half without degrading the density and homogeneity of the ingot metal. This has positive technical, economic, and environmental impacts
References
Смирнов А. Н., Сафонов В. М., Цупрун А. Ю. Крупный слиток: монография. Донецьк : Донецьк, 2009. 278 с.
Скребцов О. М. Затвердіння та властивості ливарних сплавів. Маріуполь : ПДТУ, 2003. 202 с.
Борисов В. Т. Теория двухфазной зоны металлического слитка. Київ : Наукова думка, 1987. 223 с.
Любов Б.Я. Теория кристаллизации в больших объемах. Київ : Наукова думка, 1975. 256 с.
Еланский Г. Н. Строение и свойства металлических расплавов. Київ : Вид. КПІ, 1991. 160 с.
Изготовление кузнечных слитков без осевых усадочных дефектов. Часть II / В. В. Назартин и др. // Металл и литье Украины. 2012. № 2. С. 44-48.
Багмутов В. П., Жульев С. И., Захаров И. Н. Математическое моделирование и экспериментальное исследование физической неоднородности и напряженного состояния крупных стальных слитков. Металл и литье Украины. 2006. № 4. С. 14-19.
Ameling D., Lungen H. B., Wieland H.-J. The steel industry in Germany within the framework of the European Union. MPT International. 2006. № 3. Pp. 24-35.
High-performance steelmaking shop at Tokyo Steel, Japan. Da News. 2007. Nb 150. Pp. 1-2.
Карабасов Ю. С. Сталь на рубеже столетий. Дніпропетровськ : Вид. ДНТУ, 2001. 664 с.
Баум Б. А., Хасин Г. А., Тягунов Г. В. Жидкая сталь. Донецьк : Вид. ДПІ, 1984. 208 с.
Mori T., Narita K. A study of the solidification of heavy carbon steel ingot. Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. 1972. Vol. 12. № 2. Pp. 83-91. DOI: https://doi.org/10.2355/isijinternational1966.12.83.
Common J., Delorme J., Bastien P. Heterogeneite des gros lingots de forge etude de inffuence des impuretes et des elements d´alliage sur la segregation. Revue de Metallurgie. 1973. Vol. 70. № 4. Pp. 37-44. DOI: https://doi.org/10.1051/metal/197370040251.
Смірнов О. М., Сафонов В. М. Виробництво зливків сталі та промислових сплавів: навчальний посібник. Донецьк : Вид-во «Ноулідж» (Донецьке відділення), 2013. 405 с.
Flemigs M.C. Solidification processing. Metallurgical transactions. 1974. Vol. 5. № 10. Pp. 2121-2134. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02643923.
Оно А. Затвердевание металлов. Київ : Вид. ІПЛ АН УРСР, 1980. 152 с.
Марченко И. К., Бровман М. Я. Производство крупных стальных слитков. Київ : Наукова думка, 1980. 240 с.
Френкель Я. И. Введение в теорию металлов. Київ : Наукова думка, 1972. 424 с.
Применение эффективных экзотермических смесей при разливке спокойной стали на крупные листовые слитки / А. А. Подгородецкий и др. Металл и литье Украины. 1989. № 3. С. 59-60.
Некоторые итоги исследований, связанных с освоением производства крупных и сверхкрупных слитков / В. Е. Ключарев и др. Процессы разливки стали и качество слитка. Київ : ИПЛ АН УССР, 1989. С. 12-16.
Исследование структуры кузнечного слитка массой 142 т / Баранова В. Н., Скок Ю. А., Ефимов В. А., Лубенец Г. А. Процессы литья. 1995. № 2. С. 28-38.
Качество слитка спокойной стали / М. И. Колосов и др. Київ : Наукова думка, 1973. 408 с.
Уббелоде А. Р. Расплавленное состояние вещества. Харків : Вид. ХПІ, 1982. 376 с.
Ефимов В. А., Эльдарханов А. С. Периодическая кристаллизация стали. Процессы литья. 1995. № 1. С. 52-61.
Латаш Ю. В., Матях В. Н. Современные способы производства слитков особо высокого качества. Київ : Наукова думка, 1987. 336 с.
Влияние технологических факторов разливки на дефектность осевых объемов крупных кузнечных слитков / Жульев С. И., Кряковский Ю. В., Основин В. А., Сперанская Г. Н. Усовершенствование процессов разливки стали. Труды 8 научно-техн. конф. Київ : ИПЛ АН УССР, 1981. С. 67-70.
Еланский Г.Н. Разливка и кристаллизация стали: учеб. пособие. Запоріжжя: ЗНТУ, 2010. 192 с.
Слиток и свойства стали: труды 5 конференции по физико-химическим основам производства стали / под. ред. А. М. Самарина. Київ : Видавництво АН УРСР, 1961. 180 с.
Flemings M. C. Principles of Controls of Soundness and Homodeneity of Large Ingots. Scandinavian Journal of Metallurgy. 1976. № 5. Pp. 1-15.
Kohn A., Morillon G. L΄etude mathematique de la solidification des lingot de poids de 12 tons en las et moyenne toneuv du carbon. Revue de Metallurgie. 1965. Vol. 62. № 4. Pp. 321-338.
Снижение отходов стального слитка / С. П. Бакуменко и др. Київ : Наукова думка, 1967. 219 с.
Werner M., Ergard T. Wirkung von elektrische heizung leiter der schmiedeblöcke auf seine innere struktur. Stahl und Eisen. 1955. № 26. Pp. 1765-1774.
Setting of the steel ingot with the warm his head part by screens / Kitaev E. V., Skvortcov A. A., Sivkov V. L., Severyhin N. V. Metals in USSR. London, 1987. Vol. 2. Pp. 48-50.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
The journal «Reporter of the Priazovskyi State Technical University. Section: Technical sciences» is published under the CC BY license (Attribution License).
This license allows for the distribution, editing, modification, and use of the work as a basis for derivative works, even for commercial purposes, provided that proper attribution is given. It is the most flexible of all available licenses and is recommended for maximum dissemination and use of non-restricted materials.
Authors who publish in this journal agree to the following terms:
1. Authors retain the copyright of their work and grant the journal the right of first publication under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). This license allows others to freely distribute the published work, provided that proper attribution is given to the original authors and the first publication of the work in this journal is acknowledged.
2. Authors are allowed to enter into separate, additional agreements for non-exclusive distribution of the work in the same form as published in this journal (e.g., depositing it in an institutional repository or including it in a monograph), provided that a reference to the first publication in this journal is maintained.
