книги из ГПНТБ / Металлургия Кировского завода сборник статей к 100-летию мартеновского производства на заводе (1874-1974)

4.МЕХАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО РАЗЛИВКЕ СТАЛИ

ИОТДЕЛКЕ СЛИТКОВ

Долгое время «узким местом», сдерживающим дальнейшее увели­ чение выпуска стали, был литейный зал цеха: там на весьма ограничен­ ных площадях выполнялся весь цикл работ, связанных с разливкой стали, начиная с подготовки ковшей и изложниц и кончая обработкой и отгрузкой слитков. В этих условиях любая, даже незначительная ме­ ханизация производственных процессов и операций облегчала труд ра­ бочих, увеличивала его производительность и способствовала увеличе­ нию пропускной способности литейного зала.

Смазка изложниц. В соответствии с требованиями производств за­ вода наибольшее количество выплавляемого металла разливали сифон­ ным способом в стационарных разливочных канавах н лишь незначи­ тельное количество стали заливали в кузнечные изложницы сверху через промежуточные воронки. Подготовка изложниц и сборка канавы произ­ водились в разливочных пролетах, перпендикулярных продольной оси печного пролета.

После извлечения слитков изложницы укладывали в горизонталь­ ном положении на специальные стеллажи, где они охлаждались, затем их очищали от окалины и приставших брызг металла и окрашивали лаком или смолой. Лак для смазки изложниц хранился в подземной емкости рядом с цехом, откуда по мере необходимости его доставали ведрами через люк. Смазку изложниц производили вручную щетками, что не обеспечивало получения равномерного тонкого слоя смазки по граням изложницы и требовало больших затрат времени.

Слесарь мартеновского цеха Н. И. Антонов предложил оригиналь­ ную конструкцию форсунки для механической смазки изложниц, кото­ рые окрашиваются в горизонтальном положении. Основной ее частью является ротор-распылитель с коническим рассекателем, обеспечиваю­ щий качественное распыление лака и его равномерное распределение по всем четырем граням изложницы. Для увеличения жидкотекучести лака его подогревали до температуры 50—60° С или разбавляли керо­ сином..

Окраска изложниц с помощью форсунки производится следующим способом. При повороте пробочного крана в форсунку подается воздух, который засасывает из бачка лак и распыляет его. Достаточно ввести форсунку внутрь изложницы и выдвинуть ее обратно, чтобы покрыть все стенки ровным тонким слоем лака.

Как показали наблюдения, качество поверхности слитков, отлитых в смазанные с помощью форсунки изложницы, лучше, чем при ручной их смазке. Продолжительность смазки одной изложницы сократилась до 21 сек., т. е. почти в 6 раз, а расход лака уменьшился на 10—15%.

Был механизирован также подъем лака из подземной емкости с по­ мощью простого устройства, показанного на рис. 7. В зарытую в землю железнодорожную цистерну, которая и являлась лакохранилищем, опу­

110

стили бачок емкостью 10 л. В его боковой стенке установили обратный клапан, позволяющий лаку затекать в бачок при отсутствии в нем дав­ ления. Сверху к бачку подвели две трубки, по одной из которых пода­ вался сжатый воздух, а другая служила для отбора лака. При отсут­ ствии давления бачок заполнялся лаком, а после подачи сжатого воз­ духа обратный клапан автоматически закрывался, давлением воздуха лак вытеснялся по трубке и сливался в подставленное ведро. После отбора необходимого количества лака подачу воздуха прекращали, при этом давление в бачке снималось через сообщающееся с атмосферой сопло, и бачок снова заполнялся лаком.

Клеймение бирок. Литейный зал мартеновского цеха представлял собой восьмипролетное здание, где все пролеты были расположены пер­ пендикулярно печному пролету. Для разливки металла с крана исполь­ зовалось три пролета. Длина разли­ вочной канавы в пролетах была не­ достаточной для размещения в ней всех слитков одной плавки, поэтому металл разливался, как правило, в двух, а зачастую и в трех разли­ вочных канавах, при этом в одной канаве одновременно могли нахо­ диться слитки двух, а иногда и трех различных плавок. В таких усло­ виях особо важное значение при­ обретала маркировка каждого слитка.

Маркировка сортовых слитков осуществлялась с помощью сталь­ ной пластины-бирки, на которой были указаны номер плавки и по­ рядковый номер сифона. Перед за­

ливкой изложницы металлом бирку клали на ее дно. В течение дли­ тельного времени клеймение бирок производили вручную, выбивая на них цифры клеймами.

С целью механизации этой операции слесарь цеха И. И. Кульчинский предложил использовать для клеймения небольшой кривошипный пресс, на котором полосовую сталь размером 40x8 мм разрубали на бирки. Пресс подвергся небольшой переделке и теперь на нем од­ новременно отрубается мерный кусок стальной полосы (бирка), а. на ней на двух сторонах выбивается номер плавки.

Для маркировки кузнечных слитков номер плавки и порядковый номер слитка выбивали на скобе из круглого проката, верхнюю часть которой сплющивали. Скобу подвешивали на прибыльной надставке пе­ ред разливкой таким образом, чтобы при заполнении изложниц метал­ лом конец ее оказался залитым в прибыльную часть слитка. После

111

затвердевания металла в изложницах скобы служили также для транс­ портировки слитков.

Изготовление скоб было трудоемкой операцией, так как мерные прутки металла надо было нагреть на кузнечном горне и загнуть вруч­ ную на наковальне. Впоследствии изготовление скоб механизировали, применив для гибки прутков в холодном состоянии станок типа С-146А для гнутья арматурной стали.

Механизация погрузочно-разгрузочных работ. Как уже говорилось, в литейном зале мартеновского цеха осуществлялся весь комплекс ра­ бот, связанных с разливкой стали. Сюда надо было подавать большое количество различных материалов и регулярно вывозить готовую продук­ цию и отходы производства. В основном грузы доставлялись в цех же­ лезнодорожным транспортом.

Среди прочих грузов в цех завозили песок, которым заполняли за­ зор между чугунной центровой изложницей и керамическими центро­ выми трубками при сифонной разливке металла. Песок подавали на от­ крытых платформах и разгружали вручную лопатами в предназначен­ ный для этого бункер, из которого по мере необходимости его вручную грузили в металлические совки и краном доставляли к разливочным ка­ навам. На ручных разгрузочно-погрузочных операциях было занято большое количество рабочих.

Механик цеха Н. П. Евстафьев предложил механизировать погру­ зочно-разгрузочные операции, применив для этого одноканатный грей­ фер емкостью 1 м3, который навешивали на крюк мостового крана. В дальнейшем этот же грейфер использовали для разгрузки и других сыпучих материалов (керамзита, глины и т. п.), а также для погрузки мусора в думпкары.

При сифонной разливке металла наряду с производственным мусо­ ром образуется большое количество металлических отходов в виде лит­ ников, скрапин и недоливов. Металлоотходы собирали в специальные коробки и по мере накопления грузили на железнодорожную платформу для отправки в шихтовый цех. Для более плотной укладки литники раз­ делывали путем огневой резки. Работа по погрузке и разгрузке литни­ ков была сопряжена с опасностью травмирования рабочих.

По предложению старшего мастера литейного зала В. И. Видяшева порядок сбора и отгрузки металлических отходов был изменен. В одном из пролетов отвели специальное место для литников, а мосто­ вой кран пролета оборудовали электромагнитной плитой М-42. Перед транспортировкой выступающие части литников обламывали, опуская на них краном чугунный поддон или изложницу, а затем электромаг­ нитом грузили на платформу. Это позволило значительно снизить тру­ доемкость разделки и погрузки металлоотходов. Кроме того, выполне­ ние этих операций стало безопасным, так как разделка и погрузка ших­ ты стали производиться без непосредственного участия рабочих.

Удаление поверхностных дефектов слитков. Из мартеновского цеха подавляющее большинство слитков транспортируется в прокатный

112

и кузнечный цехи в холодном виде. Перед отправкой слитки подвер­ гались обработке в литейном зале: с помощью пневматических молот­ ков зубилами вырубали поверхностные дефекты слитков — трещины, завороты корочки, неметаллические включения и т. д., срубали заусен­ цы и заливы металла, ударами кувалды отламывали литники. Это

особенно при значительной глубине их залегания. Такая малоэффектив­

трачивать значительных физических усилий, устраняется шум и вибра­ ция, повышается качество обработки слитков, так как трещины и дру­ гие мелкие дефекты удаляются полностью, в то время как при пневма­ тической рубке основания трещин могут быть зачеканены.

Для газовой зачистки слитков в цехе было организовано централи­ зованное снабжение рабочих мест кислородом и ацетиленом. Для этого в пристройке к цеху были установлены 3 ацетиленовых генератора ГВР-3 производительностью 300 л/час при давлении газа в сети 0,5 ат.

Крабочим местам кислород подавался из цеховой кислородной рампы.

Впролетах, где производили огневую зачистку слитков, были устроены газоразборные посты, расположенные у колонн цеха. В качестве рабо­ чего инструмента использовались резаки РВП-49, РП-50 и др.

При газовой выплавке дефектов на стальных слитках под дейст­ вием широкой струи режущего кислорода и подогревающего пламени резака происходит сгорание и удаление металла с поверхности изделия с образованием следа в виде канавки, имеющей в сечении форму сег­ мента-полуцилиндра. Таким способом с поверхности слитков удаляли различные дефекты при глубине их залегания до 30 мм, а иногда и бо­ лее. Выплавку производили последовательно в одном направлении вдоль дефекта на полную ее глубину, а затем разделывали выплавлен­ ный участок в ширину. Отношение глубины выплавки к ее ширине вы­ держивали в соответствии с требованиями технологической инструк­ ции: в пределах 1:4 при глубине залегания дефектов до 10 мм, 1:5—

при глубине до 20 мм и 1 : 6 — при более глубоких дефектах.

Во время газовой выплавки дефектов происходит закалка поверх­ ностного слоя стали в разделываемом месте, и при большой разности температур по сечению слитка возникают местные напряжения, кото­ рые могут вызвать образование трещин. Слитки высокоуглеродистых и некоторых легированных сталей наиболее подвержены трещинообразованию.

Снижение склонности слитков этих сталей к трещинообразованию достигается обработкой их в горячем состоянии при температуре по­ верхности не ниже 100—150° С. Однако наблюдались случаи, когда на

113

слитках стали марок 38ХС, 40ХС, 20ХГНР, У10А и некоторых других, обработанных в горячем состоянии, трещины появлялись через 1—2 дня, т. е. после полного охлаждения. Характерно, что эти трещины, как пра­ вило, имели направление, перпендикулярное направлению выплавки первоначального дефекта.

Повторная выплавка вновь появившихся дефектов как на холод­ ных, так и на подогретых слитках не давала эффекта и приводила лишь к дальнейшему развитию трещин независимо от направления их вы­ плавки. Поэтому при значительной глубине выплавки дефектов иа по­ верхности слитков легированных и высокоуглеродистых сталей был вве­ ден повторный контроль качества обработки слитков после полного их охлаждения. С внедрением огневой выплавки литники, заусенцы и заливы металла удалялись также с помощью резака.

Применение газовой выплавки поверхностных дефектов позволило снизить трудоемкость обработки слитков в 3—10 раз, в зависимости от количества и глубины подлежащих удалению пороков.

Слитки тех марок, для которых нельзя использовать огневую вы­ плавку дефектов, а также слитки с очень большим количеством срав­ нительно неглубоких поверхностных дефектов подвергали механиче­ ской обработке на слиткообдирочном станке типа «Вальдрих».

Перед остановкой цеха на реконструкцию для огневой обработки слитков вместо ацетилена стали применять более дешевый природный газ, при этом качество обработки слитков не ухудшилось, однако не­ сколько увеличилось время нагрева металла пламенем резака перед подачей кислорода.

5. АВТОМАТИЗАЦИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧЕЙ

ИНЕКОТОРЫХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ РАБОТ

Внастоящее время трудно себе представить мартеновскую печь без контрольно-измерительной аппаратуры, не оборудованную средст­ вами автоматического регулирования теплового режима. Между тем первые опыты по использованию контрольно-измерительных приборов на мартеновских печах Кировского завода относятся лишь к 1933 г.

В30-е годы в цехе впервые была разработана и внедрена схема установки самопишущих тягомеров, которые были подключены к одно­ му из боковых газоходов перекидного клапана типа «Сименс». По сту­ пенчатой кривой, записанной прибором, можно было судить о частоте перекидки клапанов и качественно о регулировке подачи регенератив­ ного воздуха и тяги, при этом регулирование подачи воздуха осущест­ влялось вручную тарельчатым клапаном, а тяги — с помощью шибера. Использование тягомеров давало возможность регламентировать неко­ торые параметры, характеризующие тепловой режим печи, и контроли­ ровать их выполнение.

114

К этому же времени относятся и первые опыты применения авто­ матических химических газоанализаторов для непрерывного определе­ ния состава дымовых газов на мартеновских печах. В ходе работ были успешно решены такие сложные в условиях мартеновского цеха во­ просы, как наиболее рациональные места установки газозаборных уст­ ройств и их стойкость, очистка газов и др. Однако в то время не уда­ лось использовать показания газоанализаторов для ведения теплового режима или технологического процесса и потому промышленная экс­ плуатация их организована не была.

Только в 1953 г., когда начались работы по реконструкции марте­ новских печей № 4, 5 и 6, они были оборудованы средствами теплово­ го контроля и автоматического регулирования, которые обеспечивали контроль:

температуры свода печи с помощью радиационного пирометра, ус­ тановленного на задней стенке печи в комплекте с самопишущим элект­ ронным потенциометром;

температуры верха насадок регенераторов, измеряемой радиацион­ ными пирометрами, которые при нагреве насадок подключались по­ очередно к механическому потенциометру;

количества воздуха (вентиляторное дутье), поступающего в печь; количества мазута, поступающего в печь; температуры продуктов горения в общем борове. Измерение тем­

пературы производилось хромель-алюмелевой термопарой, подклю­ ченной к самопишущему милливольтметру;

разрежения в общем борове перед дымовым шибером; давления в рабочем пространстве печи;

а также автоматическое регулирование соотношения расхода мазута и воздуха, давления в рабочем пространстве печи и автоматическую пере­ кидку клапанов и переключение форсунок.

Была также предусмотрена предупредительная сигнализация, сра­ батывающая при превышении заданных температур свода и охлажда­ ющей воды после подпятовых балок и фурм.

В 1956 г. Центральным проектно-конструкторским бюро треста «Энергочермет» был разработан проект теплового контроля и автома­ тического регулирования для мартеновских печей № 2 и 3. Проектом предусматривались тепловой контроль в том же объеме, что и на пе­ чах № 4, 5 и 6, а также комплексная схема автоматического регулиро­ вания, включающая регулирование соотношения поступающего в печь топлива и воздуха, давления в ее рабочем пространстве, наклона фор­ сунок и перекидку клапанов. '

Сущность этой комплексной схемы автоматизации сводилась к тому, что весь процесс плавки разделялся на два теплотехнических периода, из которых в первый входили 3Д периода завалки и почти все плавле­ ние, а во второй — конец плавления шихты, кипение ванны, выпуск плавки, заправка печи и первая четверть завалки шихты. При таком разделении процесса плавки исходили из того, что первый период ее

115

вентиляторного воздуха. Интервалы времени между перекидками ав­ томатически определяются по скорости нагрева верха регенеративных насадок интегральным реле времени или могут задаваться сталеваром с помощью моторного реле времени МРВ-26.

Во избежание перегрева и оплавления верхних рядов регенератив­ ных насадок производится непрерывный контроль их температуры ра­

МРВ-26 по истечении заданного интервала времени. Команда может подаваться и от контакта, встроенного в электронный потенциометр, ре­ гистрирующий температуру нагревающейся насадки. Это происходит в тех случаях, когда температура верха регенеративной насадки дости­ гает максимально допустимой величины (1400—1430° С) до истечения установленного интервала времени. Перекидка клапанов произойдет при условии, что максимальная температура верха насадки будет со­ храняться выше 1400° С в течение не менее 15—20 сек. Это предотвра­ щает возможность случайных перекидок клапанов.

Переключение подачи мазута и сжатого воздуха-распылителя про­ изводится автоматически с помощью шестеренного стенда с пробоч­ ными кранами на мазутной и воздушной линиях, приводимыми в дви­ жение электрическими исполнительными механизмами, а изменение на­ правления движения дымовых газов и вентиляторного воздуха-—пере­ кидными устройствами шиберного типа (шибер Нея).

Полная продолжительность перекидки клапанов составляет 40 сек., а разрыв факела в печи — ие более 4—5 сек. В дальнейшем схема была модернизирована таким образом, что перерыва в подаче топлива в печи не было совсем. Это достигалось путем одновременного за­ крытия и открытия мазутных и воздушных стендовых проходных кранов.

В схеме предусмотрена возможность перехода при необходимости на полуавтоматическое, кнопочное и ручное реверсирование.

Регулирование расхода топлива. Проектом автоматического регу­ лирования теплового режима мартеновских печей № 4, 5 и 6 не было предусмотрено автоматизации регулирования расхода топлива. Однако опыт работы показал, что установленный сталеваром расход мазута не оставался постоянным из-за колебаний его давления в цеховой ма­ гистрали, а также из-за различной настройки форсунок печи. Требова­ лись постоянный контроль его расхода и ручная корректировка. В связи с этим была смонтирована схема автоматического поддержа­ ния расхода топлива на заданном уровне, в которую в дальнейшем ■была введена схема автоматической корректировки его расхода при длительном перегреве верха насадок регенераторов выше максималь­ но допустимой величины (1400° С), при чрезмерно частых перекидках

118

и при повышении температуры дымовых газов в общем борове-

до 700° С.

Для надежной работы средств автоматизации, а также обеспече­ ния необходимого качества распиливания мазута в печи основные ха­ рактеристики его должны поддерживаться на определенном уровне. Это достигается путем специальной подготовки мазута индивидуально на каждую печь: фильтрования через пластинчатые фильтры и подо­ грева до определенных температур в змеевиковых паровых мазутоподогревателях.

Поддержание температуры подогрева мазута на заданном уровне осуществлялось путем двухпозиционного ее регулирования, разрабо­ танного А. М. Банщиковым и С. И. Соловей. В мазутную линию было встроено температурное реле ТР-200, выполняющее роль датчика тем­ пературы. При замыкании и размыкании его контакта через промежу­ точное реле включался реверсивный исполнительный механизм ПР-1, открывающий и закрывающий кран на паровой линии (рис. 10).

Принцип работы схемы регулирования расхода топлива заключал­ ся в следующем. Расход мазута задавался дистанционным задатчиком ДЗ-67 и поддерживался постоянным регулятором ЭРК-77, ИР-130 или ЭР-251, работающим в комплекте с индукционным датчиком постоян­ ного перепада ППЭ на мазутной магистрали. В качестве регулирую­ щего органа использовался кран КР-180, жестко связанный с исполни­ тельным механизмом ИМ-2/120 или МЭК-10. Для контроля расхода мазута применялись показывающий вторичный прибор ЭВП и записы­ вающий ЭВСС.

Величина расхода мазута, заданная сталеваром, оставалась посто­ янной до тех пор, пока не вступал в действие хотя бы один из факто­ ров, предусмотренных схемой корректировки и характеризующих на­ рушение нормального теплового режима печи, что грозило оплавле­ нием и разрушением отдельных элементов огнеупорной кладки. Для автоматической корректировки расхода мазута по предложению ав­ тора был изготовлен отдельный узел ограничения расхода топлива, схема которого показана на рис. 11.

Необходимость создания такой схемы связана с принятой в цехе системой перекидки клапанов (с контролем по температуре верха на­ садок регенераторов), не исключающей возможности чрезмерно частых перекидок (закантовывания печи). Это имело место в тех случаях, когда продукты горения, покидающие рабочее пространство печи, по тем или иным причинам (при использовании мазута, дающего при сгорании малосветящийся факел, подаче избыточного количества топлива в печь и др.) имеют повышенное теплосодержание. Избыточное теплосодер­ жание дымовых газов вызывает чрезмерно быстрый нагрев регенера­ тивной насадки, температура верхних рядов которой уже через 1 — 2 мин. после перекидки достигает максимально допустимой величины.

Перекидка клапанов, предотвращающая перегрев и оплавление насадки, происходит автоматически, однако насадка регенератора,.

119