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

Применяют цельные (литые), гильзовые (рис. 128, а) и составные кристаллизаторы.

Наибольшее распространение получили сборные кристаллиза­ торы, составляемые из четырех отдельных стенок, каждая из которых состоит из рабочей медной и опорной плит, соединенных между собой шпильками.

Медные плиты могут быть тонкими (12—20 мм) или толстыми (50—70 мм) (рис. 128, б, в). В первом случае охлаждающая вода подается в пазы, выполненные в стенках между медной и стальной плитами, во втором — каналы для охлаждающей воды сверлятся непосредственно в медной плите. Стойкость сборных толстостенных кристаллизаторов в два-три раза выше, чем тонкостенных.

Главное преимущество составных кристаллизаторов — низкий расход меди (на 1 т разлитой стали обычно 0,05 кг). Важным является и то, что конструкция составного кристаллизатора допускает воз­ можность изменения сечения отливаемого слитка путем переста­ новки стенок кристаллизатора. Сравнительно просто в кристалли­ заторах такой конструкции осуществляется и регулирование взаим­ ного положения рабочих плоскостей.

Поверхность рабочих стенок кристаллизаторов выполняют обычно гладкой. В последнее время на некоторых установках для умень­ шения возможности появления на слитках продольных трещин при­ меняют кристаллизаторы с волнистой поверхностью рабочих стенок. Высота волны 2—4 мм.

Для уменьшения трения корочки слитка о стенки кристаллиза­ тора на рабочей поверхности их во время разливки подается техно­ логическая смазка (жидкий парафин, рапсовое, хлопковое или транс­ форматорное масло). Подача смазки производится автоматически. При использовании жидкого парафина расход его на 1 т разливаемой стали составляет 0,2—0,5 кг.

Зона вторичного охлаждения

Вторичное охлаждение предназначено для охлаждения выходя­ щего из кристаллизатора слитка до полного его затвердевания.

Конструкция и режим работы механизма вторичного охлаждения определяются видом разливаемой стали, размерами и формой отливае­ мого слитка, а также скоростью выхода его из кристаллизатора.

Суммарная длительность прохождения слитком кристаллиза­ тора и зоны вторичного охлаждения должна быть не меньше дли­ тельности затвердевания его по всему сечению.

В противном случае в валки тянущей клети попадает слиток с не­ затвердевшей сердцевиной и в нем могут образовываться внутренние трещины. При прохождении зоны вторичного охлаждения слиток ох­ лаждается водой,''распыляемой по всей поверхности слитка при по­ мощи форсунок различной конструкции.

При отливке сортовых заготовок иногда охлаждение слитка производится водоохлаждаемыми экранами, расположенными со всех сторон слитка. Экраны обеспечивают более равномерный, но менее

190

корочки отливаемого слитка. При зависании происходят прилипание тонкой корочки слитка, образующейся вблизи открытой поверхности расплавленного металла (его мениска), к стенке кристаллизатора и разрыв по всему периметру слитка.

Скорость движения кристаллизатора и амплитуда качания обычно задаются специальным профилированным кулачком или (при сину­ соидальном цикле) эксцентриком, имеющемся в составе механизма качания. На рис. 130 показана одна из конструкций механизма кача­ ния. Кристаллизатор 1 перемещается в направляющей 2 электро­ механическим приводом 3 с двумя профилированными кулачками 4. Кулачковый механизм создает вибрацию всей установки, для устра­ нения которой и обеспечения точности возвратно-поступательного движения используют принцип электросинхронизации.

Тянущие и выпрямляющие устройства

Усилия вытягивания слитка складываются из следующих состав­ ляющих: трения слитка о рабочие стенки кристаллизатора и опорные плиты вторичного охлаждения; трения роликов вторичного охлажде­ ния и тянущих валков в подшипниках; трения качения между роли­ ками и слитком в результате его выпучивания, составляющих основ­ ную долю усилия вытягивания.

В практике встречаются три типа тянущих выпрямляющих си­ стем, отвечающих условиям разливки разных сталей:

1) обладающих высокой прочностью при повышенной темпера­ туре; их разливают с относительно низкими скоростями, слитки этих сталей могут быть выпрямлены только в полностью затвердевшем состоянии;

2)имеющих среднюю прочность при повышенной температуре; их разливают с более высокими скоростями; слитки могут быть де­ формированы при наличии жидкой сердцевины в зоне выпрямления;

3)имеющих низкую прочность при повышенной температуре; их разливают с более высокими скоростями; слитки могут быть выпрям­ лены при наличии жидкой сердцевины.

Тянущая — выпрямляющая система последней конструкции ре­ комендуется как типовая. Путем установки дополнительных секций на горизонтальном участке эта система позволяет увеличить протя­ женность слитка с жидкой сердцевиной, а следовательно, повысить скорость разливки и производительность установки.

Устройства для резки слитков

На мерные длины слитки разделяют в основном устройствами для газовой резки. На установках криволинейного типа слитки режут на горизонтальном участке, где применение обычного типа невозмож­ но вследствие воздействия пламени резаков и образования настылей на роликах. Эта проблема решается при использовании опускаю­ щихся рольгангов, роликов дискового типа и цепных транспортеров.

192

Для слитков квадратного сечения и слябов шириной до 600 мМ используется только один резак. На газорезках для слябов шири­ ной > 600 мм используют два резака, движущихся навстречу один другому.

Стоимость установки с двумя режущими устройствами повы­ шается, но с применением гидравлических летучих ножниц сокра­ щаются эксплуатационные затраты и потери металла в угар, улуч­ шается качество реза, кроме того, повышается надежность работы узла и устраняется опасность отравления газом.

Газовые резаки в машинах вертикального типа смонтированы на специальной тележке, которая может перемещаться вверх и вниз по направляющим колоннам.

Конструктивное решение остального оборудования и принципы его работы разнообразны и решаются для каждой установки индивидуально.

Технология разливки на УН PC вертикального типа

Подготовка УНРС к разливке

При непрерывной разливке жидкая сталь превращается в заго­ товки для прокатки за пять технологических операций, а при раз­ ливке в изложницы сверху — за двенадцать (рис. 131), Производи

Рис. 131. Сравнение технологических схем разливки стали сверху (а) и на установ­ ках непрерывной разливки (б)

ственный цикл непрерывной разливки стали можно разделить на два периода, каждый из которых складывается из ряда операций, ре­ гламентированных соответствующими технологическими инструк­

циями.

Производственные операции первого периода на установках вы­ полняются в такой последовательности.

После разливки предыдущей плавки остаток металла и шлака из промежуточного ковша сливают в шлаковни и отправляют промежу-

■Точный ковш к месту подготовки й ремонта. Выключают механизм возвратно-поступательного движения кристаллизатора, систему авто­ матической смазки и подачи воды на охлаждение кристаллизатора. Снимают крышку кристаллизатора, очищают ее от скрапа и обду­ вают воздухом. Внутренние полости кристаллизатора очищают от брызг металла и шлака и обдувают сжатым воздухом. Обнаруженные

со значительными дефектами (течь воды, искажение размеров и др.) заменяют. Проверяют чистоту и исправность системы вторичного охлаждения, очищают отверстия засорившихся форсунок.

При помощи отвесов проверяют вертикальность и соосность всех механизмов установки от кристаллизатора до тянущей клети. После выполнения всех профилактических и подготовительных операций по собранной электросхеме опробуют на холостом ходу механическое и энергетическое оборудование, системы гидравлики, энергоснабже­ ния, смазки, контрольно-измерительную аппаратуру и автома­ тику.

Команды обслуживающему персоналу на выполнение технологи­ ческих операций по подготовке машины к принятию металла и по разливке отдает только сменный мастер, пользуясь громкоговоря­ щей и телефонной связью. Принятие команд подтверждается отве­ тами, проверяется визуально, по телевидению и личным осмотром на рабочих местах.

По окончании профилактических работ и опробования механизмов машины, затравку вводят в кристаллизатор с помощью отводящей, направляющей и тянущей клетей при ручном управлении, в строгом соответствии с инструкцией.

Скорость ввода затравки в кристаллизатор поддерживают в пре­ делах 0,2—0,4 м/мин до уровня на 1000—2000 мм ниже верхней кромки кристаллизатора, по достижении которого затравку опускают вниз на 30—50 мм для проверки свободного хода затравки. В таком положении затравка удерживается валками тянущей клети за счет прижима пружин и заторможенного привода клети.

После ввода затравки приводят кристаллизатор в рабочее состоя­ ние: осушают воздухом полость кристаллизатора; зазоры между ра­ бочими стенками кристаллизатора и затравкой заделывают асбесто­ вым шнуром; в «ласточкин хвост» укладывают «холодильники» — железные пластины толщиной 15—20 мм; при разливке кипящей стали кладут на затравку 50 г алюминия; отверстие закрывают специаль­ ной крышкой. Проверяют систему вторичного охлаждения, включая воздуходувку, а затем подачу воды в зону вторичного охлаждения и насосы на дне колодца (водосброс). Проверяют работу форсунок. Производят настройку вторичного охлаждения по заданному ре­ жиму, проверяют равномерность подачи форсунками воды на за­ травку и надежность работы водосброса, сдув воды с заготовки и от­ воды воды из бункера.

Во время ввода затравки в кристаллизатор проверяют нагрузку на двигателях тянущих, отводящих и направляющих клетей. Непо­

194

ладки устраняют до начала разливки. После ввода затравки в кри­ сталлизатор электросхему разбирают.

После окончания подготовки кристаллизатора промежуточный ковш переставляют со стенда на подъемно-поворотный стол или те­ лежку, где продолжается его разогрев. При установке промежуточ­ ного ковша на подъемно-поворотный стол с помощью отвеса произ­

Производят подготовку инструмента, приспособлений и мате­ риалов, емкостей для слива шлака из ковшей после разливки плавки и в случае аварийного ухода — металла из ковша. На площадке подготавливают и разогревают в течение 30 мин до 900° С не менее десяти графито-шамотных «безнапорных» стаканов.

Все работы по подготовке машины к разливке металла заканчи­ вают до выпуска плавки из сталеплавильного агрегата. К этому времени мастер смены по телефону дает заявку на подачу к уста­ новке кислорода, азота и воды. Проверяют нагрев промежуточного ковша и на его дно кладут до 5 кг силикокальция.

Во время капитального ремонта машины или при замене затравки ее вводят сверху при снятом кристаллизаторе и по элементам сты­ куют.

По команде «металл идет по желобу» весь персонал, обслуживаю­ щий установку, должен находиться на месте, запрещается доступ в горячие помещения; не допускается присутствие посторонних лиц на установке.

Включают водосброс и подачу воды на кристаллизатор, экраны и узлы машины, проверяют давление воды, сжатого воздуха, кисло­ рода.

Собирают электросхему всех узлов и механизмов, работающих при разливке, убеждаются по табло, что вся схема собрана правильно. Получают задание на длину кратных заготовок. По команде «ковш подан» персонал машины приводит механизмы и оборудование в ра­ бочее состояние.

Управление струей жидкой стали на УНРС (разливка стали)

Поданный на установку ковш со сталью разливщик центрирует относительно приемного отверстия в крышке промежуточного ковша. Разливщик промежуточного ковша отключает систему подогрева про­ межуточного ковша и стакана и убирает горелки.

По команде сменного мастера на начало разливки стали проме­ жуточный ковш наполняют до уровня на 150—200 мм ниже верхней его кромки, после чего начинают заполнять кристаллизатор. В пер­ вые 30—40 с заполнения кристаллизатора сталью струю металла тормозят, открывая стопор плавно. После образования на слитке твердой корки и захвата его головкой затравки струю металла

пускают полностью. По достижении уровня металла в кристаллиза­ торе, на 450—600 мм не доходящего до верхней его кромки, произ­ водят приработку стопора промежуточного ковша, а по достижении уровня металла в кристаллизаторе на 250—300 мм ниже верхней его кромки, мастер подает команду на пуск машины.

В этот момент одновременно включают все механизмы и системы машины (возвратно-поступательного движения кристаллизатора, тя­ нущую клеть, автоматическую смазку кристаллизатора). Подают воду в кристаллизатор и во вторичное охлаждение. Расход воды со­ гласуют со скоростью разливки.

После пуска машина в течение 4—5 мин плавно набирает скорость разливки до заданной, установленной сменным мастером соответ­ ственно температуре металла в сталеразливочном и промежуточном ковшах. Температуру металла в промежуточном ковше замеряют платина-платинородиевой термопарой вначале после отливки 3—5 м слитка. Дальнейшие замеры температуры производят через каждые 10—20 м отлитого слитка. Если температура металла >1580° С, разливка со скоростью > 0,5 м/мин запрещается.

В процессе разливки поддерживают постоянный уровень металла в промежуточном ковше на 100—150 мм, а в новом кристаллизаторе на 200—250 мм ниже из верхних краев. По мере износа кристал­ лизатора и образования в нем «талии» уровень металла поддержи­ вают равным 350 мм и наполнение производят через безнапорный стакан.

Рационально налаженный режим вторичного охлаждения слитка снижает вероятность возникновения в нем продольных внешних и внутренних трещин. Оператор в зоне вторичного охлаждения слитка регулирует расход воды из форсунок и поддерживает равномерность охлаждения всех сторон отливки. Во избежание образования вну­ тренних трещин в кратных заготовках при транспортировке следует избегать чрезмерного охлаждения их на этом участке. Стали, склон­ ные к образованию внутренних трещин, разливают со скоростью 0,6 м/мин и для вторичного охлаждения используют теплую воду.

При отливке слитков прямоугольного сечения необходимо выби­ рать правильную форму сечения с определенным соотношением раз­ меров и радиуса закругления заготовки.

Для проверки отсутствия зависания корочки формирующегося слитка в процессе отливки периодически кратковременно опускают уровень металла в кристаллизаторе на 100—120 мм.

Смазка внутренних стенок кристаллизатора в процессе разливки производится автоматически жидким парафином. При отказе авто­ матики переходят на ручную смазку кристаллизатора из масленки и следят за своевременной и равномерной подачей смазки.

По ходу разливки необходимо следить за появлением шлака на поверхности металла в кристаллизаторе и своевременно удалять его специальным инструментом (лопаточками, прутками). Нельзя до­ пускать скопление шлака около рабочих плоскостей кристаллиза­ тора, так как это может привести к прорыву металла под кристалли­ затор.

196

Сбивать настыли с защитных рамок, козырьков и со стаканчиков на зеркало металла в кристаллизаторе в процессе разливки катего­ рически запрещается.

Удаление настылей со стаканчика производят путем наморажи­ вания их на ломик или кислородом. По ходу разливки разливщик систематически заменяет защитные козырьки новыми, по мере налипания на них брызг металла.

При затягивании стаканчика промежуточного ковша его быстро промывают кислородом, кратковременно снижая скорость разливки до 0,4 м/мин или останавливая машину, но не допуская при этом понижения уровня металла в кристаллизаторе ниже 450—500 мм от его верхнего торца. В дальнейшем уровень металла поднимают до нормального и, продолжая разливку, набирают полностью рабочую скорость машины.

При разливке кипящей стали в случае вялого кипения ее в кри­ сталлизаторе, обдувают струю кислородом.

Пробу на химический анализ берут в середине разливки из струи металла, вытекающей из основного ковша.

Разливка методом «плавка на плавку»

Методом «плавка на плавку» можно разливать только стали одной марки и одного сечения заготовки. Для этого к разливке каждой плавки готовят два промежуточных ковша, две шлаковни должны быть порожними. Вторую плавку можно начинать разливать, если стопор промежуточного ковша обеспечивает нормальное окончание разливки.

К моменту окончания разливки первой плавки выпуск второй плавки из печи должен быть закончен. Продолжительность выдержки металла второй плавки в основном ковше не должна превышать

15 мин.

Перед уборкой освободившегося основного ковша предыдущей плавки промежуточный ковш должен быть наполнен металлом до нормального уровня.

Краном, при помощи которого разливали предыдущую плавку, ставят порожний ковш на стенд и, не кантуя шлак, берут ковш следующей плавки.

Скорость разливки последней порции металла в промежуточном ковше после уборки основного ковша должна быть увязана с воз­ можным временем подачи на машину ковша со второй плавкой.

После выпуска металла первой плавки из промежуточного ковша машину останавливают в момент, когда мениск металла в кристалли­ заторе находится на рабочем уровне; его поддерживают в жидком состоянии либо под слоем шлака, либо подогревом кислородом. Перерыв в поступлении металла в кристаллизатор не должен пре­ вышать 5 мин.

За это время необходимо установить над кристаллизатором новый промежуточный ковш, стопор которого открывают при заполнении ковша металлом не менее чем на V3. Иногда разливают металл

197

способом «плавка на плавку» в один промежуточный ковш при условии надежной работы его стопора.

Вэтом случае к моменту подачи металла второй плавки (второго разливочного ковша) уровень стали в промежуточном ковше должен быть не ниже V3 нормального уровня.

Вслучае отказа работы стопора промежуточного ковша на второй плавке промежуток заменяют новым, не допуская падения уровня металла в кристаллизаторе более чем на 800 мм от рабочего. Пояс

вслитке на стыке плавок (если он имеется) вырезают на газорезке.

^Обработка слитка в разливочной машине

Как только затравка выполнила свое назначение, ее необходимо убрать с технологической линии и поместить в специальный затра­ вочный колодец. На установке вертикального типа эта операция производится в такой последовательности.

Как только нижний конец затравки выйдет через перекрытие над отводящей клетью, кантователь укладывают в горизонтальное положение. Когда нижний конец затравки пройдет через нижнюю пару валков отводящей клети, валки сжимают, предварительно придав им скорость, соответствующую скорости разливки. При вы­ ходе сцепленного с затравкой конца слитка из кабины газорезки и получения сигнала о том, что затравка зажата валками отводящей клети, включают газовый резак и отрезают слиток на 80—100 мм (но не более 200 мм) выше головки заготовки.

В момент отделения затравки от слитка по сигналу включают отводящую и направляющую клети на увеличенную скорость (4 м/мин), и отделенную от слитка затравку с увеличенной скоростью отводят в затравочный колодец.

В дальнейшем производят порезку слитка на заданный размер кратных заготовок, каждый раз когда передний конец слитка зажат валками отводящей клети. Порезку непрерывного слитка на кратные отрезки можно проводить при автоматическом или ручном управ­ лении.

Выданные из колодца кратные заготовки при помощи передаточ­ ных шлепперов и рольганга по одной штуке подаются к ножницам горячей резки и режутся на заданные мерные длины.

После поступления в кристаллизатор последней порции металла из промежуточного ковша по специальной таблице уточняют крат­ ные длины, на которые следует резать оставшийся в машине слиток с учетом наименьших отходов металла.

Если в конце разливки в кристаллизатор попал шлак, машину останавливают до остывания шлака иснижают расход воды на вто­ ричное охлаждение.

Последний отрез кратной заготовки производят после остановки машины при неподвижном положении кабины газорезки. 'Выдачу концевой заготовки на верх производят при ручном управлении механизмов, по разработанной технологической схеме и согласован­ ных действиях, второго и третьего операторов.

198

Неполадки при непрерывной разливке стали и меры их устранения

В случае некрытая стопора в основном ковше, невозможности его приработки и угрозы переполнения промежуточного ковша надо немедленно по команде мастера переместить ковш на состав с излож­ ницами или запасной ковш, заранее предупредив об этом весь окру­ жающий персонал.

При некрытии стопора промежуточного ковша прекращают по­ дачу металла из основного ковша в промежуточный и принимают меры по приработке отказавшего стопора во избежание переполне­ ния кристаллизатора. Можно «заморозить» металл в канале ста­ кана при помощи железной пробки «заморозки».

При отрыве пробки стопора промежуточного ковша отключают воздух на охлаждение стопора и прекращают разливку на установке.

При переливе металла через кристаллизатор прекращают поступ­ ление металла в кристаллизатор, останавливают машину и отрывают ломиком или срезают кислородом перелитый металл, после чего машину постепенно разгоняют до рабочей скорости.

Отрыв затравки от слитка может произойти при преждевремен­ ном пуске установки после наполнения полости кристаллизатора металлом, износе головки затравки, отсутствии или неправильной установке холодильников на головке затравки. Во всех этих случаях машину необходимо немедленно остановить.

При заполнении «голенища» необходимо перелить металл через корочку. Устранив зависание, разливку ведут некоторое время с ма­ лой скоростью. После того как через кристаллизатор пройдет 1,0— 1,5 м слитка, скорость вытягивания восстанавливают до рабочей.

Если устранить зависание корочки не удается, то разливку пре­ кращают и слиток на малой скорости выдают из кристаллизатора.

Невыполнение этих мер ведет к прорыву жидкого металла под кристаллизатором. После разливки плавки проверяют стыки в углах кристаллизатора и технологическую линию машины.

Признаком прорыва металла под кристаллизатором служат резкое падение уровня металла в кристаллизаторе и «хлопки». В этих случаях во избежание аварии машину немедленно останавли­ вают и возможность дальнейшей разливки металла на машине опре­ деляет мастер. При невозможности продолжать разливку основной ковш передают на состав с изложницами, принимают меры к вытяги­ ванию слитка из машины на аварийном режиме.

При вынужденной остановке машины зеркало металла в кристал­ лизаторе поддерживают в жидком состоянии добавлением малых пор­ ций металла из промежуточного ковша; засыпкой мениска экзотер­ мической смесью; разрушением затвердевающей корочки на мениске при помощи ломика, кислорода.

После пуска установки разливку ведут первые 3—5 мин на малой скорости, а затем повышают до рабочей.

199