книги из ГПНТБ / Заверюха, Н. В. Разливщик стали учеб. пособие

стали. Эта система обслуживается однофазным трансформатором 1500 кВА с регулировкой под напряжением, графитовый стержень с двумя графитовыми контактными элементами. Нагревательный стержень расходует 900 кВт и нагревается до 1800° С.

Диаметр стержня 90 мм, его эффективная длина 2390 мм. Для обеспечения высокой механической прочности длина стержня должна быть минимальной. Увеличением сечения графитового стержня

Рис. 74. Схема расположения оборудования порционной вакуум-установки в разливочном пролете:

1 — вакуум'Камера; 2 — ковш со сталью; 3 — газоохладитель; 4 — гидроподъем; 5 — сталевоз; 6 — транспортер; 7 — бункера для ферросплавов; 8 — пульт управления; 9 — насосное

для свода; 23 — стенд для крышки запасной камеры; 24 — стенд для запасной камеры; 25 — место для сталевоза; 26 — траверса для установки камеры

можно поднять температуру нагрева и количество подводимого тепла с удельной нагрузкой на поверхность, не превышающей

150 Вт/см2.

Обогрев камеры также можно осуществлять трехфазной дугой, она более мощная, но по устройству сложнее и дороже.

В донной части камеры расположен смещенный в одну сторону патрубок, через который осуществляется циркуляция обрабаты­ ваемой стали. Эксцентричное расположение патрубка обеспечивает попадание вводимых в камеру раскислителей в более глубокий слой

90

стали, и предохранение подины камеры от преждевременного раз­ рушения (см. рис. 67).

Днище камеры изготовлено из 50-мм жаропрочной листовой стали, снаружи покрыто жаростойким бетоном или защищается специальным экраном.

Подина вакуум-камеры толщиной 380 мм футерована в три ряда, со слоем набивки 100 мм и имеет уклон 12°.

Патрубок для забора вакуумируемого металла длиной 1940 мм изготовлен из 10-мм листовой жаропрочной стали, имеет двух­ слойную внутреннюю футеровку толщиной 150 мм и однослойное внешнее покрытие (обмазку) толщиной 100 мм. Для снижения силы трения металла о футеровку и уменьшения износа футеровки диа­ метр патрубка должен быть >350 мм.

Стены камеры имеют толщину вверху 330 мм, внизу 430 мм многослойной футеровки из высококачественных огнеупорных мате­

Шлакоотделитель выполняется из стального листа толщиной >2,5 мм. В вершину конусной его части плотно устанавливают деревянную пробку и надежно крепят изнутри металлическим шты­ рем. В шлакоотделитель насыпают ровным слоем 20 кг техни­ ческого глинозема. Наружная оклейка стенок и конуса шлакоотделителя огнестойким картоном должна быть совершенно сухой

(см. рис. 67, в).

Вакуум-камера размещена на подъемной платформе, которая приводится в движение с помощью четырех плунжерных гидро­ систем. Подъемная сила каждого плунжера 60 тс. Максимальный ход камеры 2700 мм, рабочее давление на поршень 160 кгс/см2, скорость подъема 6— 12 м/мин. Установлен также запасной гидрав­ лический агрегат ручного действия для вывода камеры из ковша при отсутствии электроэнергии.

Для опускания и подъема вакуум-камеры при ее замене, на верхней подъемной платформе имеются три лебедки грузоподъем­ ностью 40 т каждая. Скорость подъема 0,2 м/мин.

Сталевар-оператор с монтажной поворотной площадки произво­ дит замену патрубков, ремонт их футеровки и установку на патру­ бок герметизирующего колпака шлакоотделителя.

Подготовленную к очередной операции вакуум-камеру затем подогревают с помощью газовой горелки, снабженной предохрани­ тельным устройством при недостатке газа. При необходимости просушки футеровки патрубка камеры пользуются газовой кольце­ вой горелкой, специально установленной для этой цели. Горелки

воздуха для горения 1400 м3/ч. После нагрева камеры до 1550— 1600°С нижнее отверстие всасывающего патрубка герметически закрывают шлакоотделителем.

Площадка поворачивается при помощи электропривода. В рабо­

92

чем положении опирается гидравлическим цилиндром и трехногой конструкцией на рельсы сталевоза. Перемещение патрубка в верти­ кальной плоскости производится гидравлическим механизмом, упра­ вляемым нижней педалью. Путь поворота монтажной площадки определяется копировальным механизмом. Вход на площадку преду­ смотрен по лестнице, которая поворачивается вместе с ней.

В непосредственной близости от вакуумной установки имеется устройство для сушки всасывающего патрубка после смены футе­ ровки. На отметке 1000 мм находится площадка с газовой горелкой

(см. рис. 74, 13).

На площадке с отметкой 520 мм имеется два люка. При помощи кран-балки и тельфера патрубки перевозятся на монтажную пло­ щадку и обратно.

Ковш с жидкой сталью подается под вакуум-камеру на сталевозной тележке, которая состоит из ходовых элементов двухосных рессорных тележек на восьми колесах, на которые опирается несу­ щая рама с двумя мостами и восемью измерительными тензометри­ ческими датчиками для взвешивания и рамы для установки ковша. При смене вакуум-камеры раму для установки ковша снимают, вместо нее устанавливают специальную балку — третью опору вакуум-камеры.

Для установки, снятия и транспортировки (перевозки) вакуумкамеры краном применяют траверсу с тремя цепями и крюками для захвата камеры за специальные болты в опорных лапах. Сталевоз перемещается при помощи цепного реверсивного привода с тяговым усилием 10 тыс. кгс. Скорость передвижения 5 м/мин, грузоподъем­ ность тележки 450 т, рельсы — тяжелого кранового типа Р-120.

Горячие газы из вакуум-камеры поступают через колпак в газоохладитель, где размещены охлаждающие змеевики (31) и устрой­ ство для спуска шламовой и конденсатной воды. В газоохладителе происходит охлаждение откачиваемых газов от 1550° С до 100° С и их объем уменьшается в 5,3 раза. Шарнирные соединения вакуумпровода предохраняют от действия высоких температур (см. рис. 75).

В верхней части газоохладителя имеется предохранительный клапан на случай повышения давления в вакуум-камере при запол­ нении ее азотом. В нижней конусообразной части имеется автома­ тический клапан для спуска конденсата. Для очистки от пыли ниж­ няя крышка поворачивается в горизонтальной плоскости, а змее­ вики вынимаются краном вверх.

Газоохладитель соединен с первой ступенью пятиступенчатого пароэжекторного насоса посредством вакуум-провода с шарнирным соединением, компенсатором с дроссельным и главным вакуумным затвором и необходимыми оператору штурвалами и управляющими рычагами (см. рис. 75).

Сечение в свету вакуум-провода в горячей части 1370 мм, в холод­ ной части 1000 м. Возле главного вакуумного затвора имеется не­ сколько штуцеров для заполнения вакуум-камеры азотом, для реле давления, для продувки пароэжекторного насоса воздухом для отбора газа на химический анализ и др.

93

Таблица 4

Виды энергии, применяемые на порционной вакуумной установке, их назначение и параметры

Управление запуском вакуум-насосов и приборами контроля осуществляется оператором вручную, некоторые узлы работают полуавтоматически.

В отдельном здании (примыкающем к наружной стенке цеха) размещается пароэжекторный вакуумный насос, предназначенный для создания разрежения в вакуумной камере. Все эжекторы насоса сварной конструкции из нержавеющей стали со сменным соплом. В этом здании расположены две ступени пускового насоса, три конденсатора смешения и две ступени рабочего насоса (4-ая и 5-ая). Сливные трубы от всех конденсаторов выведены в сливной бак, высота сливных труб более 12 м, что обеспечивает барометрический

94

затвор корпуса конденсаторов. От третьего конденсатора отведена выхлопная труба (см. рис. 75).

В комплекс вакуум-насосов входят парораспределитель, водо­ распределитель, паропроводы, водопроводы, запорная и регули­

На установке порционного вакуумирования применяют различ­ ные виды энергии высокого давления: техническую воду, пар, сжа­ тый воздух, природный газ и азот. В табл. 4 приведен их расход на одну плавку — ковш.

Для загрузки в вакуум-камеру раскислителей и других добавок установлены семь бункеров-дозаторов. Материалы со скоростью 1,6 т/с по транспортеру поступают на виброжелоб, снабженный автоматическими 600-кг весами с точностью взвешивания ± 10 кг (см. рис. 74, 10), а также предусмотрен желоб и транспортер воз­ врата из бункера-дозатора неиспользованных или оставленных раскислителей и легирующих добавок.

Технологические процессы при работе на порционной установке

В соответствии с технологической инструкцией, фактическим состоянием оборудования, правилами и нормами по обработке вакуумом жидкой стали мастер составляет технологическую карту процесса вакуумной обработки данной плавки.

время, мин

Рис. 76. Диаграмма забора и слива жидкой стали в вакуум-камеру:

1 — количество провакуумированной стали; 2 — снижение давления откачи­ ваемых газов по ходу вакуумирования

Заполненная карта передается сталевару-оператору, который на основании показаний приборов, фиксирующих все процессы вакуумирования, обеспечивает ее выполнение.

9*5

В помещении пульта управления (рис. 74, 5) размещены кон­ трольно-измерительные приборы: вакуумметры, течеискатели, изме­ рения давления откачиваемых газов, газоанализаторы для опре­ деления содержания СО, Н 2, N 2. С 02 в откачиваемых газах и их температуру. Автоматическое взвешивание стали в ковше одной порции стали,всасываемой камерой производится на тензометриче­ ских весах, вмонтированных в сталевозной тележке. Можно также

массу порции стали в камере опреде­ лять объемным методом по уровню сни­ жения и подъема стали в ковше.

матически дозируют вводимые в ва­ куум-камеру ферросплавы.

Химический состав стали, все хи­ мические элементы определяют по про­ бам, взятым из ковша до начала и по­ сле обработки стали. Контролируют также все параметры, расход всех ви­ дов энергии. На рис. 77 приведены по­ стоянные точки контроля при порцион­ ном вакуумировании.

Обслуживающий персонал собирает и опробует электросхему автоматиче­ ского управления установкой, прове­ ряет по сигналам и приборам на щите управления правильность собранной схемы, исправность механизмов и обе­ спеченность установки энергоресурсами и всеми необходимыми материалами для успешного проведения вакуумирования данной плавки.

Задвижки для воды, пара, сжатого воздуха, азота имеют автоматическое

и ручное управление и выведены на пульт.

Ковш, подготовленный к принятию жидкой стали, взвешивают на весах сталевозной тележки, данные заносят в карту плавки, взвешенный ковш устанавливают под желоб печи.

В период ожидания выпуска плавки ковш подогревают до 800° С специальными горелками. По окончании выпуска ковш со сталью устанавливают на сталевозную тележку, определяют массу стали в ковше, данные записывают в паспорт.

Температура стали на выпуске из печи, измеряемая платинаплатинородиевой термопарой, должна быть 1640— 1650° С. Уста­ новлено, что за время транспортировки и выпуска из печи (без ввода раскислителей) температура стали снижается со скоростью 1° С/мин.

%

Ферросплавы, при растворении снижающие температуру стали, показаны со знаком минус, ферросплавы, которые при растворении в стали выделяют тепло, показаны со знаком плюс.

Также установлено, что температура стали, обработанной в на­ гретой до 1650° С вакуум-камере и подогреваемой во время вакууми­ рования, снижается в ковше до 0,5° С/мин.

В табл. 5 приведены средние значения затрат времени на выпол­ нение отдельных операций и всего цикла вакуумирования одного ковша стали и соответствующие им потери тепла.

Т а б л и ц а 5

Определение коэффициента циркуляции в зависимости от количества металла и состояния футеровки ковша

Ковш на сталевозной тележке подают под вакуум-камеру, где на специальной площадке размещены Г-образный штанговый меха­ низм, с помощью которого определяется наполнение ковша, меха­ низм для измерения температуры и отбора пробы для химического анализа невакуумированной стали. Там же расположен механизм с двойным приводом (электрическим и пневматическим) для про­ бивания слоя шлака при взятии пробы и для измерения температуры стали. Это предусмотрено для случая отсутствия электроэнергии.

Установку измерительных патронов и пробного стаканчика про­ изводят вручную на месте. Остальные операции производят по

команде с пульта управления. Электрическая блокировка позволяет брать пробы и измерять температуру стали после пробивания шлака.

Смену измерительного патрона и пробного стаканчика после первого замера производят также вручную, а затем ручку управления устанавливают в автоматическое положение. Таким образом, после вакуумирования автоматически измеряется температура и отбира­ ется проба стали.

К началу процесса вакуумирования всасывающий патрубок плотно закрывают специальным шлакоотделителем (рис. 67, в).

Глубина опускания всасывающего патрубка в ковш со сталью (не менее 900 мм) слагается из толщины слоя шлака в ковше, длины конусной части шлакоотделителя, необходимого постоянного заглуб­ ления патрубка в жидкую сталь (не менее 300 мм) и хода патрубка в стали (не менее 580 мм). При опускании всасывающего патрубка в жидкую сталь шлакоотделитель не допускает попадания шлака в камеру (должна поступать только сталь). После того как сгорает шлакоотделитель, в камеру поступает сталь. В это же время вклю­ чается пароэжекторный насос, в камере создается и поддерживается разрежение 0,2—0,5 мм рт. ст. Сталь засасывается в вакуум-камеру, где образуется газо-металлическая эмульсия — происходит дегаза­ ция. Подъем камеры производят так, чтобы патрубок не выходил из заданного уровня стали. Дегазированная порция стали возвра­ щается в разливочный ковш, достигая дна. Опускание и подъем камеры считается циклом. Циклы повторяются до тех пор, пока будет достиг­ нуто трехкратное перемешивание. За этот промежуток времени каж­ дая тонна стали выделяет примерно тысячекратный объем газа по отношению к объему стали. В ковше создается турбулентный поток, который перемешивает дегазированную и недегазированную порции стали, чем достигается ее однородность.

В зависимости от степени раскисленности и конкретных задач вакуумной обработки, на основании результатов исследований сос­ тавлена табл. 5 и рис. 76, по которой подбирается коэффициент цир­ куляции и число циклов процесса, учитывая при этом свободный объем ковша, износ футеровки вакуум-камеры. Коэффициент цир­ куляции — это отношение массы стали, прошедшей через вакуумкамеру, к массе стали в ковше. Масса стали, прошедшая через вакуумкамеру, определяется по формуле

где k — коэффициент циркуляции; Q2 — масса стали в ковше, т.

98

\

На современных вакуумных установках оператор, полужив информацию о приближении заданного химического состава стали набирает на табло цифровые значения массы, видов раскислителей и легирующих добавок. По набранной программе на ЭВМ производится расчет необходимых материалов, вводимых в камеру, и результаты заносятся в технологическую карту.

С ЭВМ команда подается на исполнительный механизм загрузоч ного устройства* откуда присадочные материалы поступают в дозатор с автоматическими весами» из которого через шлюз в заданное время раскислители, легирующие добавки и другие материалы, поступают в наполненную сталью вакуум-камеру.

Раскисление и легирование стали производится в порядке, указан ном в технологической карте. Обычно дача ферросплавов начинается со второго цикла от начала вакуумирования и заканчивается за 2-3 цикла до окончания процесса. При вакуумировании кремнистых сталей и в некоторых других случаях камеру предварительно ошла ковывают легкоплавкими шлаковыми смесями, забрасывают на стенки камеры мелкую известь с окалиной. Во время вакуумирования про изводится дожигание окиси углерода в устье выхлопной трубы.

По окончании раскисления, для предотвращения «хлопков» и выброса шлака в вакуум-камеру подают азот под давлением 5 кгс/см2 Когда давление азота в вакуум-камере достигает 1 кгс/см2, патрубок камеры выводят из металла. Расход азота на одну операцию составляет 30 м3. Пароэжекторный насос продувают сжатым воздухом.