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

При двухрядном расположении изложниц на тележках большой грузоподъемности сокращается длина состава и, следовательно, увеличивается число одновременно устанавливаемых составов под разливочными площадками. Длина состава из восьми 60-т тележек с четырьмя 7-т изложницами на каждой составляет 34,56 м. При раз­ мещении тех же изложниц на 160-т тележках в два ряда требуется четыре тележки общей длиной 23,26 м.

Кроме того, всегда необходимо распределять груз равномерно на платформе тележки, чтобы обеспечить ее устойчивость. Наиболее неустойчивым является положение тележки с одной изложницей, установленной на краю платформы (рис. 90). При такой нагрузке тележка будет опрокидываться или, если она с обеих сторон закреп­ лена, ее свободная сторона будет приподниматься, состав может сойти с рельсов.

На рис. 91 показана обработка изложниц стрипперным краном. Число изложниц и тележек, необходимое для разливки всего металла, определяется массой плавки и отливаемых слитков. К расчетному числу изложниц следует прибавить две или три резерв­ ные изложницы для замены забракованных или разливки излишнего против нормы металла, получившегося в результате перегруза печи. Длина состава должна быть такой, чтобы он свободно размещался под разливочными площадками, на путях отстоя, двора изложниц, стрипперных отделений, нагревательных колодцев и на маневровых

путях.

Подготовка изложниц различными механизмами с элементами автоматизации при разливке металла сверху из многостопорных ковшей требует размещения изложниц на тележках в стабильном

120

положении. Для этого используют различные ограничители, отливают или приваривают тупики, выступы, впадины и др.

В процессе эксплуатации изложницы выходят из строя. Пополнять составы новыми одиночными изложницами нецелесообразно. В этих случаях надо использовать изложницы, бывшие в употреблении, но еще годные. Новые изложницы лучше вводить в эксплуатацию комплектно, целыми составами и подавать их для разливки стали ответственных марок. Для новых составов устанавливают соот­ ветствующий режим охлаждения, что повышает стойкость из­ ложниц.

Составы со слитками кипящей и полуспокойной стали убирают из-под разливочной площадки сразу после снятия крышек со всех слитков, т. е. после образования прочной корки в верхней части последних слитков, и подают в стрипперное отделение. Для слитков кипящей стали важно лишь, чтобы к моменту раздевания на них образовалась прочная корка, способная без надрыва выдержать массу слитка во время его подъема в стрипперном отделении и при посадке в нагревательные колодцы. Посадка слитков с жидкой серд­ цевиной сокращает время нагрева их в колодцах и расход топлива. Такие слитки помещают в ячейки колодцев только строго вертикально, чтобы зона максимальной ликвации не вытянулась по всей высоте слитка.

Слитки спокойных сталей выдерживают сначала на месте раз­ ливки, а затем состав выводят на пути отстоя, где он находится до полного затвердевания слитка. Во всех случаях продолжительность выдержки спокойной стали на месте разливки должна быть доста­ точной для образования прочной корки, способной выдержать сот­ рясения во время передвижения состава со слитками. Такая надеж­ ная корка образуется обычно только через 30—40 мин после напол­ нения изложниц. Составы со слитками спокойной стали, имеющими жидкую сердцевину, передвигают плавно, чтобы жидкий металл не выплескивался.

Стрипперное отделение

Встрипперном отделении освобождают изложницы от слитков (рис. 92). Длина здания стрипперного отделения должна быть такой, чтобы составы со слитками свободно помещались в пределах рабочих габаритов стрипперных кранов без подтягивания или подталкивания составов во время стрипперования.

Вздании имеются специальные места для хранения новых под­ донов, для временного складирования недоливков, бракованных слитков и поддонов. Вдоль здания проходят три или четыре железно­ дорожных пути, на двух из которых производят стрипперование слит­

ков, а если стрипперныг краны свободны, то и подготовку составов с изложницами.

Основным оборудованием стрипперного отделения являются мостовые краны, которые могут быть одно-, двух- и трехоперацион­ ными. Грузоподъемность кранов составляет от 20 до 50 т и выталки­

131

вающая сила — от 175 до 450 т. Основными элементами выталкива­ ющих устройств трехоперационного крана являются большие и малые клещи и шток (упор). Клещи служат для захвата изложниц и прибыльных надставок. По длине клещей имеются три проушины, что позволяет обрабатывать прибыльные надставки и изложницы

разной высоты.

Малые клещи, предназначенные для извлечения слитков из уши­ ренных кверху изложниц, снабжены кернами для захвата слитков

Рис. 92. Отделение для раздевания слитков (разрез):

/ _ стрипперный кран; 2 —напольная стрипперная установка; 3 — тельфер для проведения ремонтных работ на кранах; 4 — железно­ дорожные пути

за прибыльную часть. При раздевании слитков, отлитых в изложницы, уширенные книзу, большими клещами захватывают изложницу за уши и поднимают ее верх, а штоком выталкивают слиток. Вторая операция состоит в отрыве приваренных слитков от поддонов. При этом большими клещами или «камертоном» кран упирается в поддон, поднимая слиток малыми клещами.

Раздевание слитков, отлитых в глуходонные изложницы, про­ изводится следующим образом. Сначала большими клещами сни­ мают прибыльные надставки, затем стрипперуют слитки, упирая выступ больших клещей в торец изложницы, а кернами малых кле­ щей захватывают и поднимают слиток (рис. 93). После отрыва слиток отпускают в изложницы и в них отправляют к нагревательным колодцам.

122

Стрипперное отделение должно быть оборудовано минимум двумя стрипперными кранами, несмотря на то, что они не всегда полностью

загружены.

Для отрыва приваривающихся уширяющихся кверху слитков из изложниц в стрипперных отделениях устанавливают напольные стрипперные устройства. Напольные стрипперы с усилием 250— 400 тс изготовляют с выталкивающим механизмом винтового типа,

Рис. 94. Напольная стрипперная установка с выталкивающим усилием 600 т эксцентрикового типа:

эксцентриковые стрипперы— с выталкивающим усилием до 600 тс. Для стрипперования крупных слитков массой до 25 т применяют гидравлические стрипперы — выталкивающим усилием 1000 тс.

Наиболее удобным является вертикальный напольный стриппер эксцентрикового типа, на котором слиток извлекается за 20 с (рис.94).

Сквозные изложницы, снимаемые со слитков, устанавливают краном на порожние тележки, находящиеся на соседнем пути, с ис­ правными очищенными поддонами и отправляют во двор изложниц.

Прибыльные надставки, снятые в стрипперном отделении, укла­ дывают на железнодорожные платформы или тележки, оборудованные специальными стеллажами, и отправляют во двор изложниц, а состав с изложницами после их освобождения подают на охлаждение.

Обработка составов со слитками, отлитыми сифонным способом в сквозные изложницы, ведется в такой последовательности: излож­

124

ницы снимают со слитков и устанавливают на тележки без поддонов, стоящие на соседнем пути, на которых изложницы отправляют во двор изложниц для подготовки к очередной разливке. Раздетые слитки краном отрывают от литников и отправляют в здание нагреватель­ ных колодцев, откуда освобожденный от слитков, состав с поддонами и центровыми подают во двор изложниц для обработки.

Обработка составов со слитками, отлитыми сифоном в глуходон­ ные, уширенные кверху изложницы, в стрипперном отделении ведется в таком порядке: со слитков снимают прибыльные надставки, которые укладывают на специальные платформы или тележки и отправляют во двор изложниц, слитки отрывают от литников и состав со слитками в изложницах и центровыми отправляют в зда­ ние нагревательных колодцев, где изложницы освобождают от слит­ ков, и состав возвращают в стрипперное отделение. Здесь изложницы переставляют на другой состав и отправляют их на охлаждение, очистку и смазку. Состав с поддонами и центровыми подают во двор изложниц. Во всех случаях при подаче в здание нагревательных колод­ цев и обратно составы взвешивают, чтобы знать массу слитков, поса­ женных в колодцы.

Глава 5

РАЗЛИВКА СТАЛИ В ИЗЛОЖНИЦЫ

Вторичное окисление жидкой стали

Во время выпуска и разливки сталь загрязняется окислами от раскисления, от вторичного окисления, нитридами химически активных примесей, частицами печного шлака и огнеупоров футе­ ровки.

По данным исследований, установлено, что основным источником загрязнения стали является вторичное окисление поверхности струи стали в атмосфере при выпуске и разливке. Особенно активно окис­ ляются стали, легированные алюминием, титаном, ванадием и дру­ гими элементами, которые образуют окислы и нитриды.

На поверхности жидкой стали в ковше, в изложнице и кристал­ лизаторе образуются шлаковые корочки, которые затвердевают на поверхностных слоях слитков и литых заготовках и являются при­ чиной образования трещин и рванин в полуфабрикате или готовом прокате. Застывшие мелкие окислы в глубоких слоях слитка или литой заготовки способствуют образованию расслоя в прокате.

Вторичное окисление жидкой стали — процесс трудно регулиру­ емый, характер его от плавки к плавке резко изменяется и приводит к значительным колебаниям свойств металла.

Для ослабления нежелательного действия его при производстве стандартной высококачественной стали, требуется знание техноло­ гических приемов, снижающих вторичное ее окисление.

125

Степень вторичного окисления струи жидкой стали, выпускаемой из сталеплавильного агрегата, вытекающей из разливочного ковша в изложницу или кристаллизатор, зависит от площади и времени контакта открытой поверхности струи стали с атмосферой.

Удельную площадь струи жидкой стали в общем виде можно определить по формуле

где S0— удельная площадь струи жидкой стали, м2/т; S — общая площадь поверхности потока, м2;

Длительность контакта поверхности струи с атмосферой зависит от длины струи металла и ускорения силы тяжести и определяется приближенно по формуле

t = >

где t — длительность контакта поверхности потока жидкого метал­ ла, с;

L — длина струи металла, контактируемого с атмосферой, м; g — ускорение силы тяжести.

Вторичное окисление жидкой стали при выпуске из сталепла­ вильного агрегата тем меньше, чем меньше расстояние от стале­ выпускного отверстия до поверхности металла в ковше, и, чем больше диаметр струи, т. е. чем меньше продолжительность выпуска металла. Так, при диаметре сталевыпускного отверстия 200 мм удельная поверх­ ность струи металла составит 2,85 м2/т, а при диаметре отверстия

300 мм 1,9 м2/т.

При длительном выпуске создаются условия для более интенсив­ ного снижения температуры металла, повышенного вторичного окис­ ления его и увеличения неметаллических включений.

Степень вторичного окисления струи жидкой стали в условиях разливки через стаканы различных диаметров канала характеризует удельная поверхность струи стали, вытекающей через стакан 30 мм, и

126

составляет 19 м2/т; через стакан 40 мм— 14,2 м2/т, а через стакан 100 мм— 5,7 м2/т стали. Следовательно, минимальное вторичное окисление струи жидкой стали достигается при разливке через стакан с большим диаметром канала.

Таким образом, повышение качества стали может быть достигнуто, в частности, путем защиты от вторичного окисления при выпуске из агрегата и разливке в изложницы низколегированных и легированных сталей, а также при непрерывном способе разливки.

Защитить струю стали на выпуске от вторичного окисления можно путем создания вокруг струи положительного давления из нейтраль­ ных газов (аргона и др.), а также паров легкоиспаряющихся метал­ лов (марганца) и неанализируемых: кальция, натрия, цинка и др.

При наливе изложниц сверху и сифонным способом создается защита металла в изложнице синтетическим шлаком, а также струи жидкой стали в среде аргона.

При непрерывной разливке защита струи жидкой стали от вто­ ричного окисления осуществляется также герметичным подводом металла в кристаллизатор, применением удлиненных разливочных стаканов с боковыми выходными отверстиями, утапливаемых в жид­ кий металл в кристаллизаторе.

Температура жидкой стали

Температура металла при разливке наряду со скоростью разливки имеет первостепенное значение для получения высококачественного слитка. Температура жидкой стали определяется ее химическим составом, способом разливки и обработки. Для устранения приварки слитков к поддонам и стенкам изложниц температура струи стали, поступающей в изложницы не должна быть выше 1550 °С. Сталь, которую разливают через промежуточное устройство, сифонным способом и на установках непрерывной разливки, должна иметь более высокую температуру, чем сталь, которую разливают сверху непосредственно из ковша.

Недостаточный нагрев и перегрев металла для разливки не поз­ воляют получить высококачественные слитки и литые заготовки. Недогретый («холодный») металл застывает в канале стакана, в сифон­ ных проводках, в промежуточном ковше, в результате чего увели­ чивается количество недоливков и бракованных слитков, задерживая оборот ковша, из которого приходится удалять скрап. Разливка недогретого металла приводит к потере металла и труда, нарушению графика работы печей и разливочного пролета.

Чрезмерно перегретая «горячая» кипящая, спокойная и легиро­ ванная сталь в изложницах и кристаллизаторах дает большую усад­ ку, приваривается к поддонам и стенкам изложниц. Если спокойная сталь разлита перегретой, то на слитках ее образуются продольные трещины, увеличиваются усадочная раковина и усадочная рыхлость. Выпуск перегретого металла на установке для непрерывной разливки повышает количество брака по трещинам подвисания, ускоряет износ оборудования и часто приводит к авариям.

1?7

При постоянстве других условий металл, выпускаемый в малый ковш, должен иметь несколько больший перегрев, чем тот, который выпускают в большой ковш, так как в малых ковшах по сравнению с большими тепловые потери выше. Охлаждение стали в больших ковшах составляет 0,5— 1,0 °С/мин.

Основным свойством жидкой стали, которое необходимо учиты­

ке печь — изложница снижается на 100—120 °С, причем падение температуры вследствие охлаждения в ковше составляет 20—50 °С при емкости ковшей 100—120 т и 50— 100 °С при меньшей емкости. Присадка ферросплавов и замедление схода металла из печи резко снижают его температуру.

В зависимости от емкости ковша и условий выпуска металла пере­ пад температуры по высоте ковша меняется в следующих пределах:

трудно, такая разливка приводит к недоливкам, а после разливки на днище ковша образуется «козел». Раливку такой плавки надо начи­ нать по возможности быстрее.

Когда металл в ковше покрыт достаточным слоем шлака и плавка некоторое время выдерживается в ковше, возникает явление конвек­ ции (рис. 95). Небольшие наружные слои остывающего металла опу­ скаются по стенке ковша на его дно, а более горячие слои металла поднимаются. Если на длительное время задержать подъем стопора, то металл у днища постепенно затвердевает и пробка может отор-

1 2 8

Ьаться от стопора, не открыв канал стакана. С подъемом стопора конвекция прекращается, так как скорость истечения металла из ковша превышает скорость опускания более холодного металла вдоль стенки ковша и, следовательно, прекращается движение горячего металла вверх.

Время от конца выпуска до подъема стопора не должно превышать 10 мин. После подъема стопора первые порции стали имеют тем­ пературу примерно на 10 °С ниже средней температуры. Затем она стабилизируется. К концу разливки температура спокойного ме­ талла понижается, а кипящего металла вследствие более активных горячих шлаков повышается примерно на 10 °С.

Скорость разливки стали

Скорость разливки жидкой стали определяется в основном двумя факторами:

1)литейными свойствами жидкой стали, т. е. ее жидкотекучестью, которая в свою очередь обусловливается температурой нагрева металла и его химическим составом;

2)площадью сечения выходного отверстия стакана — диаметром его канала.

Диаметр канала стакана определяет скорость освобождения ков­ ша от металла — общую скорость разливки: чем больше диаметр канала, тем выше общая скорость разливки и тем меньше продолжи­ тельность разливки. При постоянном диаметре канала стакана ско­ рость освобождения ковша зависит от числа стаканов, установленных

вковше. В ковши емкостью более 100 т устанавливают два стакана,

всталеразливочный ковш емкостью 450 т можно устанавливать четы­ ре разливочных стакана.

Стакан с увеличенным диаметром канала целесообразно применять при сифонной разливке, когда в одном кусте установлено четыре или больше изложниц. При этом скорость освобождения ковша значи­ тельно повышается при умеренной скорости наполнения изложниц.

Количество металла, вытекающего из ковша, зависит от площади самого узкого сечения канала стакана, высоты столба металла, от переменных факторов, возникающих В' процессе разливки (тормо­ жения, размыва канала стакана, изменения площади стакана). Например, в магнезитовых стаканах площадь сечения канала при разливке уменьшается, а в шамотных стаканах под конец разливки стали площадь сечения канала увеличивается. При разливке недо­ статочно нагретого или высоколегированного металла канал стакана «затягивается», т. е. площадь сечения его уменьшается, скорость

освобождения ковша снижается.

На основании опытных и расчетных данных составлен график, характеризующий зависимость скорости разливки от диаметра канала стакана и высоты столба жидкой стали в ковше (рис. 96). При пост­ роении графика принималось, что коэффициент торможения и раз­ мывания стакана равны единице. Из приведенного графика видно, что количество металла, вытекающего из канала стакана в единицу