книги из ГПНТБ / Заверюха, Н. В. Разливщик стали учеб. пособие

Масса для набивки стакана содержит зерна различных фракций. Для того чтобы гнездо при сушке не давало усадки и набивка не получилась рыхлой, наличие в массе крупных зерен не допускается.

После горячего ремонта ковш сушат. В хорошо просушенный ковш устанавливают стопор.

Разрушение старой футеровки ковшей

Перед холодным ремонтом сталеразливочный ковш полностью охлаждают, затем ломают его старую футеровку. Разливщик или каменщик разбирает днище до обнажения первого нижнего кольца стенки ковша. Сломав первое кольцо, которое наиболее трудно под­ дается разборке, обрушивают постепенно следующие кольца в на­ правлении снизу вверх. Разобрав кладку примерно до половины высоты ковша, дальше работают, стоя на лестнице. Верхний ряд кладки обрушают с носка ковша.

Старую футеровку можно ломать, положив ковш на бок в при­ ямок. В этом случае ломку начинают со дна ковша до обнажения арматурного ряда кладки. Боевую часть рабочего ряда разбирают снизу, со стороны, обращенной к полу пролета, по всей длине снизу и далее в обе стороны вверх.

Сушка футеровки сталеразливочных ковшей

В качестве топлива для сушки ковшей используют природный и коксовый газы, мазут, отходящие продукты горения из мартеновских печей. Обычно сталеразливочные ковши сушат на запасных стендах стационарной коксо-газовой горелкой под футерованным

зонтом.

Режим сушки ковша ре­ комендуется такой: ковш на­ гревают до вишневого цвета, затем газ выключают, и ковш естественным путем охлаж­ дается под крышкой.

На рис. 55 показано уст­ ройство для сушки ковша по­ сле ремонта футеровки, а также подогрева охлажден­ ной футеровки для снижения тепловых потерь жидкой ста-

Рис. 55. Устройство для сушки ковшей на специально оборудованном стенде;

60

Ли в ковшах При ЁаКууМировании, обработке стали синтетическими

На рычаге смонтированы крышка с горелкой, к которой по одной

ложение и краном транспортируют ковш по назначению.

При использовании устройства для подогрева ковша перед плав­

греве ковшей следует предусматривать расположение горелки так, чтобы пламя не попадало на стопоры и не создавался их мест­ ный перегрев, что может привести к растрескиванию стопорных

трубок.

Под печами с раздвоенными и тройными желобами ковши раз­ мещают так, чтобы сливные носки были направлены в правую и в левую шлаковые чаши (рис. 56). Это гарантирует при выпуске плавки сбор всего шлака в шлаковые чаши самотеком и исключает уборку шлака вручную.

При установке под печь сталеразливочных ковшей и шлаковых чаш необходимо соблюдать особую осторожность. Даже незначитель­ ные удары ковша или чаши о желоб или о площадку, на которой

61

установлен желоб, могут привести к аварии и потере металла. За пра­ вильность установки под печь сталеразливочных ковшей и шлаковых чаш несет ответственность старший разливщик.

Дистанционное управление стопорными механизмами

Долгое время стопорами сталеразливочных ковшей разливщики управляли вручную при помощи рычага.

Сейчас для разливки стали применяют метод управления стопо­ рами на расстоянии — дистанционный, который значительно облег­ чил труд разливщиков, повысил производительность труда (двумя

Рис. 57. Схема дистанционного управления стопорами двухстопорного ковша:

1 — сталеразливочный ковш; 2 — стопорный механизм; 3 — гидравличе­

стопорами управляет один разливщик) и позволил ввести режим открытия двух стопоров одновременно на четверть струи в первые 10—30 с с последующим плавным переходом на полное открытие стопоров, в результате чего улучшилось качество слитков.

Наибольшее распространение получила гидравлическая система управления стопорами. Установка этой системы (рис. 57) состоит из электропривода с маслонасосом, ряда клапанов, управляемых электромагнитами, и двух гидравлических цилиндров двойного действия. В схеме установки предусмотрена возможность аварий­ ного опускания стопоров.

Разливочный кран берет ковш с металлом и подает его к поса­ дочной площадке машинистов, на которой разливщик прикрепляет гидравлические цилиндры двойного действия к стопорным механиз-

62

мам сталеразливочного ковша. Затем с рабочей площадки включают электродвигатели маслонасосов и, нажимая соответствующие кнопки, управляют стопорами. Небольшая масса цилиндра (12 кг) и удоб­ ное крепление его позволяют одному человеку быстро (за 1—2 мин) устанавливать или снимать цилиндр.

Исполнительные механизмы гидравлической системы располо­ жены на маслобаке, с правой стороны кабины разливочного крана. С левой стороны на уровне посадочной площадки к кабине крана прикреплен ящик для хранения двух рабочих цилиндров со шлан­

гами и кнопочного пульта управления, который заземлен. С левой стороны кабины на видном для разливщика месте смонтирована сигнальная лампочка, которая показывает, включен или выключен электромотор маслонасоса.

Пульт управления имеет шесть кнопок. Три левые кнопки отно­ сятся к левому стопору, три правые — к правому. Нажимая на верхние кнопки, разливщик поднимает стопоры, нажимая на ниж­ ние — опускает. Средний ряд кнопок пульта служит для включения и выключения системы. Величину струи металла регулируют крат­ ковременным нажатием на соответствующие кнопки.

Летом рабочую жидкость — веретенное масло — заменяют вод­ ной эмульсией или какой-либо другой негорючей смесью. Зимой рекомендуется для самопрогрева включать гидравлическую систему за 5— 10 мин до начала разливки.

При временной неисправности гидравлической системы стопо­ рами управляют вручную. Для быстрого перехода на ручное упра-

6 3

вление рычаги со стопорных механизмов не снимают. При отгаре стопора или уходе его в сторону нужно быстро удалить цилиндр

ишланги из опасной в пожарном отношении зоны. Если в момент наполнения изложницы отключается электроэнергия или выходит из строя электродвигатель, стопоры опускают. Для этой цели имеются специальные механизмы. На рис. 58 показано устройство для ава­ рийного опускания стопоров.

Аварийную установку вводят в действие, открыв вентиль бал­ лона со сжатым азотом. Газ по трубопроводу поступает в резервуар

иоказывает давление на масло. Пружина под давлением масла сжимается и шарик закрывает отверстие, через которое резервуар сообщается с бачком. Далее масло поступает в распределительный золотник, а оттуда в коробку клапанов и в гидравлические цилин­ дры. Стопор опускается, закрывает канал стакана и перекрывает струю металла.

После каждого использования установки аварийного опускания

стопоров систему необходимо проверить и заменить баллон с азотом.

Глава 2

ОБРАБОТКА СТАЛИ В КОВШЕ

Раскисление жидкой стали в ковше

Задачей раскисления является снижение количества растворен­ ного в жидкой стали кислорода, возможно полное удаление из нее продуктов раскисления и получение заданной структуры слитка. Недостаточно раскисленная сталь имеет низкую пластичность и неудовлетворительные механические свойства.

гате и ковше и является наиболее распространенным способом, при котором снижение содержания растворенного в жидкой стали кислорода достигается связыванием его элементами-раскислите- лями, которые вводятся в жидкий металл: углеродом, марганцем, кремнием, алюминием, кальцием, титаном, цирконием и редко­ земельными металлами, обладающими большим сродством к кисло­ роду, чем железо.

После присадки раскислителя [Г] в жидкую сталь проходит реакция х [0] + у [Г] = ЕуОх с образованием окисла элемента раскислителя в газообразном, жидком или твердом состоянии, нерастворимого в стали. Степень понижения концентрации раство­ ренного кислорода обусловлена раскислительной способностью эле- мента-раскислителя, обычно определяемой содержанием раство-

1 В зависимости от степени раскисленности стали могут быть кипящие, полуспокойные и спокойные,

64

ренного в жидком железе кислорода, находящемся в равновесии с определенной концентрацией элемента-раскислителя. С увеличе­ нием сродства элемента раскислителя к кислороду растет его раскислительная способность.

Образующиеся продукты раскисления вследствие меньшей плот­ ности в той или иной степени удаляются из стали. Полнота удале­ ния из жидкой стали продуктов раскисления зависит от размера, состава и физико-химических свойств частиц, способности их к ук­ рупнению, вязкости и температуры стали. Наилучщие условия для укрупнения частиц и их всплывания из жидкой стали создаются

В качестве раскислителей применяют ферромарганец, ферро­ силиций, алюминий и т. д.

Марганец является сравнительно слабым раскислителем, однако он применяется для раскисления всех сталей и незаменим при про­ изводстве кипящей стали. При раскислении марганцем, в зависи­ мости от его содержания в жидкой стали, образуются растворы xMnO.i/FeO в твердом или жидком состоянии. По мере повышения остаточного марганца в металле возрастает МпО в продуктах рас­ кисления вплоть до образования свободной МпО.

Кремний — более сильный раскислитель. Продуктами раскисле­ ния кремния при повышении содержания его в стали являются жид­ кие силикаты железа вплоть до твердого кремнезема. При совмест­ ном раскислении марганцем и кремнием образуются силикаты марганца и железа, состав которых зависит от соотношений концен­ трации марганца, кремния и кислорода. В присутствии марганца раскислительная способность кремния повышается.

Алюминий является весьма активным раскислителем. При вве­ дении алюминия в избытке, что обычно имеет место в практике раскисления, образуются твердые мелкодисперсные частицы глино­ зема. При малой добавке алюминия в жидкую сталь образуются частицы Fe0-A l20 3. С повышением раскислительной способности элементов алюминия, титана, циркония обычно повышается тем­ пература плавления продуктов раскисления. Целесообразно при­ менение комплексных раскислителей, при действии которых обра­ зуются сравнительно легкоплавкие химические соединения, спо­ собные к укрупнению и быстрому всплыванию продуктов раскисле­ ния из жидкой стали в шлак.

Диффузионное раскисление основано на законе распределения закиси железа между сталью и шлаком и сводится к раскислению шлака в печи и ковше. Уменьшение концентрации FeO в шлаке за счет его раскисления вызывает диффузию кислорода из стали в шлак до равновесного распределения между обеими фазами при данной температуре

x(FeO) + y[E} = (EyOx) + xlFe],5

5 Н. В. Заверюха

Раскисление шлака в печи практически осуществляется путем введения на его поверхность порошкообразных раскислительных смесей, содержащих кокс, древесный уголь, ферросилиций, алю­ миний.

Диффузионное раскисление применяется в дуговых электро­ печах, где можно создавать восстановительную атмосферу, сталь при этом не загрязняется продуктами раскисления.

При диффузионном раскислении в ковше синтетическим шлаком раскислителями являются налитые в ковш жидкие основные или кислые шлаки с малым содержанием закиси железа. В ковш выпу­ скается сталь и от тесного контакта нераскисленной жидкой стали с расплавленным шлаком в соответствии с законом распределения, закись железа из жидкой стали переходит в шлак. Благодаря значительно увеличившейся контактной поверхности сталь—шлак диффузионный процесс и общая скорость перехода кислорода из металла в шлак возрастает. Кроме раскисления, возможно обес­ серивание.

Технология раскисления и легирования стали в ковше

Признано экономически выгодным раскислять и легировать угле­ родистые и низколегированные стали в ковше. Для механизации этих работ в разливочных пролетах создается специальное оборудо­ вание, обслуживаемое разливочными кранами: бункеры-дозаторы для перевозки и загрузки ферросплавов, площадки и закрома для хранения ферросплавов суточного запаса. Бункера-дозаторы, ко­ робки, лотки должны иметь грузозахватные приспособления и устройства для сушки и подогрева ферросплавов.

Загрузку ферросплавов в ковш производят из стационарных самокантующихся бункеров с вибраторами или без них, из бунке­ ров, закрепленных на консольных кранах, из бункеров, коробок, кантуемых разливочными кранами. При загрузке желательно, чтобы ферросплавы попадали на струю в желобе или на выходе ■струи из желоба в ковш. Этим достигается высокая степень их усвоения.

При введении в ковш значительных количеств ферросплавов сталь охлаждается и разливка производится с применением кисло­ рода, а в ковшах могут образоваться настыли («козлы»). Возможны случаи неполного растворения в стали ферросплавов и переход их в шлак; в первых отлитых слитках содержание легирующих элемен­ тов бывает ниже заданного предела, а в последних слитках выше верхнего предела, т. е. возможен брак слитков по химическому составу.

Для снижения активности шлака в ковше и уменьшения угара легирующих элементов на поверхность шлака в ковше вводят из­ весть, основность шлака повышается и он становится неактивным.

66

Масса вводимых в ковш сухих без подогрева ферросплавов не должна превышать 3—4% от массы жидкой стали (размеры кусков 25— 50 мм без мелочи). Масса вводимых в ковш подбгретых'ферросплавов не должна превышать 5% от массы жидкого металла. Ферросплавы подогревают до 900° С, чтобы не допустить их оплавления, исклю­ чить резкое охлаждение стали и удалить влагу из раскислителей. Для обеспечения минимального угара дорогих химически активных легирующих элементов: титана, ванадия, циркония, бора, редко­ земельных металлов, их вводят после ферромарганца, ферросили­ ция, алюминия.

Равномерность распределения легирующих элементов (кремния, марганца, титана, ванадия и др.) в ковше жидкой стали емкостью 200 т достигается за 15 мин.

В некоторых цехах для раскисления и легирования стали в ковше применяют расплавленные ферросплавы. В разливочных пролетах таких цехов имеются участки по подготовке расплавлен­ ных ферросплавов, оборудованные специальными печами для пла­ вления, ковшами, подъемным транспортом и т. д. Разрабатывается порядок ввода расплавленных ферросплавов в жидкую сталь при выпуске плавки в ковш. Для снижения затрат тепла на расплавле­ ние в ковше раскислителей и легирующих добавок применяют экзо­ термические раскисляющие брикеты. Брикеты изготовляют из по­ рошков размолотых ферросплавов, горючих металлов (алюминия, магния, кремния, кальция и др.) с окислителями натриевой сели­ трой, бертолетовой солью, марганцевой рудой (90% МпОа). Разжи-

Например, при введении брикетов экзотермического ферро­ хрома в ковш наблюдается полная растворимость феррохрома в стали со степенью усвоения хрома 90%.

Экспериментировалось применение флюсоферросплавных бри­ кетов, состоящих из раскисляющих, легирующих и шлакообразу­ ющих компонентов и термитной смеси. Цель применения брикетов — комплексное раскисление, легирование, десульфурация и дефосфорация стали в ковше без снижения температуры стали, с ускорен­ ным всплыванием из стали продуктов раскисления.

Рафинирование жидкой стали в ковше

В 1958—1962 гг. Центральный научно-исследовательский инсти­ тут черной металлургии в результате многочисленных исследова­ ний разработал и внедрил в производство технологию обработки шлаком жидкой стали. При пропускании жидкой стали через слой жидкого глиноземисто-известкового шлака создается эмульсия стали и шлака с большой поверхностью контакта стали и шлака, что уско­ ряет взаимодействие между ними и обеспечивает резкое снижение в жидкой стали содержания серы и фосфора и неметаллических включений.

На рис. 59 показана схема процесса. Синтетический шлак спе­ циально готовят в электропечах ОКБ-284 емкостью 30 т, обеспечи­ вающих обработку 1 млн. т жидкой стали в год. Печь футерована графитовыми блоками, герметизирована. Загрузка шихты осуще­ ствляется специальной засыпной машиной. Готовый шлак выпу­ скают в сталеразливочный, а иногда в специальный ковш, из кото­ рого затем переливают его в сталеразливочный, поданный для приема стали из печи. При выпуске стали из печи не допускают попадания

Рис. 59. Схема обработки стали в ковше жидким синтетическим шлаком:

а — шлакоплавильная печь; б — печь для плавки металла; 1 — известь; 2 — глинозем; 3 — магнезитовый блок; 4 — угольные блоки; 5 — 3— 5% от массы металла синтетического расплавленного шлака с температурой 1650 — 1750° С; 6 — шлак и металл; 7 — сталепла­

пуске.

Количество расходуемого жидкого шлака составляет 4,5—5,5% от массы стали. Шлак выпускают из печи с температурой 1650— 1750° С, что представляет опасность для футеровки ковшей.

Сталеплавильная и шлакоплавильная печи должны работать согласованно, шлак в сталеразливочный ковш сливают на несколько минут раньше выпуска стали.

В результате обработки значительно улучшаются свойства элек­ тростали, а качество мартеновской и конвертерной стали прибли­ жается к электростали.

Практикуется обработка стали расплавленными электропечными белыми и карбидными шлаками. Для снижения выгорания легирующих элементов вводят 75%-ный ферросилиций.

В одном цехе проводились опыты по обработке в’ ковше жидкой стали высокоосновным шлаком 65% СаО; 15% CaF2; 20% FeO

68

и к массе смеси 20% кокса. При этом между металлом и образую­ щимся шлаком проходили реакции диффузионного раскисления

до 0,07%, однако содержание неметаллических включений возросло и качество стали улучшить не удалось.

Испытаны и рекомендуются экзотермические порошковые флюсы: 10% порошка алюминия, 20% натриевой селитры, 40% извести, 20% глинозема и 10% плавикового шпата или криолита. Темпе­ ратура горения смеси 400—700° С с выделением тепла более 2500 кДж. Такая смесь способствует десульфурации и дефосфорации и сниже­ нию количества неметаллических включений в стали.

На одном заводе применена технология обработки канатной стали в ковше порошковыми флюсами (70% извести и 30% плави­ кового шпата) в количестве 8— 12 кг/т с одновременной продувкой стали аргоном. В результате снизилось содержание серы в стали до 0,02%, а степень десульфурации составила 68%. Предотвращается восстановление фосфора в ковше, снижается содержание газов, суммарный балл по неметаллическим включениям снижается с 4,03

до 2,3.

Проводились опыты обработки жидкой стали в ковше галоид­ ными солями щелочных и щелочноземельных металлов, которые при температуре жидкой стали находятся в парообразном состоянии, происходит дегазация и удаление неметаллических включений (процесс сходный с продувкой стали инертными газами). Отмечено, что при обработке хлористым натрием в количестве 1 кг/т газонасыщенность углеродистых сталей понижается на 30%, содержа­ ние неметаллических включений снижается в среднем в. 1,8 раза.

Следует отметить, что раскисление, легирование и обработка жидкими или порошкообразными синтетическими шлаками резко понижают температуру стали в ковше после ее обработки. При не­ удачном использовании этих технологических приемов могут иметь место случаи бесстопорной разливки и в ковшах оставаться «козлы», а также несоответствие состава металла заданному. Применение жидких синтетических шлаков требует дополнительного оборудо­ вания (печей для плавки шлака, ковшей, кранов), что в действу­ ющих цехах не всегда можно осуществить. Работа с экзотермиче­ скими раскислителями, синтетическими шлаками требует установки вытяжной вентиляции над ковшом для удаления и нейтрализации пыли (извести, криолита, плавикового шпата) и газов (фтора, хлора и др.).

Все это сдерживает распространение в действующих цехах прогрессивного способа повышения качества стали.

69