Сифонная разливка связана с потерями металла на литники и недоливки (около I % металла), а также вызывает дополнительные расходы на сифонный припас и на подготовку составов. Примерные расчеты показывают, что общие расходы по подготовке составов при разливке сифоном на 1 т стали выше, чем при разливке сверху. Сюда следует добавить более высокие потери металла.
Преимущества разливки сверху заключаются в получении более плотной осевой зоны слитка, упрощении всех работ, связанных с подготовкой составов для изложниц, и в уменьшении потерь металла. К недостаткам этого способа относятся наличие значительного количества дефектов на поверхности слитка, увеличение общей длительности разливки, большая вероятность приварки слитка к изложнице, меньшая стойкость изложниц. Иногда для улучшения качества поверхности слитков производят разливку сверху через промежуточное устройство (ковш).
Увеличение скорости наполнения изложниц металлом уменьшает вредное влияние вторичного окисления при разливке, так как сокращается продолжительность взаимодействия стали с воздухом. Так, при введении в сталь алюминия 0,3-0,5 кг/т вторичное окисление ее при разливке (а следовательно, и завороты корки) можно устранить, увеличив скорость наполнения изложниц в среднем до 500-700 мм/мин. Понижение скорости наполнения слитков приводит к загрязненности металла неметаллическими включениями, заворотам корки и светловинам в макроструктуре. Установлено, что скоростная разливка является решающим фактором повышения качества листовой стали по расслоениям. Еще ранее было показано, что высокая температура выпуска и разливки и большая скорость последней оказывают благоприятное влияние на уменьшение расслоев в листовой стали. Установлено наличие прямолинейной зависимости между площадью дефектов в листе, обнаруживаемых при контроле ультразвуком, и скоростью наполнения изложниц. Поэтому низколегированную сталь следует разливать только по ускоренным режимам. Скорость разливки согласовывают с содержанием алюминия.
Для сокращения общей продолжительности разливки сверху все чаще применяют разливку из двухстопорных ковшей, что позволяет сократить время разливки на 30-40%.
Наиболее надежно предохраняется металл от окисления и тем самым обеспечивается получение слитков высокого качества при разливке металла под шлаковым покрытием. Помимо защиты поверхности металла от окисления, шлак, затвердевая на стенках изложницы, устраняет контакт разливаемой стали с ними, выполняя роль смазки.
По данным работы, в промышленных условиях была опробована разливка стали сверху под шлаками на 13,6-т слитки. Шлак засыпали на дно изложницы в количестве 3,0 кг/т. Для уменьшения усадочных напряжений в корочке слитка разливку следует вести под таким шлаком, который формирует под собой мениск металла большого радиуса и обеспечивает получение достаточно толстого теплоизолирующего слоя между изложницей и слитком. Применение мелкодробленых шлаковых смесей обеспечило уменьшение поверхностных дефектов на слитке малоуглеродистой стали в 3-5 раз. Результаты освоения разливки стали через жидкий шлак приведены в работе. Шлаки наиболее удобно получать при разливке сверху непосредственно в изложницах из экзотермических смесей или брикетов.
Компоненты смеси должны быть абсолютно сухими, тонкоизмельченными и хорошо перемешанными. Марганцевая руда должна быть раздроблена до размера менее 0,5 мм; остальные компоненты смешивают в смесительных барабанах. Смесь загружают на дно изложницы (при разливке сверху) незадолго до начала разливки. Режим наполнения изложниц обычный, принятый на заводе; наполнение тела слитка производили полной струей с торможением ее при заполнении прибыли. Количество неметаллических включений получили практически вдвое меньшим, чем при обычной разливке. Необходимое количество смеси для изоляции поверхности металла от соприкосновения с воздухом зависит от конфигурации и массы слитков. Основным требованием, предъявляемым к образующемуся шлаку, является способность абсорбировать неметаллические включения, т. е. смачивать и растворять их. Ускоренная разливка стали, обеспечивая лучшее перемешивание металла со шлаком, способствует более полному очищению металла. Для слитков сечением, близким к квадратному, и шириной более 700 мм оптимальный расход смеси 3,5-4,0 кг/т; для слитков прямоугольного сечения — 5...7 кг/т. Во избежание проникновения шлака в тело слитка через усадочную раковину утеплению прибыльной части слитка должно быть уделено особое внимание. При разливке через шлак наличие теплоизолирующей пленки между слитком и стенкой изложницы уменьшает теплоотвод металла, вследствие чего уменьшаются напряжения в корочке и дефекты поверхности слитков.
Весьма простым способом борьбы с заворотами корки является применение деревянных рамок, укладываемых при сифонной разливке на дно изложниц. Рамки должны быть хорошо высушены. Часто их предварительно кипятят в смоле. Рамки, сгорая на поверхности поднимающегося в изложнице металла, выделяют большое количество газов (дыма), которые отгоняют образующуюся корку от стенок, препятствуя заворотам. Помимо этого, газ, покрывающий поверхность металла, защищает его от окисления кислородом воздуха. Важным фактором для улучшения качества слитков и снижения головной и донной обрези является выбор правильной конфигурации и размеров слитков и прибыльных надставок. Так, по данным работ, применение прибыльных надставок оптимальной конфигурации и размеров позволяет уменьшить головную обрезь до 11,5-15,0%. Применение теплоизоляционных вкладышей позволяет снизить обрезь до 10-12 %.
Эффективным средством, способствующим улучшению макроструктуры слитка, является расширение верхнего сечения изложницы, увеличение конусности и уменьшение высоты слитка. При выборе оптимальной конфигурации слитка следует учитывать требования, предъявляемые к слитку условиями его прокатки на обжимных станах. Необходимо обращать серьезное внимание на правильную смазку изложниц. Смазка должна быть такой, чтобы ее консистенция обеспечивала покрытие внутренней поверхности изложниц тонким равномерным слоем. Лак, применяемый для смазки, нагревают до 60-90° С. При разливке сифоном под жидким шлаком допускается применение в качестве смазки водного раствора графита с добавлением 3-5 % жидкого стекла.
Смазку наносят на стенки изложниц, нагретых до температур, зависящих от толщины слоя и физических свойств смазки, температуры и скорости разливки, а также размеров слитков. Так, летучие углеродистые смазки, к которым относится смола, следует наносить на изложницу при ее температуре не ниже 100° С.
Серьезное внимание обращают на правильную подготовку прибыльных надставок.
