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

Для борьбы с трещинами на заводе была применена специальная методика плавочного контроля, основанная на построении дилатометри­ ческих кривых каждой плавки. На основании дилатометрического ана­ лиза, характеризующего свойства мартеновской плавки, термический; цех получил указание принять меры предосторожности для трещино­ чувствительных плавок, а именно — заменить цементацию в твердом карбюризаторе газовой цементацией или после цементации в твердом карбюризаторе при температуре 150° С сажать детали немедленно в печь на высокий отпуск.

Разработанная методика контроля стали по дилатометрическим кри­ вым полностью устранила проблему растрескивания при цементации.

О Б Щ И Е В Ы В О Д Ы

На основании проведенных исследований конструкционной стали, выплавленной в мартеновском цехе, можно сделать следующие выводы:

1.Работы по исследованию конструкционных сталей позволили решить ряд серьезных вопросов на разных стадиях производства.

2.Тип излома литой стали (слитков) является качественной харак­ теристикой слитков данной плавки. Метод контроля по излому дает

возможность предвидеть поведение стали при дальнейших процессах и на основании профилактических мер предотвратить брак по флокенам и трещинам.

3.На основании исследований изломов большого количества слит­ ков (несколько тысяч штук) удалось установить:

а) возможность образования флокенов в слитках хромомолибдено­ вых и хромоникельмолибденовых сталей;

б) определенную связь флокенов со структурой литой стали, выяв­ ляемую типом излома и микроструктурой;

в) зависимость флокеночувствительности поковок от литой струк­ туры слитка;

г) возможность устранения флокенов в поковках в результате профилактических мероприятий, которые могут быть приняты на осно­ вании оценки стали по строению литого излома.

4.Изучение условий образования флокенов после ковки показало,

что в некоторых случаях могут быть получены флокены, выходящие на поверхность.

5. Исследованы причины образования и методы устранения междендридных трещин при охлаждении слитков из стали марок 12Х2Н4, 20Х2Н4 и 18Х2Н4В. Устранение образования этих трещин осуществля­ лось замедленным охлаждением слитков в колодцах или охлаждением

12Х2Н4 при длительном хранении в результате постепенной разрядки

180

вого топлива и имели по две пары регенераторов и соответствующие перекидные устройства.

На печах № 4, 5 и 6 воздушные регенераторы находились под печами, а верхнее строение их покоилось на стенах регенераторов.

У печей № 2 и 3, построенных в 1925—1929 гг., регенераторы были вынесены, а верхнее строение печей смонтировано на продольных бал­ ках, опиравшихся на отдельные недостаточно мощные колонны. Мазут здесь подавали через две форсунки с каждой стороны печи, расположен­ ные в простенках между вертикальными каналами. Форсунки не имели охлаждения и для выведения из амбразуры откидывались сталеваром назад или при каждом реверсировании пламени в печи подавались вперед.

Арматура печей была выполнена из профильного проката (балка и швеллер № 24—30) и усилена стальными пластинами, приклепанными к стенке балки или швеллера. На печи № 3 арматура была клепаная. Стенки рабочего пространства печи были облицованы литыми чугунными плитами, подпятовые балки свода также были изготовлены из чугунноголитья и крепились к колоннам болтами.

Подпятовые балки, расположенные против завалочных окон, были защищены арками из динасового кирпича. Арки имели недостаточнуюстойкость и требовали частых горячих ремонтов, что вело к простоям печей.

Передняя и задняя стенки рабочего пространства печи имели вертикальную арматуру. Незначительный уклон их создавался путем уменьшения толщины кладки по высоте, однако он был недостаточным и непостоянным вследствие «разгара» огнеупорной кладки. Торцовые стенки были выложены из динасового кирпича. После прогорания первоначальной кладки начинались частые горячие ремонты их,так как динасовый кирпич не обеспечивал достаточной стойкости отремонтиро­ ванного участка. Своды рабочего пространства печей, выполненные из динасового кирпича, из-за отсутствия температурного контроля также имели недостаточную стойкость.

В нижнем строении печей много хлопот вызывал узел примыкания вертикальных каналов к сводам шлаковиков, которые несли на себе всю нагрузку кладки стен головок, часто деформировались и требовали замены.

Для воздушных регенераторов были установлены перекидные кла­ паны типа «Сименс», а для газовых — барабанного типа. И в той и в другой системах из-за недостаточного сечения и сложной конфигу­ рации боровов имело место 'повышенное сопротивление движению газов, а в клапанах «Сименс» и значительный подсос внешнего воздуха.

Водоохлаждаемые рамы завалочных окон открытой конструкции были литыми из стали. Заслонки завалочных окон не имели водяного охлаждения,— они набирались из шамотного кирпича в раму из поло­ совой стали. Стойкость заслонок из-за выгорания кирпича, а также механических повреждений их при завалке была весьма низкой.

183

Так как разливочные пролеты были расположены перпендикулярно печам, выпускной желоб имел большую длину и был снабжен специаль­ ным рычажным устройством для его «ломки», которая была необходима потому, что весь шлак из печи не помещался в ковш и значительная часть его выпускалась в яму под серединой желоба, откуда он затем удалялся. Все это требовало больших затрат тяжелого ручного труда. Кроме того, «ломка» желоба сильно разрушала футеровку.

Подъем заслонок завалочных окон осуществлялся пневматическим сервомотором (одним на три заслонки). Для подключения какой-либо из заслонок к сервомотору его хвостовик через трос и крючок соеди­ нялся с концом цепи соответствующей заслонки.

•Мазутное хозяйство цеха находилось в неудовлетворительном со­ стоянии. В цех мазут подавался внутризаводскими железнодорожными цистернами и сливался в подземный бак емкостью 50 т. Оттуда поршне­ выми насосами старой конструкции он перекачивался в открытые баки, расположенные против печей, и затем самотеком поступал к фор­ сункам. Самотечная система работала удовлетворительно только при использовании легких мазутов. Когда же стали применяться парафи­ нистые, а затем и крекинговые мазуты, она оказалась ненадежной. Кроме того, размещение расходных баков у передней стены печей было небезопасным в пожарном отношении.

Чтобы улучшить качество металла и увеличить производительность печей, в цехе был проведен ряд работ по усовершенствованию их конструкции, направленных на повышение тепловой мощности и стойко­ сти печей, механизацию трудоемких процессов.

Рассмотрим некоторые мероприятия по совершенствованию кон­ струкции мартеновских печей в хронологическом порядке.

1 9 3 1 — 1 9 3 3 гг.

За этот период времени были выполнены следующие работы.

Для механизации подъема заслонок завалочных окон печей уста­ новлены индивидуальные пневматические сервомоторы (по три на каждую печь), что позволило значительно улучшить условия труда обслуживающего персонала и сократить время подъема заслонок.

Изготовлены сварные заслонки завалочных окон с водяным охлаж­ дением и шамотной футеровкой в полкирпича. Подвод и отвод воды вначале осуществлялся металлическими шлангами, которые затем были заменены трубами с телескопическим бессальниковым соединением. В результате удалось сократить расход металла и шамотного кирпича на изготовление заслонок и улучшить условия труда рабочих.

Для футеровки задних стен шлакового пояса и торцовых стен вертикальных каналов печей стали использовать массу из хромистой руды магнезитового порошка на связке из обезвоженной каменноуголь­ ной смолы, армированную металлическими трубками (из отходов) диаметром 40—75 мм. Это дало возможность сократить расход магне­

184

зитового и динасового кирпича и, кроме того, значительно уменьшить количество горячих ремонтов торцовых стен печей.

Проведена реконструкция мазутного хозяйства цеха. Был установ­ лен подземный железобетонный бак для мазута емкостью 130 т, а также смонтирована система подачи его к форсункам под давлением. Мазут стал подаваться непрерывно действующими поршневыми насосами (через воздушный буфер для гашения рабочих колебаний давления насосов) непосредственно к форсункам. Подогрев его производился в подземных баках и в трубчатых паровых подогревателях перед фор­ сунками. Все это дало возможность использовать более тяжелые и па­ рафинистые мазуты, несколько увеличить производительность печей, а также улучшить противопожарные условия в цехе.

Изменена конструкция подъемного устройства у дымовых шиберов печей. Вместо штурвального цепного подъемного устройства без усили­ вающей передачи были установлены лебедки с червячным редуктором и указателем высоты подъема шибера.

Разработаны и осуществлены схемы установки некоторых конт­ рольно-измерительных приборов. К одному из боковых газоходов пере­ кидного клапана «Сименс» были подключены самопишущие тягомеры. На получаемой ступенчатой кривой фиксировался момент перекидки клапанов. По характеру кривой можно было судить о качественной регулировке подачи регенеративного воздуха тарельчатым клапаном

итяги дымовым шибером.

Врезультате внедрения всех этих мероприятий появилась возмож­ ность регламентации теплового режима печей путем контроля за регу­ лированием подачи регенеративного воздуха и тяги.

1935— 1936 гг.

В эти годы в цехе также был осуществлен ряд мероприятий по совершенствованию конструкции печей.

Вертикальные задние стены печей были переделаны на наклонные с установкой новых клепаных стоек и литых облицовочных плит. Это позволило в значительной степени повысить стойкость задних стен печей, сократить количество холодных и горячих ремонтов их, а также расход магнезитового кирпича.

На печи № 6 были установлены перекидные клапаны типа «БлауНокс», изготовленные Уралмашзаводом. При осуществлении этого мероприятия улучшился тяговый режим печи вследствие снижения сопротивления газопроводов'и уменьшения засосов воздуха по дымовому тракту и несколько повысились тепловые нагрузки.

На той же печи была предпринята попытка увеличить тепловые нагрузки посредством установки вентилятора для принудительной по­ дачи регенераторного воздуха и дымососа непрямого действия. Дымосос имел необычную для мартеновских печей конструкцию: в дымовой трубе был смонтирован диффузор из листовой жароупорной стали и под него

185

лодведен воздух от вентилятора высокого давления. Установка обеспе­ чивала расчетное увеличение разрежений у дымовой трубы (10 мм вод. ст.).

Однако вследствие недостаточной плотности кладки и большого

•сопротивления газоходов и головок печи увеличение тяги на режиме давления в рабочем пространстве печи оказалось незначительным. Увеличение количества воздуха при принудительном дутье повысило давление в рабочем пространстве.

1940 —1941 гг.

В начале 40-х годов резко увеличилась производительность марте­ новского цеха, что в значительной мере было связано с упорядочением шихтового хозяйства и реконструкцией разливочного участка. Одновре­ менно проводилась работа и по совершенствованию конструкции печей для повышения их производительности.

На мартеновских печах были увеличены глубина ванны путем повы­ шения порогов и площадь пода за счет увеличения длины печи. Благо­ даря этому садка была доведена на печи № 3 до 35 т, на печи № 2 — до •50 т и на печах № 4, 5 и 6 —до 75 т.

Были переделаны головки печей с устройством двух вертикальных каналов с каждой стороны печи общей площадью сечения значительно

•большей, чем у ранее существовавших трех каналов. Вместо двух фор­ сунок, выдвигавшихся вручную при каждой перекидке клапанов, с каж­ дой стороны печи было установлено по одной форсунке в охлаждаемой цилиндрической фурме, защищенной огнеупорной кладкой (форсуноч­ ным столбом).

Форсунки конструкции Шухова были заменены форсунками типа ДМИ большей производительности.

В это же время была внедрена безарочная конструкция передней стены печи. Первый опыт применения пятовых балок обычной конструк­ ции с водяным охлаждением оказался неудачным. Из-за большого содержания в охлаждающей технической воде органических примесей на внутренней поверхности балок образовывался слой слизи, который резко ухудшал условия охлаждения и вызывал преждевременный износ деталей. Стойкость их в этих условиях не превышала 100 плавок. Восстанавливать или заменять балки при горячем ремонте печи оказа­ лось невозможным. В результате резко понизилась стойкость свода печи.

От балок обычной конструкции пришлось отказаться. Взамен была разработана комбинированная конструкция — подпятовая литая балка снизу защищалась овальной трубой с охлаждающей водой. При прого­ рании трубы ее можно было заменять с выкладкой в проеме ложной стенки. Такая конструкция балки позволила повысить стойкость свода печей на 30—50 плавок при одном горячем ремонте.

На печах № 2, 3 и 4 были установлены перекидные клапаны ши­ берного типа разработанной в цехе конструкции. В основу ее был зало­

186

жен принцип клапана Нея с отсечкой подачи воздуха наклонным дымо­ вым шибером в верхнем положении. Для уменьшения сопротивления шиберы были повернуты так, чтобы по ходу дыма не было резких пово­ ротов на 90°. Клапаны имели привод от пневматических сервомоторов. Сопротивление клапанов, как и засос воздуха, было минимальным (около 3—4 мм вод. ст.). По простоте изготовления, удобству эксплуа­ тации и техническим данным эти перекидные клапаны превосходят мно­ гие известные конструкции, изготовляемые до настоящего времени спе­ циализированными предприятиями.

Была изменена конструкция нижнего строения печей. На печах № 2 и 3 с выносными регенераторами пара регенераторов и пара шлаковиков с каждой стороны печи была заменена одним шлаковиком и одним регенератором соответственно больших объемов. На печах № 4, 5 и 6Г где не было возможности объединить регенераторы, ограничились объединением только шлаковиков. Осуществление этого мероприятия позволило значительно упростить кладку сводов и внутренних стен печей, добиться их большей стойкости, снизить общее сопротивление газоходов.

Было организовано скачивание шлака из печей под рабочую пло­ щадку в шлаковни большого объема. Для этого на печи № 2 против среднего окна, а на печах № 4, 5 и 6 против крайних окон в рабочей площадке были сделаны проемы, закрывающиеся футерованными за­ слонками, а под ними — постаменты для шлаковен. Объем последних определялся грузоподъемностью вспомогательной лебедки мульдозава­ лочного крана.

Это мероприятие дало возможность производить замену и подго­ товку шлаковен в период плавления без затрат дополнительноговремени на эту операцию во время доводки плавки.

В цехе была предпринята первая попытка внедрения автоматиче­ ского регулирования теплового режима печей. На трех печах была осуществлена схема автоматического реверсирования, которое произво­ дилось по разности замеряемых контактным гальванометром температур в боровах регенераторов.

Импульс от контактного гальванометра через реле поступал на исполнительный механизм, а последний устанавливал в требуемое поло­ жение четырехходовой кран на трубопроводе компрессорного воздуха,, управляющий работой пневматических сервомоторов. Сервомоторы при­ водили в действие шиберы перекидного клапана и запорные краны на воздухо- и мазутопроводах у форсунок печей.

Разность температур, по которой проводилось реверсирование, устанавливалась эмпирическим путем по температуре верха насадок, замеренной оптическим пирометром, и корректировалась по ходу кам­ пании печи. Схема работала эффективно: увеличилась стойкость насадок, улучшился тепловой режим печи.

В ноябре 1941 г. мартеновский цех был остановлен, и печи законсер­ вированы. Лишь в феврале 1944 г. они снова начали входить в строй.

187

1945— 1946 гг.

После окончания Великой Отечественной войны перед коллективом завода встали сложные задачи. Необходимо было быстрее восстано­ вить разрушенные цехи, наращивать производственные мощности, осваивать новую продукцию. Большое внимание в это время уделялось механизации трудоемких работ, особенно в металлургическом произ­ водстве.

В мартеновском цехе печь № 1 работала еще на ручной завалке и имела более низкую по сравнению с другими печами рабочую пло­ щадку. Ввиду выявившейся для завода необходимости иметь в неболь­ шом количестве свою кислую сталь было принято решение перевести печь № 1 на механическую завалку с устройством кислого пода.

Печь была модернизирована по разработанным на заводе черте­ жам. Ее рабочая площадка была повышена до общего уровня с соот­ ветствующим увеличением высоты и объема регенераторов. Была установлена новая дымовая труба, сделаны новые борова с перекид­

из-за небольшой емкости эксплуатация ее была экономически мало­ эффективной, и печь была списана. Рабочее пространство ее впослед­ ствии использовалось для прокалки присаживаемых по ходу плавки материалов.

Для повышения температуры факела был внедрен подогрев ком­ прессорного воздуха для распыливания мазута в форсунках печей. Подогрев осуществлялся за счет использования тепла дымовых газов в трубчатом подогревателе с поверхностью нагрева около 5 м2. Подо­ греватель был расположен в общем борове мартеновской печи между перекидным клапаном и регулировочным шибером. В начале кампании печи компрессорный воздух подогревался до температуры 140—150° С, однако по мере накопления на трубах подогревателя плавильной пыли температура подогрева быстро понижалась.

Очистка подогревателей производилась вибрационным способом, а также путем обдува сжатым воздухом. Последний способ был более рациональным и использовался до 1954 г., когда была осуществлена модернизация мартеновских печей № 4, 5 и 6.

Были разработаны и внедрены установки для сушки желобов и стопоров с использованием тепла отходящих газов. Для сушки жело­ бов применялись горячие газы, отбираемые из шлаковиков печи, а для сушки стопоров — отходящие газы из общих боровов печей № 2 или 3. Отбор газов производился трубой диаметром 200—250 мм, в которую газы эжектировались сжатым воздухом, подаваемым через сопло диа­ метром 12 мм. Установка позволяла в камерном сушиле для стопоров поддерживать температуру до 120—150° С, а при сушке желобов полностью отказаться от применения дров и древесных отходов.

188

■был механизирован с помощью специального пневматического пробив­ ного устройства, рассмотренного на стр. 98.

Была механизирована также уборка шлака, выпускавшегося под желоб. До этого для каждого выпуска плавки в грунте под желобом подготовлялась яма, которую обсыпали мусором и устанавливали в ней так называемые «рога» из литников для зацепки застывшего шлака цепями крана.

Трудность механизации этой операции заключалась в том, что вдоль заднего фронта печей проходила разливочная канава с рельсовым путем для электротележки. Эта канава не могла быть перекрыта постоянным переездом. Задачу решили следующим образом. Под же­ лоб поместили постамент, по которому на шарах могла передвигаться платформа. Через канаву впритык к постаменту устанавливали краном переносный мостик с двумя рядами роликов, служивших продолже­ нием шаровых направляющих на постаменте. Крюком мостового крана платформу за трос вытаскивали из-под желоба на переносный мостик и фиксировали на нем закладным штырем. На платформу устанавли­ вали шлаковню. Когда фиксирующий штырь вынимали, платформа со шлаковней под действием собственного веса скатывалась под желоб, так как направляющие мостика и постамента имели уклон в сторону печи. Затем мостик убирали, и на его место против желоба при необ­ ходимости могла устанавливаться электротележка с ковшом под плавку.

Для облегчения управления дымовыми шиберами вместо ручных были внедрены электрические лебедки с кнопочным управлением с рабочего места сталевара.

Были внесены изменения и в конструкцию печей.

Своды шлаковиков, которые несли на себе всю нагрузку от стен вертикальных каналов, деформировались и требовали частых ремонтов. Когда же для кладки стен вертикальных каналов начал применяться хромомагнезитовый кирпич, нагрузки возросли еще больше.

Чтобы разгрузить своды шлаковиков, была изготовлена металли­ ческая рама, которая подвешивалась к основным продольным балкам печей. Рама служила опорой для разгрузочных арок вертикальных каналов. Арки выкладывались толщиной в один кирпич и несли на себе почти весь вес кладки вертикальных стен. Только небольшая часть кладки, защищавшая динасовые разгрузочные арки, покоилась на сводах регенераторов.

189