Metodichka_Praktika_oznakomitelnaya

ники процесу (кількість і состав кисню, відхідних газів, температура й т.п.).

4.2 Мартенівське виробництво сталі

Одержання сталі в спеціальних печах, називаних мартенами, є другим по поширеності способом одержання сталей різних марок у країнах Східної Європи. Метод виплавки сталі в мартені розроблений французьким металургом П’єром Мартеном. Суть методу складається в спалюванні над шихтою із чавуну й вапняку коксового газу.

Мартенівська піч (Рисунок 4.4) складається з верхньої частини,

Рисунок 4.4 – Мартенівська піч металургійного заводу

установленої вище робочої площадки, і нижньої частини. У верхній частині печі розташовані робочий простір, де відбувається процес плавки сталі, і пальники, які являють собою канави для підведення повітря й газів і для відводу продуктів горіння. У нижній частині печі встановлені ре-

31

генератори - камери, призначені для попереднього нагрівання повітря й газів, і канали, що з'єднують регенеративні камери з димарем і клапанами. Як паливо для мартенівських печей використовується, як правило, природний газ.

Газоподібне паливо й повітря попередньо нагріваються в регенераторах, змішуються й подаються в робочий простір печі, де в результаті горіння палива розвивається температура порядку 1850-1900 градусів, необхідна для плавлення шихтових матеріалів і окислювання домішок чавуну. Середня тривалість плавки становить 8-12 годин, що відповідає 2-3 плавкам у добу.

Мартенівський цех має звичайно кілька мартенівських печей, розташованих в один ряд. Для плавки сталі мартенівський цех вимагає великої кількості матеріалів: чавуна (рідкого і твердого), сталевого брухту, флюсів, залізної руди і т.д. Подача твердих шихтових матеріалів здійснюється, як правило, залізничним транспортом за допомогою вагонеток з мульдами, завалка твердою шихтою – завалочними машинами, заливання рідкого чавуна в піч через завалочні вікна – заливальними кранами, розливання рідкої сталі – у ізложниці, встановлені на залізничні платформи.

Мартенівський цех складається з наступних відділень:

−шихтового двору, призначеного для збереження шихтових матеріалів (металобрухт і інші добавки);

−міксерного відділення, що служить для збереження запасів рідкого чавуна;

−грубного прольоту, у якому розташоване устаткування і механізми, за допомогою яких здійснюється завантаження мартенівської печі;

−розливного прольоту з устаткуванням розливання сталі і її транспортування;

−відділення ізложниць, призначеного для підготовки ізложниць.

32

Необхідний запас рідкого чавуна, потрібний для одержання однорідного складу чавуна і для безперебійної роботи мартенівських печей, зберігається в резервуарі, який названо міксером (змішувачем). Чавун з доменного цеху до міксера доставляється в ковшах чавуновозом. Ковші з чавуном піднімаються міксерним краном, потім перекидаються, і чавун виливається в міксер. Далі чавун у ковшах з міксера доставляється до мартенівських печей. У міксері відбувається перемішування чавуна різних

випусків, що дозволяє вирівнювати хімічний склад і температуру чавуна. Температура в міксері підтримується рівної приблизно 1100 градусів за рахунок спалювання газоподібного палива, подаваного усередину міксера через отвори в торцевих стінках. Міксер складається з циліндричної судини, двох роликових опор, рейкового механізму повороту, механізму відкривання кришки заливального отвору, установки для підігріву чавуна. Міксер має кілька механізмів, обладнаних електроприводом, але найбільш

Рисунок 4.5 - Кінематична відповідальний механізм міксера – меха-

нізм повороту міксера.

схема міксера

Кінематична схема механізму повороту міксера представлена на малюнку (Рисунок 4.5). Серга 3 з'єднана з зубцюватою рейкою 2, що зв'язана з рейковою шестірнею. Рейкова шестірня переміщається двигуном 1 через передатний пристрій; при цьому міксер повертається, перекочуючи на роликах і напрямних. Механічна частина міксера будується таким чином, щоб зберігати стійке вертикальне положення. При цьому у випадку втрати керованості міксер самостійно

33

повертається у вихідне вертикальне положення, чим попереджається злив металу на підлогу. До електропривода механізму повороту пред'являються наступні вимоги: плавне регулювання швидкості в широких межах, швидка та точна зупинка, великі моменти рушання, висока надійність. Перша і друга вимога викликаються необхідністю точно регулювати кількість чавуна, що виливається з міксера в ківш, а також запобігати розливу чавуна. Для привода механізму повороту міксера застосовуються двигуни постійного струму послідовного збудження, що забезпечують високі моменти рушання.

Заливальний кран призначений для переміщення ковша з рідким чавуном із платформи чавуновоза та заливання чавуна через заливальний отвір у мартенівську піч. Кран має п'ять механізмів з електроприводом: механізму головного підйому 125 т, механізму допоміжного підйому 35 т, механізм руху моста, механізм руху головного візка, механізм руху допоміжного візка. Основні вимоги до електроприводів механізмів заливального крана – можливість плавного регулювання швидкості, плавність пуску і гальмування через те, що можливо розплескання рідкого чавуна при різких прискореннях і уповільненнях крана. Тому основні привода заливального крана реалізовані з використанням машин постійного струму незалежного чи послідовного збудження.

Завалочна машина призначена для переміщення мульди з твердою шихтою в мартенівську піч і перекидання її в робочому просторі печі для вивантаження шихти в піч. Як електроприводи механізмів переміщення машини, візка, обертання штока, підйому використовуються двигуни постійного струму з релейно-контактним керуванням.

34

4.3 Електросталеплавильне виробництво сталі

Електросталеплавильне виробництво - це одержання якісних і високоякісних сталей в електричних печах, що дають істотні переваги в порівнянні з іншими сталеплавильними агрегатами.

Виплавка сталі в електропечах заснована на використанні електроенергії для нагрівання металу. Тепло в електропечах виділяється в результаті перетворенні електроенергії в теплову при горінні електричної дуги або в спеціальних нагрівальних елементах, або за рахунок збудження вихрових стру-

мів.

На відміну від конвертерного й мартенівського процесів виділення тепла в елект-

ропечах не пов'язано зі споживанням окислювача. Тому електроплавку можна вести в будь-якому середовищі - окисної, відновлюючої, нейтральної та у широкому діапазоні тисків - в умовах вакууму, атмосферного або надлишкового тиску. Електросталь, призначену для подальшого переділу, виплавляють, головним чином у дугових печах з основною футеровкою та в індукційних печах.

Дугові печі бувають різної ємності (до 250 т) і із трансформаторами потужністю до 125 тисяч кіловатів.

Джерелом тепла в дуговій печі є електрична дуга, що виникає між електродами й рідким металом або шихтою при додатку до електродів електричного струму необхідної сили. Дуга являє собою потік електронів,

35

іонізованих газів і парів металу й шлаків. Температура електричної дуги перевищує 3000о С. Дуга, як відомо, може виникати при постійному та змінному струмі. Дугові печі працюють на змінному струмі. При горінні дуги між електродом і металевою шихтою в перший період плавки, коли катодом є електрод, дуга горить, тому що простір між електродом і шихтою іонізується за рахунок випущення електронів з нагрітого кінця електрода. При зміні полярності, коли катодом стає шихта - метал, дуга гасне, тому що на початку плавки метал ще не нагрітий і його температура недостатня для емісії електронів. При наступній зміні полярності дуга знову виникає, тому в початковий період плавки дуга горить переривчасто, неспокійно.

Після розплавлювання шихти, коли ванна покриває рівним шаром шлаків, дуга стабілізується й горить рівно.

На малюнку (Рисунок 4.6) показано електродугову піч, що складається зі сферичного поду 7, що і містить розплавлений метал, куполоподібного зводу 4, що закриває робочий простір печі, стінки печі 5. У цілому елементи 4, 5 і 7 становлять посудину електродугової печі, у просторі якого відбувається плавка. Для формування дуги використовуються електроди 3, які переміщаються у вертикальному положенні, створюючи необхідну довжину дугового проміжку. Візуальний контроль протікання процесів плавки в електродуговій печі, завантаження печі здійснюється через робоче вікно 2, закрите заслінкою. Злив готового металу й шлаків здійснюється через сталівипускний отвір по жолобу 6. Основні механізми, що використовують електричні привода в електродуговій печі це механізм переміщення електродів дугової печі та механізм повороту посудини для зливу металу й шлаків. Як правило, у цих механізмах використовуються двигуни постійного струму через досить високі вимоги по якості до системи керування електроприводів цих механізмів. Крім того, ва-

36

жливим електричним обладнанням є високовольтний потужнострумовий трансформатор, що живить електроди дугової печі.

Контрольні питання по розділу «Сталеплавильне виробництво».

1)Назвіть та дайте характеристики основним способам виробництва сталі? Проаналізуйте ці способи з точки зору затрат енергоносіїв, продуктивності процесів виробництва?

2)Охарактеризуйте киснево-конверторний спосіб виробництва сталі? У чому основні переваги цього способу? Охарактеризуйте недоліки конверторного виробництва сталі?

3)Як розрізняють бесемерівський і мартенівський процеси виплавки сталі?

4)Як улаштований конвертер для виплавки сталі по бесемерівському методі плавки?

5)У чому достоїнство мартенівського способу виплавки сталі, що обумовило його поширення?

6)Навіщо призначені регенератори-камери, розташовані в нижній частині мартенівської печі?

7)Яка температура розвивається в мартенівській печі?

8)Призначення і пристрій міксера мартенівського цеху?

9)Назвіть механізми міксера, обладнані електроприводом, приведіть основні вимоги до цих електроприводів?

10)Призначення заливального крана мартенівського цеху?

11)Які основні механізми заливального крана, основні вимоги до електроприводів механізмів крана?

12)Навіщо призначена завалочна машина, які основні механізми завалочної машини, що мають електропривода?

13)Виробництво сталі за допомогою електроенергії – дуговий та індукційний способи? Недоліки цього способу, його переваги?

37

5 Розливання сталі

5.1 Розливання сталі в ізложниці

Зі сталеплавильного агрегату сталь випускається в сталерозливний ківш, призначений для короткочасного зберігання та розливання сталі. Сталерозливний ківш (Рисунок 5.1) має форму усіченого конуса з більшою підставою вгорі. Ківш має зварений кожух 4, зсередини зафутерований вогнетривкою шамотною цеглою. Переміщають ківш за

допомогою мостового крана або на Рисунок 5.1 – Сталерозливний ківш спеціальному залізничному візку.

Сталь із ковша розливають через один або два стакани, розташовані

уднищі ковша. Отвір закривають або відкривають зсередини вогнетривкою пробкою за допомогою стопора 1, 2, 3.

Ємність сталерозливних ковшів досягає 480 т.

Усталеплавильних цехах сталь із ковша розливають або в ізложниці, або на машинах безперервного розливання.

Ізложниці являють собою чавунні форми для одержання злитків різного поперечного перерізу. Маса злитків для прокатки звичайно становить 10...12 т (рідше - до 25 т), а для кувань досягає 250...300 т. Леговані сталі іноді розливають у злитки масою в кілька сотень кілограмів.

Застосовують два способи розливання сталі в ізложниці: зверху й сифоном.

При розливанні зверху (Рисунок 5.2,а) сталь 2 заливають із ковша 1

укожну ізложницю 4 окремо. При такому розливанні поверхня злитків

38

внаслідок влучення бризок рідкого металу на стінки ізложниці може бути забрудненою плівками оксидів.

При сифонному розливанні (Рисунок 5.2,б) сталлю 2 з ковша 1 заповнюють одночасно від 2 до 60 установлених на піддоні 5 ізложниць 4 че-

Рисунок 5.2 – Розлив сталі в ізложниці: а - зверху, б - сифоном

рез центровий літник 3 і канали в піддоні. У цьому випадку сталь надходить в ізложниці знизу, що забезпечує плавне, без розбризкування їхнє заповнення, поверхня злитка виходить чистою, скорочується час розливання.

Сталь в ізложницях застигає нерівномірно. Спочатку твердіють і кристалізуються зовнішні шари, потім кристалі проростають усередину злитка. Нерівномірне охолодження приводить до утворення у верхній частині злитка порожнечі - усадочної раковини. Тому верхню частину злитка перед прокаткою доводиться обрізати. Ці обрізки досягають до 20% маси злитка, що є браком та відправляється на повторну переробку.

39

5.2 Безперервне розливання сталі

Великий відхід металу при розливанні сталі в ізложниці, необхідність розігріву металу при подальшій обробці в обтискних цехах ставили завдання перед металургами по скороченню цих невиробничих витрат шляхом зміни технології переділу в ланцюжку сталь - прокат. Саме рішення цього завдання привело до появи установок безперервного розливання сталі (УБРС).

Головна частина УБРС (Рисунок 5.3) – кристалізатор 2, що має в перерізі ту форму, яка потрібно від злитка, - квадрат або прямокутник.

Його роблять із листової міді, з подвійними стінками, між якими циркулює вода, відбираючи тепло. Нижче кристалізатора розташована система додаткового охолодження 3, що дозволяє регулювати швидкість затвердіння злитка.

Потім - тягнучий пристрій 4, що витягає злитки із кристалізатора, і система обертових роликів. Над кристалізатором розташований прийомний пристрій 1, куди заливають рідку сталь із ков-

ша. Сталь наповнює кристалізатор, але витекти з нього не може: дно його закрите металевим брусом - затравкою. Один кінець затравки «запирає» кристалізатор, інший затиснутий у валках тягнучого пристрою.

Коли зовнішні шари сталі в кристалізаторі затвердіває та вона приварюється до затравки, починають обертатися валки тягнучого пристрою. Запал виходить із кристалізатора та витягає за собою злиток. Він попадає

40