Оборудование для разливки стали

 

Сталеразливочный ковш, представляет собой выполненный из сальных листов футерованный сосуд, имеющий форму усеченного конуса, расширяющегося кверху (рисунок 22). Емкость ковшей нахо­дится в пределах 5-480 т; помимо жидкой стали ковш должен вме­щать немного шлака (2-3% от массы металла), который предохра­няет металл от быстрого охлаждения во время разливки.

Сталеразливочные ковши подразделяют по свойствам огнеупорных материалов и по способу выполнения футеровки.

По типу огнеупорного материала – на ковши футеровкой из магнезитового кирпича; по способу выполнения – на ковши из формованных огнеупоров (кирпичная кладка), с набивной и с монолитной футеровкой.

Ковши с монолитной футеровкой получают распространение в последние годы. Арматурный слой и днище в этом случае выкладывают из шамотного кирпича, а рабочий слой выпол­няют из тиксотропной массы.

Наливную футеровку получают заливкой в тиксотропной массы зазор между шаблоном и арматурной кладкой ковша. Наливка футеровки длится около часа, твердение массы 1-2 ч. После изготовления набивного или налив­ного слоя ковш сушат в течение 52 ч.

Преимущества монолитной футеровки – сокращение длитель­ности ремонта ковша и удешевление за счет снижения расхода ша­мотного кирпича, существенное снижение затрат ручного труда на футеровку. Расход массы составляет 2-4 кг/т стали.

Для разливки стали из ковша по изложницам служит стакан с шиберным затвором.

Стаканвставляют в днище ковша в специальный гнездовой кирпич; иногда

вместо гнездового кирпича делают набивное гнездо, заполняя зазор между стаканом и футеровкой дни­ща огнеупорной массой. Стакан имеет форму усеченного конуса с отверстием для струи жидкого металла. Обычно это отверстие имеет круглое сечение, его диаметр («диаметр стакана») составляет 25-120 мм, высота стаканов в зависимости от емкости ковша равна 120-440 мм.

 

а - общий вид (1 - цапфа; 2 - носок для слива шлака; 3 - стопорный механизм: 4 - сто­пор; 5 - скоба для кантования ковша);

б - установка стопора и стакана в ковше (1 - стакан; 2 - гнездо стакана; 3 - шамотная кладка; 4 - стержень стопора; 5 - шамотная катушка; 6 - пробка);

в - шиберный затвор в открытом (I) и закрытом (II) положениях (1-гнездовой кирпич; 2 - разливочный стакан; 3 - неподвижная плита; 4 - подвижная плита; 5 - стакан-коллектор; 6 - шток гидроцилиндра)

Рисунок 22 – Сталеразливочный ковш

После установки стакана вновь отфутерованный или отремонтированный ковш сушат и прогревают до 700-800 °С. В просушенный ковш устанавливают стопор.

Шиберный затвор собирают и подготавливают к плавке на специальном стенде и затем крепят к днищу ковша под разливочным стаканом, вставляемым с наружной стороны ковша. Быстрота установки шиберного затвора и высокая надежность обусловили его широкое внедрение в сталеплавиль­ных цехах. Однако успешная разливка нескольких плавок возможна лишь при использовании высококачественных огнеупорных плит и тщательной сборке и уста­новке затвора. В отечественной практике нашли применение плиты из корунда и периклаза, позволяющие разливать от одной до трех плавок.

ИЗЛОЖНИЦЫ И ПРОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

Конфигурация изложниц, характеризуемая формой поперечного и продольного сечений, определяется сортом выплавляемой стали и дальнейшим переделом слитка.

Поперечное сечение изложниц (рисунок 23) может быть квадратным, прямоугольным, круглым, многогранным. Слитки квадратного сече­ния идут на сортовой прокат; слитки прямоугольного сечения при отношении их ширины В к толщине Н менее 1,5 для получения как листа, так и сортового проката; плоские слитки при отношении В/Н в пределах от 1,5 до 3,0 – для прокатки на лист. Слитки круглого сечения используют для изготовления труб, бандажей, колес. В мно­гогранные изложницы отливают слитки для кузнечных поковок.

По форме продольного сечения изложницы бывают двух типов: с уширением кверху для разливки спокойной стал и с уширением книзу для разливки кипящей стали. Для разливки кипящей и полуспокойной стали иногда применяют изложницы бутылочной формы, верхнее отверстие которых после наполнения изложницы сталью закрывают пробкой или крышкой. Быстрое застывание металла в суживающейся части бу­тылочной изложницы обеспечивает снижение химической неоднород­ности стали но сравнению с разливкой в обычные сквозные излож­ницы.

 

Рисунок 23 – Формы поперечного сечения изложниц

 

В отдельных случаях спокойную сталь неответственного назначения разливают в уширяющиеся книзу изложницы; верх таких изложниц утепляют изнутри футеровкой пли теплоизоляционными вкладышами.

 

Поддоныслужат для установки сквозных изложниц при разливке сверху и изложниц с центровой при сифонной разливке. Поддон представляет собой литую чугунную плиту толщиной 100-200 мм. Верхняя рабочая поверхность поддона должна быть гладкой; это обеспечивает плотное прилегание изложницы к поддону и предотвра­щает прорыв жидкого металла под изложницу. На рисунке 25 изображен четырехместный поддон для сифонной разливки стали.

 

Рисунок 25 – Четырехместный поддон для сифонной разливки стали

 

Центровая, или центровой литник, (рисунок 26) служит для приемки металла из сталеразливочного ковша. Она представляет собой чугунную или стальную футерованную изнутри трубу с расширением вверху и утолщением с нижней части для обеспечения ее устойчивости на поддоне. Центровые обычно делают разъемными из двух половинок для облегчения удаления литника и замены сифонного кирпича.

Рисунок 26 –Центровая

 

Центровая должна быть на 300-400 мм выше изложниц с прибыльными надставками. Расход центровых составляет 0,05-0,5% от массы разливаемой стали.

Сифонный кирпич предотвращает размывание поддона, центровой и дна изложниц жидкой сталью при разливке.

Непрерывная разливка стали

 

В цеху разливку стали ведут преимущественно на установках непрерывной разливки. Процесс разливки стали включает подготовку жидкой стали к разливке, ее транспортировку от сталеплавильного агрегата до места разливки и непосредственную заливку стали в формы с целью получения отливок заданных параметров по линейным размерам, форме, весу, механическим свойствам и требуемой структуры.

Перед разливкой футеровку промежуточных ковшей нагревают до 1000-1200°С.

Разливка стали, осуществляется на машине непрерывного литья заготовок радиального типа, представленной на рисунке 27. Из сталеразливочного ковша 2, установленного на подъемно-поворотный стенд, металл заливается в промежуточный ковш 3, на котором установлены стопора для регулирования подачи металла в кристаллизатор 4. Заготовка с затвердевшей оболочкой вытягивается из кристаллизатора тянущими валками 6, проходит через поддерживающие ролики в зону вторичного охлаждения 5 и попадает на машину газовой резки 7 для порезки на мерные длины. Затем заготовки по рольгангам 8 передаются в термозачистное отделение.

 

1 - подъемно-поворотный стенд; 2 - сталеразливочный ковш; 3 - промежуточный ковш; 4 - кристаллизатор; 5 - зона вторичного охлаждения; 6 - валки; 7 - машина газовой резки; 8 - рольганги

Рисунок 27 – Радиальная машина непрерывного литья заготовок.

 

Перед началом разливки в полость кристаллизатора вводят затравку с головкой в виде ласточ­кина хвоста. Затвердевающую в кристаллизаторе заготовку (слиток) после сцепления с головкой затравки вытягивают с жидкой сердцевиной вниз тянущими валками. Вторичное охла­ждение заготовки до полной кристаллизации ее сердцевины осуществляют водяными форсунками. В конце зоны вторичного охлаждения на определенной длине отделяют газорезкой за­травку и мерную длину заготовки. После каждой такой операции газорезку возвращают в исходное положение, а заготовки транспортируют по рольгангу на участок охлаждения и адъюстажа. На этих машинах сталь разливают через дугообразный кристаллизатор, далее литая заготовка по ду­ге проходит через опорные ролики и камеру вторичного ох­лаждения, имеющие определенный радиус кривизны, затем поступает в выпрямляющие и одновременно тянущие валики. Радиус изгиба R кристаллизатора и камеры вторичного ох­лаждения выбирают таким, чтобы затвердевание литой заго­товки было закончено к моменту выхода ее из зоны вторич­ного охлаждения: R = 30-40а, где а – толщина заготовки.

Качество получаемого на машине непрерывного слитка зави­сит от жидкотекучести металла, его пластичности при пере­ходе из жидкого состояния в твердое, от степени нагрева (температуры), скорости разливки (вытягивания), вторично­го окисления и охлаждения, а также от высоты кристаллиза­тора. Жидкотекучесть стали и сплавов связана с чистотой ме­талла от неметаллических включений, степенью раскисленности и величиной температурного перегрева над точкой плавления. При повышенной интенсивности охлаждения непре­рывный слиток испытывает большие напряжения усадочного характера, сопровождающиеся образованием горячих трещин, если металл имеет пониженную пластичность при кристалли­зации. На это свойство оказывает влияние содержание в стали ликвирующих элементов (сера, фосфор, углерод), чис­тота границ образующихся кристаллов (зерен), теплопровод­ность и др. Так, сталь с содержанием углерода 0,12-0,30% склонна к усадке и образованию горячих тре­щин на литой заготовке.

Содержание серы в стали для раз­ливки на машине непрерывного литья заготовок не должно превышать 0,030%.

Уменьшения трещин достигают применением кристаллизаторов с внутрен­ней волнистой поверхностью, снижением содержания ликви­рующих элементов до минимального уровня, равномерным вто­ричным охлаждением и соблюдением установленного режима разливки. Между температурой и скоростью разливки существует оп­ределенная связь, поэтому для каждой группы марок стали и сплавов устанавливают необходимую температуру начала раз­ливки и минимальный перегрев над температурой ликвидуса.

Непрерывная разливка стали для отливки блюмовых и слябовых заготовок характеризуется следующими технико-экономическими преимуществами по сравнению с производством заготовок из слитков:

1) значительно сокращается расход металла на тонну готовой продукции (с 12-25 до 3-5%) в результате уменьшения отходов донной и головной частей слитков;

2) улучшаются условия труда в разливочном пролете, поскольку отпадает выполнение тяжелых работ по подготовке изложниц к разливке, раздеванию слитков и другое;

3) при непрерывной разливке стали уменьшаются капитальные и эксплуатационные затраты в связи с отсутствием надобности в обжимных станах;

4) механизация и автоматизация процесса на машине непрерывного литья заготовок обеспечивает постоянство условий производства и повышение производительности труда примерно на 20-25% по сравнению с цехами, где сталь разливают в слитки.

Основными условиями осуществления нормального процесса непрерывной разливки являются:

1) выплавка и внепечная обработка стали в соответствии с требованиями соответствующих технологических инструкций и распоряжений;

2) своевременная подача металла для разливки;

3) тщательная подготовка к приему плавки сталеразливочных и промежуточных ковшей;

4) подготовка и проверка всех узлов, механизмов и контрольно-измерительных приборов перед разливкой;

5) выполнение в процессе разливки требований технологической инструкции, производственно-технических инструкций и инструкций по технике безопасности.

Непрерывная разливка стали состоит в том, что жидкий металл непосредственно из ковша или через промежуточное устройство непрерывно заливается в верхнюю часть водоохлаждаемого кристаллизатора, в который предварительно вводят затравку того же поперечного сечения, что и слиток. Верхний торец затравки служит дном для первых порций металла. По мере затвердевания отливаемая заготовка с помощью тянущих механизмов вытягивается вниз.

Ковш с металлом на сталевозе поступает от одной из двух дуговых электросталеплавильных печей в пролет Г-Д, в котором разливочный кран грузоподъемностью 180+ 63/20 т транспортирует его к одному из двух установок печь – ковш. После обработки металла на ней ковш с металлом транспортируется и устанавливается разливочным краном на подъемно – поворотный стенд слябовой машины непрерывного литья заготовок №2, на которой осуществляется навешивание гидроцилиндра для управления шиберным затвором.

Поворотный стенд поворачивает сталеразливочный ковш на 180° и устанавливает его над промежуточным ковшом в позицию разливки. Промежуточный ковш емкостью 25 т является промежуточной емкостью между сталеразливочным ковшом и кристаллизатором машины непрерывного литья заготовок. Он позволяет проводить разливку с регулируемой скоростью подачи металла в кристаллизатор и осуществить замену сталеразливочного ковша при разливке металла способом «плавка на плавку». Разливка металла ведется через погружную трубу манипулятора и под защитой шлакообразующей смеси. В течение всей разливки в погружную трубу подают инертный газ.

Основные технические характеристики МНЛЗ № 1,2 приведены в таблице 6.

На МНЛЗ №2 поддержание уровня металла в кристаллизаторе и поддержка режима вторичного охлаждения сляба производится автоматически, в зависимости от скорости разливки, температуры металла и марки разливаемой стали. На машине газовой резки осуществляется резка сляба на длины не менее 3,9 метров. Для получения слябов длиной 1,3 ÷ 2,6 м производится их вторичная резка в хвостовой части МНЛЗ №2.

В таблице 5 представлены основные характеристики МНЛЗ №1 и 2 SMS Demag.

 

Таблица 5 – Основные характеристики МНЛЗ №1,2 SMS Demag

Наименование	МНЛЗ №1	МНЛЗ №2
Назначение	Производство литых блюмов, круглой заготовки	Производство литых слябов
Количество ручьев, шт		–
Вид установки	Радиальная	–
Радиус криволинейный, м	R1=12,0; R2=13,8; R3=19,2; R4=37,0	–
Количество пунктов выпрямления заготовки		–
Расстояние между ручьями, мм	1 700	–
Разливаемые форматы и скорость разливки, м/мин:
−d 430мм	макс. 0,5	–
−d 540мм	макс. 0,35	–
−d 600мм	макс. 0,25	–
−330 х 470 мм	макс. 0,6	–
Скорость установки, м/мин:
−скорость разливки	макс. 2,0	–
−ввод затравки	4,0	–
Поворотный стенд	Приемка ковша с двумя несущими рычагами и устройством взвешивания	–
Регулирование с помощью стопоров	Гидравлическое	–
Кристаллизатор:
−вид кристаллизатора	Трубчатый, с 3 обоймами нижних роликов и 4 уровнями струйного охлаждения	–
−длина кристаллизатора, мм		–
−измерение уровня металла в кристаллизаторе	Радиоактивный (С060)	–
−механизм качания кристаллизатора	Резонансный с гидравлическим приводом	–
−амплитуда движения кристаллизатора, мм	+/–1,0 – +/–6,0	–
−частота движения, шагов/мин	20-300 (в зависимости от амплитуды качания кристаллизатора)	–
−электромагнитная система перемешивания	Ротационная мешалка кристаллизатора (1 мешалка для всех форматов)	–
Количество тянуще-правильных машин, ручей		–
Тянуще – правильная машина	Рама станины	–
Гидронажимное устройство	Гидравлическая настройка давления, затравка/отливаемая заготовка	–
Продолжение таблицы 5
Охлаждение кристаллизатора	Закрытый водяной контур	–
Охлаждение машины	Закрытые и открытые водяные контуры	–
Система затравки	Цепная затравка через тянущеправильное устройство	–
Рез слитка	Машина газовой резки/ручей	–
Измерение длины ручья	Измерит ролик/ручей	–
Рольганг машины газовой резки	Перемещаемые ролики	–
Клеймение блюмов	Клеймовочная машина	–
Транспортировка блюмов	По рольгангу для уборки. Поперечный шлеппер и сборная решетка	–
Проектная мощность, тыс. т/год	круглая товарная заготовка – 300 литые блюмы – 700
Тип машины	–	Вертикальная с изгибом слитка (6 точек изгиба и 4 точки правки)
Вес плавки, т	–
Количество ручьев	–
Радиусы изгиба, м	–	R1=60 – R6=11
Радиусы выпрямления, м	–	R1=10,5 – R10=33
Металлургическая длина, м	–	30,305
Количество секций на ручей (включая секцию «0»)	–
Кристаллизатор	–	Прямой кристаллизатор, длина 900 мм
Скорость машины, м/мин	–	0,25-2,0
Макс скорость разливки, м/мин	–	макс 1,6
Скорость ввода затравки, м/мин	–	ок. 4,0
Подготовительное время, мин	–
Ширина слябов, мм	–	1 200
Толщина слябов, мм	–	190-270
Длина слябов, мм: – первичные слябы – вторичные слябы	– –	3 900-5 200 1 300-2 600
Высота пола цеха	–	–
Высота верхней кромки рольганга, мм	–
Высота разливочной площадки, м	–	+ 12,700
−толщина сляба 190мм	–	1,25-1,6
−толщина сляба 270мм	–	0,9-1,1

Заключение

Доменный процесс определяется тепловыми, химическими, газодинамическими, механическими явлениями, протекающими в печи. Доменная печь как объект управления очень сложна, очень сложно изучить все параметры доменной печи как объекта управления, поэтом управление доменными процессами осуществляется исходя из многолетнего опыта специалистов доменного производства. В комплексе управлений технологическими процессами можно выделить следующие подсистемы: шихтовки и шихтоподачи, теплового режима, распределения газового потока, хода доменной печи. Подсистема управления шихтовки и шихтоподачи решает следующие основные задачи: расчёт шихты для доменной плавки из данных материалов, управление набором, взвешиванием и доставкой материала на колошник, управление загрузкой материалов в доменную печь.Управление тепловым режимом обеспечивает управление тепловыми процессами в верхней и нижней частях доменной печи. Управление распределением газового потока включает в себя управление распределением дутья и природного газа по фурмам, а также управление распределением материалов на колошнике. Управление ходом доменной печи обеспечивает управление одновременного схода столба шихтовых материалов.Электросталеплавильный цех, обеспечивает непрерывно литыми заготовками листопрокатный цех №1, а также заготовками-слитками (в изложницы) сортопрокатный цех комбината.Основной технологический маршрут изготовления продукции: подготовка шихты –> расплавление в дуговых сталеплавильных печах –> внепечная обработка стали (доводка до заданного марочного состава примесных и легирующих компонентов) на установках печь-ковш –> разливка стали и порезка на слябы по основному маршруту в машинах непрерывного литья заготовок либо разливка в изложницы. По характеру производство является серийным. Вопросы для защиты отчета.

1.Назовите основные отделения доменного цеха

2. Опише устройство доменной печи………………..…………

1.1.2 Литейный двор доменной печи………………..……………….…………..24

1.1.3 Подача и нагрев дутья………………..……………….…………………….31

1.1.4 Продукты доменной плавки

2 Электросталеплавильный цех………………..……………….………………………47

2.1 Схема подготовки производства в цехе………………..……………….…...48

2.2 Организация ремонтов печей………………..……………….………………56

2.3 Технология выплавки основных марок стали в ДСП………………..……..60

2.4 Интенсификация выплавки стали в ДСП………………..……………….….69

2.5 Обработка стали на участке ковш-печь………………..……………….……71

2.6 Разливочное отделение (разливка в слитки) ………………..………………79

2.6.1 Оборудование для разливки стали………………..……………….……….83

 

2.7 Непрерывная разливка стали………………..……………….……………….91

Список использованных источников Авдеев В.А., Друян В.М., Кудрин Б.И. Основы проектирования металлургических цехов. - Справочник. М.: Интермет-Инжиниринг, 2002

Краткий справочник металлурга. Часть 1. – М.: Промсырьеимпорт, 1970

Кривандин В.А., Марков Б.Л. "Металлургические печи"Металлургия чугуна / Вегман Е.Ф.,Жеребин Б.Н.,Похвиерев А.Н. и др – М.: Металлургия, 1989 Отчеты по заводским научно-исследовательским работамПоволоцкий Д.Я., В.А. Кудрин и др. «Внепечная обработка стали». М.: МИСиС, 1995Полтавец В.В. Доменное производство.-М.:Металлургия, 1972Технологическая инструкция по производству чугуна. ТИ-13657842-Д-01-2006Технологические инструкции по выплавки стали в ДСПТехнологическая инструкция «Разливка стали на слябовой машине непрерывного литья заготовок»Технологическая инструкция «Разливка стали на 4-ручьевой машин непрерывного литья заготовок круглого и прямоугольного сечения»Технологическая инструкция «Разливка стали в изложницы» Целиков А.И., Полухин П.И., Зюзин В.И. и др. «Машины и агрегаты металлургических заводов». М.: Металлургия, 1978