§ 41. Оборудование машины непрерывного литья заготовок
В СССР на многих металлургических заводах работают различные машины непрерывного литья заготовок.
Самым крупным сталеплавильным цехом в мире с машинами непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) является кислородно-конверторный цех Ново-Липецкого металлургического завода, где вся сталь, выплавляемая в конверторах, разливается на машинах непрерывного литья в заготовки, направляемые в прокатные цехи. Здесь в трех разливочных пролетах здания отделения непрерывной разливки стали располагаются двухручьевые машины вертикального типа. Группа из трех МНЛЗ размещена в одном опускном колодце. Всего опускных колодцев два. Все оборудование машины (рис. 104) общей массой 6500 т располагается на площадках по вертикальной оси на 12 отметках, начиная с нижней -27,5 м до верхней +16,0 м, при этом одна сторона механизмов является жесткой, строго вертикальной стенкой.
Рис. 104. Схема
размещения основного оборудования
МНЛЗ
На отметке 16 м в разливочных пролетах находится рабочая площадка 3 для приема основных ковшей 1 с жидкой конверторной сталью и разливки ее в промежуточные ковши 2, откуда сталь поступает в кристаллизатор 4.
Разливочные пролеты обслуживаются мостовыми кранами грузоподъемностью 180/50т.
Система вторичного охлаждения 5 длиной 13,5 м состоит из шести пар отдельных секций, каждая из которых представляет собой стальную раму, несущую брусья или ролики. Все секции неподвижные и расположены со стороны выдачи слитков; их брусья и ролики образуют жесткую стенку, являющуюся основной вертикальной базой при выверке положения остальных элементов машин.
Тянущая клеть 7 установки шестивалковая. Три валка, расположенные со стороны выдачи слитков, стационарные. Они выравниваются заподлицо с жесткой стенкой путем установки прокладок.
Каждая подушка трех остальных валков, расположенных с другой стороны, присоединена к гидроцилиндру. Все шесть валков приводные, через шпиндели они присоединены к шестеренной клети и редуктору. Слиток расчленяют механическим газовым резаком 5 на мерные длины.
Подъемник для выдачи отрезанных слитков из колодца состоит из тележки, вертикальных, качающихся и наклонных путей 6, механизма подъема тележки и контргрузов. Грузоподъемность подъемника соответствует наибольшей массе слаба и составляет 4-5 т. Для питания многочисленных гидроцилиндров различных механизмов на отметке 2,0 м расположены насосно-аккумуляторные станции, предназначенные для каждой МНЛЗ.
Рис 105 . Промежуточный разливочный ковш
Промежуточные
ковши бывают различных конструкций. На
рис. 105 показан
промежуточный ковш емкостью 6 т, из
которого одновременно через
два стопора сталь разливают в
кристаллизаторы. Промежуточное
устройство
предназначено для более равномерной
подачи жидкого металла
в кристаллизатор, упорядочения его
струи, стабилизации температуры
металла, уменьшения его окисления и
количества 
неметаллических
включений.
Рис. 106. Затравка:
1 - надставка; 2-верхняняя часть надставки; 3-штанга затравки
Перед разливкой стали в кристаллизатор вводят затравку (рис. 106), имеющую вид двузубой вилки с расстоянием между осями зубьев, равным расстоянию между осями ручьев в машине. В верхней части зубьев имеются огцепляющиєся надставки. Поперечное сечение каждого зуба соответствует профилю отливаемого слитка, а хвостовая часть затравки имеет шестигранную форму. Общая длина затравки составляет 10 м.
При введении в кристаллизатор хвостовая шестигранная часть затравки удерживается среднеи частью профилированньїх валков (рис. 107,а), а зубья затравки направляются роликами вторичного охлаждения.
После прохождения затравки через тянущие клети включается специальная клеть для уборки затравок, которая служит также й для ввода затравки. Подошедшие концы слитков зажимаются бочкообразными частими профилированных валков тянущей клети (рис. 107, б). В этот момент механически отцепляются надставки зубьев, остающихся на слитках, а затравку, удерживаемую профилируеными валками уборочной клети, отводят в сторону при помощи гидравлического привода. Затравка остается в валках до следующей очередной разливки.
Успешная работа машины непрерывного литья заготовок зависит в значительной степени от конструкции кристаллизатора, являющегося важнейшим узлом машины. В нем формируется непрерывный слиток.
Рис. 107. Профилированные валки тянущей клети:
а – при прохождении затравки; б – при прохождении слитков
Кристаллизатор (рис. 108) представляет собой водоохлаждаемую изложницу, виутренняя рабочая поверхность которой подвержена истирающему действию затвердевающего слитка.
В СССР широкое применение получили кристаллизаторы с медными стенками. Кристаллизатор сабирается из четырех стенок, каждая из которых состоит из рабочей медной 2 й опорной (стальной или чугунной) пластини 1, соединекннх между собой шпильками. Толщина медной пластины не превышает 20 мм. Медные или стальные пластины имеют каналы для протока охлаждающей воды. Станки кристаллизатора собираются в особом корпусе, либо они соединяются между собой с помощью специальных болтов и стяжек. Автоматическая смазка рабочей поверхности кристаллизатора расплавленным парафином создает между слитком и стенками кристаллизатора газовую рубашку с восстановительной атмосферой, предохраняющую кристаллизатор от износа, а поверхность слитка от окисления.
Рис. 108. Поперечный разрез кристаллизатора для одновременной отливки двух слитков квадратного сечения:
1 – стальной литой корпус; 2 – цельнотянутая труба
Для предотвращения зависання слитка кристаллизатору сообщают возвратно-поступательное вертикальнеє движение с амплитудой колебаний 20-30 мм. Ход качання можно менять в пределах от 10 до 40мм. Для согласования скорости движения кристаллизатора со скоростью движения слитка злектродвигатель механизма качання (рис. 109) й тянущие клети подключены к одному мотор - генератору.
Рис. 109. Механизм качания кристаллизатора:
1 - кристаллизатор; 2 - качающаяся плита; 3 – кулачковий механизм; 4 - привод
Направление движения кристаллизатора изменяется кулачковым механизмом. Слиток вытягивается из кристаллизатора тянущими роликами клети (рис. 110).
В процессе разливки ролики обеспечивают расположенле оси слитка на технологической оси машини. Достигается зто при ломощи системм рнчагов, связанньїх между собой зубчатими секторами 4. Все валки 3 клети приводные. Поджим валков осуществляется пружинами. Слиток по выходе из тянущей клети поступает в газорезательную установку, где кислородно-ацетиленовьм резаком разделяется на мерине длины, а резак гидравлическим механизмом возвращается в исходное положение.
В кристаллизаторе затвердевает лишь наружная оболочка слитка.
Ниже кристаллизаторов расположена зона вторичного охлаждєния.
Основное требование, предьявляемое к системе вторичного охлаждєния, заключается в том, чтобы ее длина обеспечивала полное затвердевание заготовки до входа ее в тянущую клеть. В противном случае при обжатий слитка с незатвердевшей сердцевиной валками тянущей клети в сечении слитка образуются внутренние трещины.
В зоне вторичного охлаждения применяют форсунки различних типов. Чтобы предохранить грани слитков от вьгпучивания, а также чтобф центрировать их относительно оси машини и форсунки, устанавлвают системы поддерживающих роликов или брусьев.
На ряде установок слиток охлаждается водоохлаждаемыми экранами, окружающими все грани слитка. Экраны наиболее равномерно охлаждают поверхности слитка, однако при их использовании снижается теплоотвод, что приводит к некоторому углублению жидкой фазы в слитке и, следовательно, к удлинению зоны вторичного охлаждения и увеличению высоты всей установки.
При отливке на одной й той же установке слитков различного поперечного сечения стремятся к тому, чтобы конструкция системи вторичного охлаждєния обеспечивала возможность быстрой перестройки ее.
Весьма перспективным решением, являєтет разработанннй ВНИИметмашем проект совмещенного агрегата для непрерьгвного литья й прокатки в одном агрегате. Совмещенный агрегат предназначен для производства трубних заготовок диаметром 150 мм, длиной от 4,5 до 12 м из слитков диаметром 190 мм со скоростью вытягивания слитка до 1,6 м/мин.
Агрегат представляет собой четырехмашинную, четырехручьевую машину для непрерывного литья заготовок радиального типа, спарениую с четырьмя пятиклетьевнми нешрерьівннми прокатними станами (по одному стану на машину).
Жидкая сталь из ковшей, которые в процессе разливки висят на крюках крана, переливаются в два промежуточных ковша, установленных на самоходных тележках, снабженных механизмами подьема. Вторая пара ковшей находится в зто время на подогреве. Сталь из промежуточных ковшей переливается в четыре кристаллизатора, по числу ручьев машины. Процесе разливки и прокатки протекает в четырех параллельных самостоятельных нитках и, дойдя до холодильников, заготовки разветвляются на две противоположные сторонн.
Механизм качения кристаллизатора аксцентрикового типа обеспечивает качание по сикусоидальному закону с амплитудой 10- 30мм.
Металл из кристаллизатора етоступает в роликочфорсуночную зону вторичного охлаждения, пройдя ее в тянущеправильную машину и далее по рольгангу к маятниковим гидравлическим летучим ножницам усиляєм 5 МН (500 тс), .служащим для отрезки переднего конща й порезки слитка в случае аварии.
Кристаллизатор, ролики устройства вторичного охлаждения и тянущеправильная машина расположены по дуге окружности радиусом 10 м, а остальное оборудование - прямолинейно. Пол разливочной площадки находится на отметке її 1200 мм, а верха бочки роликов рольгангов на высоте 875 мм.
Тянущие клети выдают затравку по направляющим на раму, изогнутую по тому же радиусу (10 м).
Затем слиток проходит центрирующие ролики и поступает в индукционное нагревательное устройство, служащее для подогрева до 12500С. Горячий слиток трефовидного сечения прокатывается последовательно в пяти трехвалковых клетях непрерывного стана с нерегулируемыми растворами валков средним диаметром 800 мм до заданного размера, т. е. диаметром до 150 мм. Все клети снабжены индивидуальными приводами.
Прокатные заготовки режутся маятниковими гидравлическими летучими ножницами на мерные длины, проходят машину огневой зачистки, клеймятся с торцовой части, затем уборочным рольгангом направляются на двусторонний цемной холодильник, где охлаждаются до 500°С, затем охлаждаются в водяных ваннах до 100°С й сбрасываются в карманы, откуда убираются кранами с магнитными или специальными захватами.
При скорости разливки 1,1 м/мин время разливки плавки массой 130 т составляет 86 мин, что соответствует пропускний способности установки 250 тыс. т/год.
Техническая характеристика установки
Основные размеры, м:
высота 14
длина 50
наибольшее заглубление 4,8
расстояние между осями крайних ручьев 7,8
расстоянне между осямн средних ручьев 2,8
Масса установки, т 2800
Рис. 110. Тянущая клеть;
1- станина; 3 - стакан с пружиной; 3 - валок; 4 - зубчатый сектор; 5 - универсальный шпиндель, 6 - шестеренная клеть; 7 - привод
На предприятиях страны действуют машини для непрерывного литья заготовок различных конструкций. На рис. 111 приведена машина для непрерывного литья заготовок с изгибом слитка и выдачей заготовок на уровне пола цеха.
Такая машина имеет значительно меньшую высоту по сравнению с вертикально расположенными машинами, что создает определенние преимущества при ее установке и эксплуатации.
Рис. 111. Машина непрерывного литья с изгибом слитка:
1 - промежуточный конш; 2 - кристаллизатор; 3 - привод кристаллизатора; 4 -зона вторичного охлажденин; 5 - шестеренная нлеть; 6 - шпиндель; 7 -тянущая клеть; 8-машина для изгиба слитка; 9 - механизм для приема и направления в машнну затравкн; 10- иенгрнрующий ролик; 11 - машина для выпрямления слитка; 12 - газорезка; 13 - рольганг: 14 - слиток после выпрямления; 15 - согнутый слиток
Принцип устройства гибочной машины показан на рис. 112.
Нижний гибочный валок 5 установлен на рычаге, выполненном в виде кривого желоба с радиусом кривизни, равным радиусу изгиба слитка.
Рис . 112. Гибочная машина с тянущими валками:
1 – привод тянущих валков; 2 – тянущие валки; 3 – верхние гибочные валки; 4 – средний гибочный валок; 5 – нижний гибочный валок; 6 – гидравлический цилиндр