книги из ГПНТБ / Непрерывная разливка стали на радиальных установках

Установка с радиальным кристаллизатором предназ­ начена для отливки слябов сечением 200—250X1500— —1800 мм из 160-т ковша. Высота установки составляет 8,7 м. На разливочной площадке имеется передвижной стенд, на котором устанавливается промежуточный ковш. Стенд обеспечивает подачу металла в промежу­ точные ковши на рабочей и резервной позиции, быструю смену сталеразливочных ковшей и перемещение их в случае необходимости к аварийной емкости. Промежу­ точный ковш емкостью 10 т может быть расположен на подъемно-поворотном столе или консольно на специаль­ ной тележке с подъемным механизмом. К промежуточ­ ному ковшу крепится аварийный желоб.

На установке применено устройство, которое обеспе­ чивает герметичное соединение промежуточного ковша с кристаллизатором. В герметизированную полость крис­ таллизатора в процессе разливки можно подавать ней­ тральный газ с избыточным давлением, которое поддер­ живается постоянны,м автоматической системой.

Кристаллизатор сборной конструкции состоит из че­ тырех медных и четырех каркасных стальных стенок. Широкие стенки кристаллизатора выполнены радиаль­ ными. Больший радиус составляет 7000 мм. Длина кристаллизатора по меди 800 мм. К нижней части кар­ каса прикреплены четыре подвижные водоохлаждаемые стальные стенки длиной по 400 мм (две радиальные), которые пружинами постоянно поджимаются к поверх­ ности слитка. Широкие подвижные стенки в верхней части имеют оси, зафиксированные в ползунах, переме­ щающихся в пазах траверс, которые жестко соединены с неподвижными узкими стенками. В зависимости от толщины слитка ползуны настраивают на размер регули­ ровочными винтами. Верхние части широких подвижных стенок поджимаются к слитку тарельчатыми пружинами, нижние — витыми пружинами. Узкие подвижные стенки также подпружинены.

Механизм качания кристаллизатора состоит из во­ доохлаждаемой рамы с электрическим приводом. Конст­ рукция привода позволяет осуществлять регулирование амплитуды качания кристаллизатора с пульта управ­ ления.

Рама снабжена упорами на боковых поверхностях ее продольных балок. На металлоконструкции УНРС уста­

50

новлены ролики (по два с каждой стороны рамы), кон­ тактирующие с упорами. Это предотвращает боковое смещение рамы. Рама снабжена также катками, распо­ ложенными в пролете между ее продольными балками с обеих радиальных сторон кристаллизатора. На катки опираются верхние концы шагающих балок. Кристалли­ затор и шагающие балки оказываются, таким образом, механически связанными через раму механизма качания, что обеспечивает постоянство расположения их рабочих поверхностей. Силовое замыкание шагающих балок с катками на раме обеспечивается пружинными тягами с крюками, также вмонтированными в раму.

Зона вторичного охлаждения состоит из шагающих балок и роликовой проводки. Балки расположены под кристаллизатором е подвижными стенками. На этом участке технологическая ось установки выполнена по дуге окружности того же радиуса, что и кристаллизатор. Балки служат для принудительного перемещения слитка без деформации его корочки. Рабочие поверхности шага­ ющих балок облицованы съемными планками, в которых выполнены каналы для циркуляции охлаждающей жид­ кости, что обеспечивает закрытое контактное охлаждение слитка. Балки с каждой торцовой стороны в нижней части снабжены парой тяг. Верхние концы балок опира­ ются на катки, вмонтированные в раму механизма кача­ ния кристаллизатора, и притягиваются к ним крюками и витыми пружинами. Поворотом коленчатых валов, связанных через редуктор с электроприводом и проходя­ щих через тяга, достигается сближение и разведение балок, расположенных со стороны меньшего и большего радиусов. Максимальный отход от слитка балок со сто­ роны большего радиуса составляет 6 мм, с противопо­ ложной стороны — только 0,5 мм.

После шагающих балок располагается часть роли­ ковой проводки с технологической осью, -представляю­ щей собой плавную кривую, сопряженную с одной сто­ роны — с осью первого участка зоны вторичного охлаж­ дения, а с другой стороны — с горизонтальным участком роликовой проводки. На этом участке происходит вып­ рямление слитка с жидкой сердцевиной при малых ско­ ростях деформации.

Для обеспечения необходимой длины зоны вторично­ го охлаждения при разливке с повышенными окоростя-

51

ми имеется горизонтальный участок роликовой проводки, где происходит окончательное затвердевание слитка.

Роликовая проводка состоит из нижнего и верхнего рядов стальных роликов, имеющих внутреннее водяное охлаждение. Нижний ряд роликов выполнен приводным. На каждой 'секции роликовой батареи установлены гидроцилиндры и эксцентриковые оси с рычагами, связыва­ ющими подушки верхних и нижних роликов. Для наст­ ройки раствора между роликами на размер слитка (с учетом его усадки) в каждой секции роликов имеются ручные домкраты, вмонтированные между верхними и нижними подушками. Общая длина зоны вторичного ох­ лаждения составляет 19 м.

Конструкция зарубежных УНPC

Наиболее типичной радиальной УНРС с деформа­ цией незатвердевшей заготовки является установка на заводе фирмы «Маннеаман» в Хукингене (ФРГ) [46—50, 52]; работающая в кислородно-конвертерном цехе. На двух аналогичных установках (рис. 17) разливают 225-т плавки в слитки сечением от 205X800 мм до 205Х Х2050 мм. Радиус кристаллизатора составляет 5 м. Об­ щая высота УНРС равна 5,3 м.

Обе установки имеют общую разливочную площадку. Расстояние между осями двух ручьев каждой машины

/ — (промежуточный 'Ковш; 2 — ‘КіріиогалЛ'Иізатор; 3 — правильная ма­ шина; 4 —тянущая машина; 5 — газорезка; 6 — -слиток

52

составляет 5,6 м. Оба ручья каждой машины обслужива­ ются одним промежуточным ковшом емкостью 15 т. Металл ;из промежуточного ковша в кристаллизаторы подводится через удлиненные погружные стаканы, сое­ диненные с дном ковша. Мениск металла в кристалли­ заторах защищается шлаком.

Кристаллизаторы изготавливают из медных водоох­ лаждаемых плит. Длина кристаллизаторов равна 700 мм. Они совершают возвратно-поступательное движение по дуге окружности радиусом 5000 мм. Ход кристаллиза­ торов 15 мм, число качаний в минуту 60. Для удовлет­ ворения требований прокатного стана, на котором из литых слябов изготавливают полосы шириной от 600 до 2050 мм через каждые 25 мм, на установках применены кристаллизаторы с регулируемым расстоянием между узкими стенками, что позволяет отливать слитки различ­ ной ширины без смены кристаллизаторов. При переходе на отливку слитков другой толщины узкие стенки крис­ таллизатора заменяют.

Ниже кристаллизатора расположены три секции поддерживающих роликов, за которыми установлена система роликовой проводки, включающая четыре сту­ пени выпрямления, далее та горизонтальной плоскости находится тянущая машина. Наружный радиус всех трех секций поддерживающих роликов составляет 5000 мм, наружный радиус первой ступени выпрямления равен 8625 мм, второй 9875 мм, третьей 19625 мм, чет­ вертая ступень выпрямления примыкает к тянущей ма­ шине и находится также на горизонтальной плоскости. Общая длина поддерживающей системы составляет 17,2 м. Первая пара роликов присоединена к кристалли­ затору, что позволяет уменьшить износ медных плит и облегчить установку кристаллизатора в машине.

Общая длина зоны вторичного охлаждения равна 6000 мм. Охлаждение —струйное. Первая секция струй­ ного охлаждения также присоединена к кристаллизато­ ру и вместе с ним совершает возвратно-поступательное движение. Расход воды в системе вторичного охлажде­ ния регулируется в зависимости от скорости разливки. Скорость разливки в свою очередь устанавливается в зависимости от температуры металла в промежуточном ковше и .колеблется в пределах 0,60—0,95 м/мин.

Выпрямление каждого слитка происходит в четырех

53

зонах правильной роликовой машины. Ролики — водоох­ лаждаемые изнутри. Глубина жидкой лунки в 'слитках колеблется в пределах 12—14 ім. Слитки выпрямляются при наличии в них жидкой сердцевины.

За правильной машиной расположен мпогороликовый механизм вытягивания іс приводными роликами. Для предупреждения перегрева все ролики снабжены внут­ ренним водяным охлаждением. Ролики правильной ма­ шины предназначены только для предотвращения дефор­ мации сляба с жидкой сердцевиной. Необходимое давле­ ние обеспечивается роликами тянущего механизма. Всего имеется 16 приводных роликов, из них 4 находятся в правильной машине и 12 в механизме вытягивания.

Многороликовый привод позволяет поддерживать давление на слиток только на 15% больше ферростатического давления жидкой сердцевины, что устраняет опасность образования трещин внутри слитка [53].

Затравка поперечным сечением 150X2300 мм имеет длину 14 м. Для обеспечения отливки слябов разных се­ чений имеется комплект съемных головок затравки ши­ риной от 800 до 2100 імм и толщиной от 150 до 300 мі.м. Затравка состоит из многочисленных звеньев с устрой­ ством для сцепления с головкой. Она поступает в обой­ му, которая с рольганга отводится в сторону, чтобы ос­ вободить путь для следующего за ней слитка.

После тянущих роликов расположены кислородно­ ацетиленовые резаки іс дистанционным управлением. Ввод устройства, измеряющего длину слитка, позволил полностью автоматизировать операцию резки. Отделен­ ная от слитка затравка удаляется с технологической ли­ нии, а отрезанный мерный сляб по центральному роль­ гангу передается к дистанционно управляемой маркиро­ вочной 'машине, которая клеймит каждый сляб номером плавки и номером ручья. При помощи поворотного стола и рольганга слябы транспортируются к машине огневой зачистки, где зачищаются все грани слябов на небольшую глубину.

4.РАДИАЛЬНЫЕ УНРС

СОБЖАТИЕМ ОТЛИВАЕМОЙ ЗАГОТОВКИ

Одним из новых направлений в развитии непрерывной разливки стали является совмещение ее с прокаткой — в одном агрегате осуществляют отливку и обжатие слит­

54

ков. Совмещенный процесс непрерывной разливки с про­ каткой характеризуется рядом технологических преи­ муществ.

Обжатие заготовки в процессе непрерывной разливки позволяет получать большое число типоразмеров из од­ ной заготовки. Это относится как к слябовыім, так и к сортовым установкам. Обжатие непрерывных слитков способствует улучшению качества поверхности и струк­ туры получаемых заготовок, а также улучшает их меха­ нические свойства и позволяет обеспечить большую точ­ ность размеров заготовок; последнее улучшает условия

непрерывно отливаемых слитков можно осуществлять как после их полного затвердевания, так и при наличии в слитках жидкой фазы.

По опубликованным данным, обжатие неполностью затвердевшего слитка позволяет почти полностью устра‘- нить осевую пористость и ликвацию [55]. При обжатии слитков с жидкой фазой имеется опасность образования внутренних трещин. Однако авторы указанной работы утверждают, что 20%-ное обжатие и большее позволяет получать заготовки без внутренних трещин, несмотря на жидкую сердцевину слитков [56].

Впервые в промышленности процесс непрерывной разливки стали с обжатием отливаемой заготовки осу­ ществлен в 1967 г. фирмой «Бёлер» (Австрия). В 1968 г. радиальные УНРС, оборудованные обжимными станами, введены в действие в США и ФРГ. В настоящее время подобные агрегаты работают на 10 заводах.

На совмещенном агрегате фирмы «Вёлер» отливают слитки сечением 140X140 мм. Слитки после выхода из радиальной УНРС поступают в четырехклетевой стан, где последовательно обжимаются до сечений 140X100, ЮОХЮО, 100X80 и 80X80 мм [57]. Для нормального ведения процесса обжатия слитки перед станом нагрева­ ются в индукционной печи для выравнивания темпера­ туры по периметру и сечению слитка.

Наиболее характерной действующей УНРС, совме­ щенной с прокатным станом, можно назвать установку фирмы «Бадише Штальверке» в Келе (ФРГ), УНРС на заводе в Гери (США) и установку фирмы «Стил энд Ту­ бе Див» (США).

55

дом ручье). На УНРС разливают сталь различных ма­ рок, выплавленную в 50-т дуговых печах, ів слитки сече­ нием от 95X145 до 235X355 мм с последующим обжа­ тием их до сечений 102ХЮ2—250X250 мм. Слитки об­ жимают в клетях дуо с ящичными калибрами. Скорость

235X1400 и 235X1930 мм. Скорость разливки при отлив­ ке слитка сечением 235X1400 мм достигает 1,93 м/мин. Сталь для разливки на УНРС выплавляют в 180-т кон­ вертерах. Кристаллизатор — с прямыми стенками. Верх­ няя, сравнительно короткая секция зоны вторичного ох­ лаждения выполнена с учетом возможности проведения быстрого ремонта или замены ее после прорыва метал­ ла под кристаллизатором. Секции вертикальных опорных роликов укреплены на шарнирах и могут быть легко за­ менены. Ниже роликов вторичного охлаждения располо­ жены тянущие валки, изгибающее устройство, криволи­ нейная секция направляющих роликов и правильная машина.

После правильной машины установлена нагреватель­ ная печь, в которой происходит выравнивание темпера­ туры слитка по сечению и нагрев до температуры прокат­ ки. Далее установлен непрерывный прокатный стая, сос­ тоящий из трех клетей с горизонтальными валками и четырех клетей с вертикальными. Работа прокатных клетей автоматически синхронизирована с работой ме­ ханизма вытягивания слитка на УНРС.

При обжатии слитка возможно изменение сортамента размеров в широких пределах, что достигается измене­ нием давления в нажимных устройствах клетей. Мини­ мальный размер сечения получаемых заготовок после обжатия слитка составляет 150X180 мм. На установке разливают спокойную ниэкоуглеродистую сталь для производства тонкого холоднокатаного листа. При сов­ мещенном .процессе необходимо поддерживать постоян­ ным уровень металла в кристаллизаторе. На заводе в Гери (США) для этого в стенках кристаллизатора ус­ тановлен ряд чувствительных термопар, импульс от ко­

56

торых является сигналом для изменения расхода метал­ ла при заливке в кристаллизатор.

Стабильность и равномерность вторичного охлажде­ ния обеспечиваются автоматической системой, управля­ емой ЭВМ. ЭВМ контролирует температуру поверхности слитка и автоматически регулирует расход воды при изменении температуры поверхности.

Для получения из крупного непрерывного слитка за­ готовки малого сечения отдельные фирмы разрабатыва­ ют оборудование, позволяющее осуществлять прокатку с высокой степенью обжатия. Например, на заводе фир­ мы «Кокс» УНРС совмещена с обжимным ковочным станом [58]. Считают, что слиток сечением 180X180 мм можно обжать до сечения 65X65 мм. Для обеспечения захвата слитка валками при высоких степенях деформа­ ции перед клетью можно расположить пресс, предназна­ ченный для обжима переднего конца непрерывного слит­ ка перед задачей в стан с придачей ему клинообразной формы.

Фирма «Демаг» (ФРГ) в 1968 г. разработала конст­ рукцию радиальной УНРС со встроенной обжимной клетью и прокатно-ковочной клетью. При достижении горизонтального положения слиток сечением 255X355 мм поступает в обычную валковую обжимную клеть, где обжимается до сечения 250X250 мм и выпрямляется. Затем слиток в прокатно-ковочной клети обжимается до сечения 70X70 мм.

Установка фирмы «Стил энд Тубе Див» (США) — четырехручьевая криволинейная с радиусом 10,7 м. На установке разливают плавки массой 100 т и более в за­ готовки сечением 240X305 мм с обжимом их на 20% [59].

Разливочная площадка установки оборудована дву­ мя тележками для промежуточных коЕшей с самостоя­ тельными электрическими приводами, винтовыми домк­ ратами и системой желобов. Промежуточные ковши — электрообогреваемые, оборудованы воздухоохлаждае­ мыми стопорами. Установка включает кристаллизаторы, систему поддерживающих роликов вторичного охлажде­ ния, камеры выравнивания температуры поверхности слитков, тянуще-обжимные правильные агрегаты, затрав­ ки, газорезки и выдающие рольганги. Кристаллизаторы сборной конструкции изготавливают из элѳктролитичес-

57

кой меди — медных плит толщиной 44,5 мм. Длина крис­ таллизаторов равна 731 мм, размеры поперечного сече­ ния составляют 240X305 мм, в углах имеются закруг­ ления радиусом 9,5 мм. Перед сборкой медные плиты хромируют. Их монтируют в стальном кожухе, имеющем каналы для циркуляции воды. К раме каждого кристал­ лизатора присоединены первые два ряда направляющих роликов, которые вместе с кристаллизатором соверша­ ют колебательные движения по радиусу. Система под­ держивающих роликов состоит из четырех секций общей длиной 8,2 м. Диаметр роликов первой и второй секций равен соответственно 101,6 и 127 мм. Для водяного охлаждения слитка применены форсунки, дающие плос­ кий факел.

Камеры выравнивания температуры поверхности слитка расположены между зоной вторичного охлажде­ ния и тянуще-обжимным агрегатом. Каждая камера состоит из трех секций. Первые две длиной по 1,83 м имеют по четыре газовые горелки с тангенциальным подводом пламени ,на углы заготовки. Третья необогреваемая секция длиной 1,22 м примыкает к тянуще-об­ жимному агрегату и служит для уменьшения потери тепла радиацией перед поступлением заготовки в обжим­ ную клеть.

Тянуще-обжимной правильный агрегат состоит из двух клетей в каждом ручье с холостыми валками меж­ ду ними, которые служат опорами при выпрямлении за­ готовки. В первой клети как верхние, так и нижние вал­ ки— приводные. Диаметр валков 762 мм. Валки имеют ящичный калибр. В них заготовку обжимают на 20% в вертикальном направлении. Во второй тянущей клети приводными являются только нижние валки. Верхние валки обеих клетей прижимаются к затравке или слит­

0,7 кН/см2 применяют для вытягивания затравки и за­ готовки, а с давлением 2,1 кН/см2 — для обжима заго­ товки.

При вытягивании затравки скорости вращения тяну­ щих и обжимных валков устанавливают таким образом, чтобы нагрузка в обеих клетях была одинаковой. В про­

58

цессе обжатия тянущие валки вращаются быстрее для создания растягивающих напряжений в заготовке. Регу­ лирование движения валков производится автомати­ чески.

Затравка состоит из головки и гибкой цепи из сталь­ ных пластин; длина затравки 19,5 м. Расцепление голов­ ки и затравки достигается гидравликой. После выхода из тянуще-правильной клети затравка поднимается вверх и укладывается на горизонтальный стеллаж.

Тележки газорезок имеют самостоятельный привод, обеспечивающий сцепление с заготовками и возврат га­ зорезок в исходное положение. Резаки газорезки рабо­ тают на природном газе и кислороде. Для ускорения подогрева перед началом реза в пламя горелок вводят железный порошок.

Рольганги газорезок выдают разрезанные заготовки

координирующими перемещение заготовок с разгрузоч­

ного рольганга на складской конвейер.

Для исследования совмещенного процесса во ВНИИметмаше сооружен агрегат непрерывной отливки и прокатки стальных трубных заготовок диаметром 48 и 74 мм. Агрегат включает машину непрерывной разлив­ ки стали, устройство для выравнивания температуры по сечению непрерывного слитка, непрерывный прокатный стан, летучую пилу для порезки слитка на заготовки длиной до б м, отводной рольганг, обрасыватель .и кар­ маны. Описание конструкции УНРС дано в п. 2 данной

главы.

Непрерывный прокатный стан состоит из трехвалко­ вых рабочих клетей [31]. Оси валков в клетях располо­ жены под углом 120° друг к другу. При прокатке в трех­ валковых клетях происходит всесторонняя деформация слитка по сечению. С целью рационального использова­ ния возможностей всестороннего обжатия металла на данном стане для совмещенного процесса разработана новая трефовидная форма поперечного сечения непре­ рывного слитка. При отливке слитка такой формы зна­ чительно сокращается протяженность жидкой фазы по сравнению с протяженностью при отливке квадратных и круглых слитков, имеющих такую же площадь попереч­ ного сечения.

59