Меню

Стопора для разливки стали

Стопора для разливки стали

Стопорное устройство сталеразливочного ковша

Это устройство состоит из стопора, вилки, направляющей трубы, в которой перемещается ползун. У правильно подготовленного ковша стопорное устройство при разливке стали обеспечивает: а) плавное и быстрое поднимание и опускание стопора; б) полное перекрытие струи в процессе перемещения ковша; в) плотную, ровную, без перекосов вытекающую струю.

Стопорное устройство позволяет выполнять разливку как вручную с помощью рычага, так и с использованием дистанционного управления (гидравлического или электрического) .

Стопор состоит из металлического стержня, футерованного огнеупорными трубками. В нижней части металлический стержень защищен огнеупорной пробкой, которая крепится к нему с помощью резьбы (рис. 78, а) или анкерным болтом (рис. 78,6). Наиболее простое и надежное крепление достигается при червячной резьбе.

Для ковшей большой емкости (480—500 т) и промежуточных ковшей стопорные стержни изготовляют пустотелыми с внутренним воздушным охлаждением, а стопорные трубки делают из вьгсокоглииоземнстого шамота (рис. 79).

Наиболее распространены гидравлические устройства. Устройство состоит из индивидуальной насосной станции, гидравлических цилиндров, соединительной гидроарматуры и переносного кнопочного пульта, при помощи которого разливщик управляет стопорами. Насосную станцию устанавливают либо в кабине машиниста мостового крана, либо на металлоконструкции крана.

Рис. 78. Способы крепления пробок к стержню стопора;
1—стержень; 2—стопорная трубка; 3—анкерный болт с клином; 4 — пробка

Рис. 79. Воздухоохлаждаемый стопор:
1 — наружная труба стержня; 2 —внутренняя труба для подаода воздуха;
3 — стопорная трубка; 4— пробка; 5 — отверстие для воздуха

Источник

Особенности освоения стопорной разливки стали в условиях сортовой МНЛЗ

В практике непрерывной разливки стали особое функциональное значение имеет технология и оборудование дозирования металла, вытекающего из промковша в кристаллизатор. При этом технологи стремятся обеспечить определенный удельный расход стали (в соответствии со скоростью вытягивания заготовки), максимально компактную поверхность струи, а также ее защиту от вторичного окисления.

Наибольшее распространение в современных МНЛЗ получил способ дозирования с помощью системы «стопор-моноблок» – «стакан-дозатор», обеспечивающий высокую стабильность процесса литья [1, 332, 333]. Спецификой работы этой системы для высокопроизводительных сортовых МНЛЗ является необходимость обеспечения стабильного расхода стали в течение длительного периода времени.

Стопор-моноблок (рисунок 4.9) является важной функциональной частью промковша МНЛЗ, обеспечивающей дозированную подачу стали в кристаллизаторы, перекрытие канала стакана-дозатора в случае технологической необходимости, подачу аргона в струю стали и пр. [334, 335].

Рисунок 4.9 – Стопор-моноблок в разрезе

Точный расчет геометрии головки стопора-моноблока является крайне важным с точки зрения стабильности дозирования металла в течение длительного времени. Особенно это становится актуальным при использовании автоматических систем поддержания уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ. Основные виды нагрузок, действию которых подвергается стопор при разливке, можно сгруппировать следующим образом [1]:

  • термические напряжения, связанные с термоударом в момент начала разливки (заполнение промковша жидкой сталью) и неравномерностью нагрева той части стопора, которая погружена в сталь, и частью стопора, расположенной над жидкой ванной;
  • изгибающие нагрузки, связанные с действием выталкивающей силы при погружении стопора в жидкую сталь, а также возникающие при закрывании отверстия стакана-дозатора стопором (при условии отклонения оси стопора от вертикали);
  • эрозионный износ стопора в зоне шлакового пояса, вызывающий уменьшение площади его поперечного сечения и снижающий общую прочность цилиндрической части;
  • виброударные нагрузки, связанные с некоторым вибрированием стопора в процессе разливки стали, что обусловлено условиями истечения металла через отверстие стакана-дозатора;
  • нагрузки, связанные с изменением давления газа во внутренней полости стопора вследствие неравномерной (или прекращения) подачи аргона, инжектируемого в сталь.

Наибольшее распространение на практике получила схема крепления стопора-моноблока с исполнительной штангой посредством впрессовываемой в тело стопора металлической или керамической гайки. При монтаже стопора стальная штанга вкручивается в гайку, расположенную в стопоре, а затем дополнительно фиксируется внешней гайкой. Такая схема обеспечивает быстрое и надежное соединение стопора и стальной штанги.

Важной конструктивной особенностью стопоров-моноблоков является наличие технологической возможности вдувания аргона в струю металла в процессе разливки. Вдувание аргона через стопор-моноблок используется в качестве технологического приема, обеспечивающего стабилизацию процессов истечения металла из промковша в кристаллизатор, уменьшение эффекта зарастания («клоггинга») оксидами алюминия внутренней полости стакана-дозатора и погружного стакана вследствие их флотации, а также управление глубиной проникновения струи стали в жидкую ванну кристаллизатора. Для инжектирования аргона в головке стопора предусматривается либо сквозное отверстие диаметром 5-7 мм, либо устанавливается газопроницаемая пробка. Газопроницаемая пробка служит как бы защитным элементом, предотвращающим проникновение жидкого металла во внутреннюю полость стопора в случае несанкционированного прекращения подачи аргона. Кроме того, при использовании такой пробки удается обеспечить инжекцию в виде более мелких пузырьков аргона.

Наиболее уязвимым местом при разрушении стопора на практике является его головка, подвергающаяся механическому износу и эрозии вследствие химических реакций [336]. Поэтому на практике головка стопора выполняется из более прочного материала либо на основе смеси оксида магния и графита на углеродной связке, либо на основе смеси оксида алюминия и графита с добавками диоксида циркония на углеродной связке. Оба эти материала вполне совместимы с материалом основного тела стопора и поэтому прессуются совместно.

Стакан-дозатор (рисунок 4.10), устанавливаемый в днище промковша, обеспечивает истечение стали и формирование компактной струи.

Рисунок 4.10 – Стакан-дозатор

Стойкость стакана-дозатора, полученного методом изостатического прессования, определяется общей прочностью материала, препятствующей его разрушению в процессе разливки, локальным разрушением стакана-дозатора в зоне его контакта с головкой стопора, скалыванием материала в месте контакта с погружным стаканом и скоростью зарастания его внутренней полости неметаллическими и шлаковыми включениями. Кроме того, при частой замене погружного стакана может происходить частичное разрушение (скалывание) нижней части стакана-дозатора, которая может быть выполнена как плоской (при стыковке «конус в конус», так и сферической при стыковке «сфера в сферу»). В этом случае происходит свободный подсос воздуха во внутреннюю полость погружного стакана, что значительно повышает интенсивность вторичного окисления струи стали и разрушает материал изделия.

Аналогично погружным стаканам уменьшение скорости зарастания внутренней полости стакана-дозатора может быть достигнуто с использованием специального керамического «антиклоггингового» покрытия, связывающего тугоплавкие оксиды алюминия, оседающие на поверхности стакана-дозатора, в легкоплавкие соединения. Установлено, что такое покрытие в 2-3 раза повышает длительность работы погружного стакана без промываний кислородом [337].

Для успешного проведения разливок в режиме, когда уровень металла в кристаллизаторе поддерживается стопорным механизмом, высокие требования предъявляются как к кинематике стопора, так и к системе автоматики. Это связано, в первую очередь, с высокими скоростями разливки, характерными для заготовок малых сечений, получаемых на сортовой МНЛЗ.

Система автоматического регулирования стопором должна обеспечивать автоматический запуск машины (подсистема «быстрый старт») и автоматическое поддержание заданного уровня металла в кристаллизаторе в режиме разливки. Для обеспечения требуемого быстродействия, привод стопорного механизма выполняется гидравлическим с пропорциональным регулированием. Контроль уровня металла в кристаллизаторе осуществляется изотопным датчиком, а информация о перемещении стопора формируется датчиком линейного перемещения штока гидроцилиндра стопорного механизма. Структурная схема системы управления стопорным механизмом промковша для сортовой МНЛЗ ПАО «ЕМЗ» (рисунок 4.11) представляет собой двухконтурную систему подчиненного регулирования с внутренним контуром регулирования положения стопора и внешним контуром, замкнутым обратной связью по сигналу об уровне металла в кристаллизаторе. Регулятор контура положения стопора выполнен пропорциональным, а регулятор уровня металла в кристаллизаторе – пропорционально-интегрально-дифференциальным (PID – регулятор).

Рисунок 4.11 – Структурная схема системы управления стопорным механизмом промковша

В основу автоматического управления системой набора и поддержания уровня металла в кристаллизаторе положено математическое моделирование процесса быстрого старта МНЛЗ. Автоматический запуск системы осуществляется в режиме, когда внешний контур регулирования отключен, а задание на перемещение стопора формируется из так называемой таблицы «быстрого старта». В этой таблице содержится информация о требуемом положении стопора при заполнении кристаллизатора металлом в функции времени от начала процесса. При достижении уровнем металла 15-20% рабочей зоны изотопного датчика, подключается внешний контур регулирования, и дальнейшее наполнение кристаллизатора и поддержание требуемого уровня в процессе разливки происходит под управлением внешнего PID–регулятора уровня металла в кристаллизаторе.

Математическая модель позволяет отработать методику наладки как отдельных регуляторов, так и системы управления в целом. Следует отметить, что принятые допущения при разработке модели и неточности при определении параметров объекта регулирования позволили получить качественное математическое описание системы регулирования. В процессе наладки были уточнены лишь предварительно заданные количественные величины настроечных коэффициентов.

Читайте также:  Чем сверлить сталь 9хс

В ходе настройки системы управления был проведен ряд экспериментальных разливок с различной серийностью на разных ручьях. Установлено, что в процессе разливки в нештатных (критических) режимах возможен перевод ручья на ручное управление стопором. Показано, что при дальнейшем переходе к автоматическому регулированию для дискретных регуляторов необходимо формировать начальные условия, соответствующие текущему состоянию объекта регулирования. Преимуществами такой автоматической системы разливки следует считать обеспечение высокой степени стабильности процесса литья при возможности оперативного регулирования расхода стали за счет изменения положения стопора-моноблока.

Разработанное и проверенное посредствам моделирования математическое описание системы автоматического управления стопорным механизмом и подсистемы «быстрый старт» успешно прошло отладку и опытно-промышленное опробование на контроллерах МНЛЗ-2 ПАО «ЕМЗ». На рисунке 4.12 приведены экранные копии системы управления и визуализации. Настроечные параметры системы заложены программно и в экранных копиях не отображаются.

Рисунок 4.12 – Структура системы регулирования стопорным механизмом

Источник

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

Ковш, в который выпускают металл из сталеплавильного агрегата после окончания плавки, служит для разливки ста­ли в изложницы или на установках непрерывной разливки, а в последние годы зачастую и для проводимой перед разлив­кой внепечной обработки жидкого металла.

На рис. 156 показан сталеразливочный ковш, оборудован­ный двумя стопорами 4 (двухстопорный ковш); часто приме­няют также одностопорные ковши. Ковш представляет собой выполненный из стальных листов футерованный сосуд, имею­щий форму усеченного конуса, расширяющегося кверху. Кожух ковша изготавливают сварным из стальных листов толщиной до 30 мм. К кожуху крепят две цапфы 1, для чего служит привариваемый к кожуху снаружи цапфовый пояс из двух кольцевых ребер 5 и двух групп поперечных и продольных ребер жесткости 2. За цапфы ковш захватывают крюками мос­тового крана, который транспортирует ковш и удерживает его над изложницами во время разливки.

Вместимость ковшей по массе жидкой стали изменяется в
пределах от 5 до 480 т. Ковши, предназначенные только для
разливки, должны помимо жидкой стали вмещать немного
(2—3 % от массы жидкой стали)
сливаемого из печи шлака, ко­
торый предохраняет металл от
быстрого охлаждения во время
разливки. Лишний шлак, попа­
дающий в ковш из печи, выте­
кает через носок 3 (рис.156).
Основные размеры некоторых
ковшей приведены в табл. 12.
Отношение диаметра кожуха к
высоте находится в пределах 2 /
0,75—0,90; конусность стен
составляет 3—3,5 %. ‘

Размеры сталеразлавочных ковшейi

Значение параметра для разной емкости ковша, т
Параметр
Высота, м Верхний диаметр, м Масса порожнего ковша, т 1,83 1,65 5,5 2,8 2,6 23 3,4 3,2 30 4,0 3,7 43 4,9 4,0 48 5,3 4,8 86 5,5 5,2 110 5,8 5,4 136

При внепечной обработке стали объем ковша должен быть несколько большим в связи с возможным бурлением и вспени­ванием металла в процессе обработки; над уровнем металла в ковше необходим свободный объем высотой 300-500 мм.

Для разливки стали из ковша по изложницам служит ста­кан со стопором или шиберным (скользящим) затвором.

Стакан и стопор. Стакан, через который жидкая сталь вытекает из ковша, вставляют в днище ковша в специальный гнездовой кирпич (см. рис.157, 6, в); 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. Наибольшее распространение получили стаканы из магнезита и шамота. В ковшах большой емкости применяют магнезитовые стаканы, так как в процессе раз­ливки они размываются металлом медленнее шамотных. В больших ковшах применяют сужающиеся книзу стаканы, кото­рые устанавливают изнутри ковша (см. рис. 157, в), в ма­лых ковшах — сужающиеся кверху, которые вставляют и зак­репляют с помощью упорной шайбы снаружи ковша (см. рис.157, б).

Стопор служит для закрывания и открывания отверстия стакана. Он представляет собой (см. рис. 157, в) металли­ческий стержень диаметром 40-60 мм, защищенный от воздей­ствия жидкой стали и шлака шамотными трубками (катушка­ми). Нижний конец стержня имеет нарезку, на которую на­винчивают огнеупорную пробку 15 (см. рис. 157, в) обычно из высокоглиноземистого шамота. При длительной разливке

Рис. 157. Стопорный механизм (а) и установка в сталеразливочном ковше (б, в):

1 — стопор; 2 — вилка; 3 — пол­зун; 4 — направляющая; 5 — рычаг; 6 — пружина; 7,8 — арматурный и рабочий слои футеровки соответст­венно; 9 — стакан; 10 — футеровка дна ковша; 11 — гнездовой кирпич; 12 — упорная шайба; 13 — стер­жень; 14 — шамотная трубка; 75 — пробка

стержень стопора теряет прочность и может изгибаться, по­этому иногда применяют воздухоохлаждаемые стопоры. В этом случае стержень стопора делают полым; в полость вставляют трубку, через которую подают сжатый воздух. Двухстопорные ковши (см. рис. 156) применяют при разливке сверху; одно­временное наполнение двух изложниц позволяет существенно сократить длительность разливки.

Для подъема и опускания стопора служит стопорный ры­чажный механизм (см. рис.157, а). Ползун с вилкой и за­крепленным в ней стопором перемещают с помощью рычага 5 вручную, а иногда дистанционно посредством гидравлическо­го или механического привода.

Стакан и стопор служат одну разливку, после чего их заменяют. Перед установкой в ковш набранный стопор тща­тельно просушивают.

Шиберный затвор крепят к кожуху днища ковша под разли­вочным стаканом, вставляемым с наружной стороны ковша.

Одна из конструкций шиберного затвора показана на рис.158. Он включает неподвижный корпус 9 с вмонтирован­ной в него огнеупорной плитой 3, подвижный шибер 8, с вмонтированными огнеупорной плитой 4 и стаканом-коллек­тором 5 и рамку 7, скрепленную прижимными болтами с кор­пусом. Рамка направляет движение шибера и прижимает его к корпусу 9, тем самым прижимая огнеупорные плиты друг к другу; силу прижатия можно регулировать, вращая гайки прижимных болтов1 В огнеупорных плитах имеется круглое отверстие; когда плиты расположены так, что отверстия в

Рис. 158. Шиберный затвор в открытом (а) и закрытом (б) положении: / — гнездовой кирпич; 2 — разливочный стакан; 3 — неподвижная огнеупорная плита; 4 — подвижная огнеупорная плита; 5 — стакан-коллектор; 6 — шток гид­роцилиндра; 7 — направляющая рамка; 8 — подвижный шибер; 9 — неподвижный корпус

них совпадают, сталь вытекает из ковша; сдвинув нижнюю плиту прерывают струю. Перемещение шибера с огнеупорной плитой осуществляют с помощью гидроцилиндра, управление которым дистанционное. Стакан-коллектор 5 формирует выте­кающую из ковша струю стали.

Плиты обычно выполняют бикерамическими — основу ее, например, составляет спеченный магнезит, а рабочий кон­тактный слой сделан из плавленого магнезита; для изготов­ления плит применяют корунд и другие огнеупоры. Поверх­ность скольжения плит пришлифовывают и смазывают (напри­мер, графито-смоляной смазкой). Шиберный затвор устанав­ливают на ковш в собранном виде; его собирают в специали­зированном отделении цеха. Затвор служит без замены от одной до трех плавок, чаще его заменяют после каждой раз­ливки. В ряде цехов ковш оборудуют двумя шиберными затво­рами; после разливки плавки через первый затвор ковш сра­зу подают под следующую плавку, которую разливают через второй затвор, что исключает длительную операцию подго­товки ковша к каждой второй из разливаемых плавок.

Иногда применяют поворотные затворы, в которых совме­щение отверстий в огнеупорных плитах достигают путем вра­щения нижней плиты.

Шиберный затвор работает в менее тяжелых условиях, чем стопор (стопор находится в объеме жидкой стали), и поэтому более надежен в эксплуатации. Это особенно важно в связи с широким внедрением в последние годы внепечного

рафинирования стали в ковше; при рафинировании возрастает продолжительность пребывания стали в ковше и стопор под­вергается воздействию активных по отношению к огнеупорам шлаков и рафинирующих добавок.

Футеровка стале разливочных ковшей

Футеровка ковша может быть из формованных огнеупоров (кирпичей) либо монолитной из огнеупорных масс.

Ковши для разливки без внепечной обработки. Такие ков­ши в течение десятилетий футеруют шамотным кирпичом, в последние годы все шире внедряют монолитную футеровку из масс на основе Si02.

Футеровка из шамотного кирпича. Футеровку стен ковша делают (рис. 157, а) из двух слоев: арматурного слоя кир­пича, примыкающего к кожуху, и рабочего, соприкасающегося с жидким металлом и шлаком; днище ковша выкладывают кир­пичом в три-пять рядов. Толщину футеровки стен в нижней части ковша делают большей, чем в верхней, так как здесь она более длительное время находится под воздействием жидкого металла. Эта толщина достигает 350 мм.

Читайте также:  Марка стали лезвия xc90 или sandvik 12c27

Арматурный слой футеровки служит 12—18 мес. Рабочий слой изнашивается и его заменяют через 10—19 плавок, вы­полняя кладку вручную (в течение 4—8 ч). После выкладки нового рабочего слоя футеровку просушивают в течение 6-20 ч, нагревая докрасна горелками. Расход ковшевого кирпича составляет 5—12 кг/т стали.

Монолитная футеровка. Арматурный слой и днище в этом случае выкладывают из шамотного кирпича, а рабочий слой выполняют монолитным из огнеупорной массы на основе Si02.

По способу изготовления различают набивные и наливные монолитные футеровки. Для набивной футеровки на отечест­венных заводах обычно применяют кварцеглинистую смесь, содержащую > 91 % Si02 и 5-8 % А12Оэ с добавкой 7-9 % влаги и 0,5—2 % связующих (ортофосфорной кислоты, суль­фитно-спиртовой барды). Массу набивают между шаблоном и арматурным слоем кирпича с помощью пескометных или трам­бовочных машин; набивка большегрузного ковша длится 30—40 мин, в то время как выкладка рабочего слоя шамотным кирпичом продолжается около 8 ч.

Наливную футеровку получают заливкой жидкоподвижной самотвердеющей смеси в зазор между шаблоном и арматурной

кладкой ковша. Основу смеси составляет песок, к которому добавляют связующее — водный раствор жидкого стекла (до 25 % от массы песка), отвердитель — шлак феррохромового производства (2-6 %), обеспечивающий быстрое затвердева­ние смеси, и иногда пенообразующие добавки (ПАВ) для по­вышения текучести смеси.

Наливка футеровки длится около часа, твердение массы

1 ч. После изготовления набивного или наливного слоя ковш сушат в течение 8—16 ч. Стойкость монолитной футе­ровки составляет 10—20 плавок. 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.

Ковши для разливки и внепечной обработки оборудованы шиберными затворами и иногда имеют в футеровке днища вставки из пористых огнеупоров для подачи в металл нейтральных газов. При внепечной обработке жидкой стали условия службы футеровки ковша ухудшаются в связи с боль­шей температурой металла, значительным увеличением дли­тельности его пребывания в ковше, активным перемешиванием металла и наличием при этом основного шлака; зачастую в металл также вдувают агрессивные по отношению к футеровке добавки. В этих условиях стойкость шамотной и монолитной кремнеземистой футеровки оказалась низкой; кроме того, не обеспечивалось высокое качество металла вследствие по­ступления в него кислорода из восстанавливаемых оксидов футеровки.

Поэтому в цехах с внепечной обработкой стали исполь­зуют основную и высокоглиноземистую футеровку ковшей. В качестве последней на отечественных заводах применяют муллитокорунд, основными составляющими которого являются А12Оэ (

70 %) и SiOz, футеровку делают как из кирпичей, так и монолитной. Для изготовления основной футеровки на отечественных и зарубежных заводах применяются или нахо­дятся в стадии опробования и внедрения много различных материалов: магнезитохромит, подвергнутые термообработке и без нее изделия из смолодоломитомагнезита и смоломагне-зита, обожженные изделия на основе доломита, безобжиговые магнезитоуглеродистые изделия и др.; некоторые из них используются как набивные массы.

Основная и высокоглиноземистая футеровки более дороги, обладают низкой термостойкостью и высокой теплопровод­ностью. Поэтому для предотвращения растрескивания футе­ровки при колебаниях ее температуры (нагрев в момент пре-иывания стали в ковше и охлаждение при подготовке ковша к следующей разливке), а также с целью предотвращения силь­ного охлаждения жидкой стали в ковше при выпуске и раз­ливке применяется так называемая высокотемпературная жсплуатация таких ковшей. Она заключается в том, что после окончания кладки футеровки, ее нагревают до

1100 °С горелкой, ковш подают под разливку и затем при дальнейшей эксплуатации ковша не допускают снижения тем­пературы футеровки ниже 800 °С. При этом после каждой разливки ковш ставят на стенд, оборудованный манипулято­ром для замены шиберных затворов, накрывают футерованной крышкой и обогревают горелкой до подачи под разливку сле­дующей плавки. Для уменьшения охлаждения ковш также на­крывают футерованной крышкой при ожидании выпуска металла из печи и во время разливки.

Стойкость футеровки при горячей эксплуатации ковшей достигает на отечественных заводах 40—50 плавок, на неко­торых зарубежных заводах она доведена до 140 плавок.

Промежуточные ковши и воронки применяют при разливке спо­койной стали сверху для уменьшения разбрызгивания струи металла при ее ударе о дно изложницы, что позволяет

уменьшить количество плен
на слитках. Многостопорные
промежуточные ковши (рис.
159) используют также для
одновременной отливки

к верху нескольких слитков.

Рис. 159. Промежуточный ковш для одновременной от­ливки четырех слитков

Ковш имеет стальной ко­жух и футерован изнутри шамотным кирпичом. В днише установлен один или не­сколько стаканов, снабжен-

ных стопорами. Для уменьшения теплопотерь ковш накрывают футерованной крышкой. Емкость промежуточных ковшей дости­гает 35 т.

Промежуточная воронка (см. рис. 149, б) имеет металли­ческий кожух, который футеруют огнеупорной массой из ша­мотного порошка и огнеупорной глины на жидком стекле с добавкой графита; в нижней части воронки устанавливают разливочный стакан диаметром от 18 до 40 мм. Воронки либо устанавливают на прибыльную часть изложницы, либо подве­шивают к сталеразливочному ковшу.

Торкретирование футеровки ковшей

Торкретирование — это нанесение огнеупорной массы на внутреннюю поверхность футеровки ковша. Обычно торкрети­руют изношенные участки футеровки.

Торкрет-покрытие должно прочно сцепляться с рабочей поверхностью футеровки, а при попадании в ковш металла сплавляться с ней, образуя единое целое.

Благодаря торкретированию повышается стойкость футе­ровки ковша и снижается расход ковшевых огнеупоров.

На отечественных заводах используют преимущественно полусухое торкретирование, при котором торкрет-установка через сопло с помощью сжатого воздуха наносит на футеров­ку огнеупорную массу с влажностью 8—15 %; при этом огне­упорный порошок смешивается с водой в сопле установки. Футеровка ковша перед торкретированием должна иметь тем­пературу в пределах 60—180°С.

Торкретирование осуществляют последовательным нанесе­нием нескольких слоев толщиной по 5—10 мм до получения общего слоя требуемой толщины.

На отечественных металлургических предприятиях наибо­лее широко используют массы на основе шамота с добавкой 8—10% глины и связующих (жидкое стекло, видный раствор алюмохромфосфата). После окончания торкретирования футе­ровку ковша сушат с помощью газовой горелки в течение 2-4 ч.

Стойкость нанесенного при торкретировании огнеупорного слоя составляет 2—6 разливок, после чего торкретирование нужно повторять.

Изложницы и прочее оборудование

Изложницы обычно отливают из ваграночного чугуна следую­щего состава, %: 3,3-4,0 С; 0,9-2,2 Si; 0,4-4,0 Мп;

, т.е. величина отношения высоты слитка (до прибыльной части) к среднему диаметру. Увеличение значения H/D, т.е. уменьшение сечения слитка, позволяет увеличивать производительность прокатных станов, а также сокращать длительность затвердевания слитка, что способ­ствует уменьшению ликвации. Однако увеличение этого отно­шения вызывает увеличение осевой рыхлости и повышает склонность к образованию продольных трещин вследствие возрастания ферростатического давления на корочку крис­таллизующегося слитка. Оптимальная величина отношения H/D установлена на основании многолетней практики и состав­ляет для слитков спокойной углеродистой стали 3,0—3,5, а для легированной и качественной углеродистой стали 2,5—3,3. Вместе с тем, для слитков, сердцевина которых удаляется при последующем переделе, а также для слитков, прокатываемых на мелкие профили (диаметром ыть стационарными (рис. 163: а, б) и плавающими (рис. 163, в). Футеровка или теплоизоляционные вкладыши надста­вок замедляют охлаждение верха слитка, что способствует выводу сюда усадочной раковины.

Широко применяются стационарные надставки (см. рис. 163, а), имеющие чугунный корпус, футерованный изнутри

Гис. 163. Прибыльные надставки:

а, б — стационарные; в — плавающая; 1 — цапфа; 2 — футеровка надставки; 3 — каркас надставки; 4 — изложница; 5 — теплоизоляционный вкладыш; 6 — дере-шшая подставка

шамотным кирпичом или массой из шамотного порошка с огне­упорной глиной; на постоянный слой футеровки изнутри на­носят обмазку толщиной около 10 мм, обновляемую после каждой разливки. Для уменьшения теплоотдающей поверхнос­ти, облегчения снятия надставки со слитка и уменьшения расхода металла надставку сужают кверху; конусность сте­нок составляет 10—18 %. Масса прибыльной части и соответ­ственно величина головной обрези крупных слитков рядовой стали составляет при использовании таких надставок 12—16% общей массы слитка, а для мелких слитков и для слитков легированной стали она достигает 20 %.

Читайте также:  Почему выпускной коллектор делают из чугуна а не из стали

В последние годы расширяется применение стационарных надставок (см. рис. 163, б) с теплоизоляционными вклады­шами; они имеют стальной или чугунный корпус с вертикаль­ными стенками для удобства крепленя вкладышей, заменяемых после каждой разливки. Вкладыши изготавливают из песка с добавкой бумажных отходов, глины и связующих, из асбести­та со связующими и других материалов. В связи с низкой теплопроводностью вкладышей эти надставки по сравнению с футерованными имеют меньшие высоту и объем и при их использовании величина головной обрези слитков снижается на 2—5 %. На некоторых заводах при производстве рядовых сталей теплоизоляционные вкладыши устанавливают в верхнюю часть изложницы, что позволяет обойтись без прибыльных надставок.

При отливке крупных слитков применяют плавающие над­ставки (см. рис. 163, в). Нижнее основание такой надстав­ки входит в изложницу; до начала разливки надставку удер­живают на изложнице с помощью деревянных прокладок, кото­рые после наполнения изложницы металлом удаляют. Досто­инство этих надставок заключается в возможности их пере­мещения в изложнице вместе со слитком при его усадке, что исключает подвисание слитка и образование поперечных трещин.

Поддоны служат для установки 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.

Рис. 164. Поддоны для сифонной разливки стали: а — четырехместный; б — 60-местный

В поддонах для сифонной разливки (рис. 164) делают углубление в центре и расходящиеся от него открытые свер­ху каналы прямоугольного сечения для укладки сифонного кирпича. Если при разливке сверху применяют изложницы без дна, то в поддоне делают выемку, в которую укладывают сменный вкладыш из стали и иногда из огнеупорного кирпи­ча, предотвращающий размывание поддона струей металла.

При разливке сверху пррименяют поддоны, размер которых позволяет установить одну или две изложницы, при сифонной разливке двух-, четырех- и многоместные поддоны.

Расход поддонов составляет 0,1—1 % от массы разливае­мой стали.

Центровая служит для приемки металла из сталеразливоч-ного ковша. Она представляет собой (см. позицию 2 на рис. 150) чугунную или стальную футерованную изнутри тру­бу с расширением вверху и утолщением в нижней части для обеспечения ее устойчивости на поддоне. Центровые обычно делают разъемными из двух половинок для облегчения удале­ния литника и замены сифонного кирпича. Половинки скреп­ляют кольцами, клиньями и другими приспособлениями.

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. Раз­новидности сифонного шамотного кирпича представлены на рис. 165.

Рис. 165. Разновидности фонного кирпича

Звездочка 3, укладываемая в углубление в центре поддона под центровой, служит для распределения жидкого мета­лла по каналам поддона. Сталь из центровой поступа­ет через центральное отвер­стие звездочки 3 сверху и расходится через боковые отверстия по каналам поддо­на. Пролетный кирпич 4, ук­ладываемый в каналы поддо­на, служит для подвода жид­кой стали от звездочки 3 к концевому кирпичу 5, через боковое отверстие которого сталь поступает в изложни­цу, проходя стаканчик 6, устанавливаемый в дне из­ложницы. Центровые трубки 2 и воронки 1 служат для фу­теровки центровой. Для обеспечения плотности сочленения сифонные кирпичи делают замковыми (выступ каждого последующего кирпича должен входить в паз предыдущего). Величина диаметра отверстия в сифонных кирпичах, укладываемых в поддон, обычно составляет 30—50 мм; диаметр отверстия центровых труб равен 70—100 мм.

После разливки каждой плавки сифонный кирпич заменяют. Из каналов поддона и центровой удаляют сифонные кирпичи с застывшим в их каналах металлом (литниками), после чего в каналы поддона и центровой укладывают новые сифонные кир­пичи.

Подготовка оборудования к разливке

В современных сталеплавильных цехах сталь разливают в из­ложницы, установленные на тележках (железнодорожных плат­формах). Состав тележек с подготовленными изложницами пе­ред выпуском стали из печи подают в разливочный пролет сталеплавильного цеха, где и ведут разливку. После окон­чания разливки для предотвращения возникновения ликваци-

онных дефектов в затвердевающих слитках состав выдержива­ют в разливочном пролете без движения в течение 20—120 мин (в зависимости от массы слитка и марки разливаемой стали). Далее состав со слитками в изложницах вывозят из разливочного пролета, и он последовательно проходит ряд отделений, где разливочное оборудование готовят к следую­щей разливке: стрипперное отделение, где изложницы осво­бождают от слитков; участок охлаждения изложниц; отделе­ние чистки и смазки изложниц; цех подготовки составов. В последнем подготавливают прибыльные надставки, поддоны, центровые; на поддоны устанавливают изложницы и при необ­ходимости центровые, на изложницы для спокойной стали ставят прибыльные надставки, укладывают теплоизоляционные вкладыши. Собранный разливочный состав транспортируют от­сюда в разливочный пролет для очередной разливки.

§ 5. ТЕМПЕРАТУРА И СКОРОСТЬ РАЗЛИВКИ

Сталь, выпускаемая из печи, должна быть нагрета на 100-150 °С выше температуры плавления (температуры ликвидус 1Л). Последняя зависит от состава стали и может быть при­ближенно определена, °С, по формуле:

tл = 1539 — 79С — 12Si — 5Мп — 1,5Сг —

где С, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, Р, S — содержание элементов в стали, %.

Перегрев необходим для обеспечения нужной температуры стали при разливке, а также для компенсации потерь тепла за время выпуска, выдержки стали в ковше до начала раз­ливки, внепечной обработки, если она применяется и за время разливки, длительность которой для ковшей большой емкости может достигать 1—1,5 ч. Наиболее сильно сталь охлаждается при выпуске и в первые минуты выдержки в ков­ше, когда тепло расходуется на нагрев футеровки ковша; обычно за это время температура металла понижается на 30-60 °С.

Нормальной температурой начала разливки считают темпе­ратуру, превышающую температуру плавления стали на 90— 120 °С при сифонной разливке и на 70-110 °С при разливке сверху.

Чрезмерно высокая температура стали при разливке ведет к ухудшению качества слитка. Перегретая сталь дольше затвердевает в изложнице, поэтому в слитке сильнее разви­вается химическая неоднородность. Быстрая разливка горя­чего металла ведет к увеличению пораженности поверхности слитков продольными трещинами. С увеличением температуры возрастает также количество растворенных в стали вредных газов, что ухудшает свойства готового металла.

Разливка стали при слишком низкой температуре также нежелательна. Холодный металл более вязок, что затрудняет всплывание неметаллических включений в кристаллизующемся слитке и приводит к повышенному загрязнению стали неме­таллическими включениями. При затвердевании вязкого ме­талла ухудшается питание кристаллизующихся объемов слитка из прибыли, поэтому слитки получаются с повышенной осевой пористостью и рыхлостью. При сифонной разливке холодного металла на его поверхности в изложнице образуется короч­ка, завороты которой являются серьезным дефектом слитка.

Скорость разливки, так же как и температура разливае­мого металла, оказывает существенное влияние на качество слитка. Чрезмерно высокая скорость разливки ведет к уве­личению количества продольных трещин на поверхности слит­ка, а при разливке кипящей стали вызывает уменьшение тол­щины здоровой наружной корочки в слитке. Разливка с не­достаточной скоростью ведет к усиленному образованию и заворотам корочки, особенно при разливке стали сифоном.

По этим причинам скорость разливки обычно увязывают с температурой металла. Горячий металл следует разливать более медленно, холодный быстрее. Оптимальные температуры и скорости разливки подбирают опытным путем с учетом спо­соба разливки, массы слитка, состава и свойств стали (ее вязкости, склонности к образованию трещин, склонности к образованию окисленной корочки и др.).

Скорость разливки чаще всего характеризуют скоростью подъема стали в изложнице, которая находится в пределах 0,15—5 м/мин. Ее регулируют изменением диаметра разливоч­ного стакана, а также частичным перекрытием вытекающей из стакана струи с помощью стопора или шиберного затвора.

Скорость разливки сверху обычно выше, чем сифонной. Это объясняется необходимостью сократить общую длитель­ность разливки плавки, поскольку пропускная способность

разливочных пролетов сталеплавильных цехов обычно являет­ся недостаточной. При сифонной разливке благодаря одно­временному наполнению нескольких изложниц длительность разливки плавки оказывается небольшой даже при относи­тельно малой скорости подъема металла в изложнице; мень­шая же скорость разливки уменьшает вероятность образова­ния ряда дефектов в слитках.

Источник

Adblock
detector