книги из ГПНТБ / Непрерывная разливка стали на радиальных установках

Рис. 12. Схема радиальной УНРС фирмы «Армко Ст.ил» (США):

ным желобом; кристаллизаторы длиной 700 мм, изготав­ ливаемые из медных гильз и устанавливаемые на специ­ альных столах, совершающих возвратно-поступательное движение; радиальные роликовые проводки вторичного охлаждения; правильно-тянущие клети с приводными и холостыми валками; составные гибкие затравки с алю­ миниевыми головками; шесть комплектов 150-т гидравли­ ческих ножниц для порезки слитков.

Первая секция вторичного охлаждения на каждом ручье соединена с кристаллизатором и совершает вместе с ним возвратно-поступательное движение.

Прижим тянущих валков к слитку и расход воды на вторичное охлаждение регулируются в зависимости от скорости разливки, размера слитка и марки разливаемой стали. На установке уровень металла в кристаллизаторе регулируется автоматически.

Из слябоівых радиальных УНРС, наиболее подробно освещенных в литературе и являющихся характерными, следует отметить установки, сооруженные на заводах фирмы «Дилин,гер Хюттенверке» в Диллингене (ФРГ), «Атлас стилз» в Трейси (Канада) и на заводе фирмы «Рейншталь Хюттенверке» в Гаттингене (ФРГ).

Радиус технологической оси УНРС в Диллингене сос­ тавляет 8 м (рис. 13). Установка — одноручьевая. Об­

40

щая высота УНРС составляет 9 м. На ней разливают углеродистую и низколегированную сталь из 85-т ковшей в слитки сечением до 200—250X1000—1600 мм [42, с. 350; 43].

Правильно-тянущее устройство и рольганг для выда­ чи слитка располагаются под углом 5°. Длина рольганга составляет 60 м, что обеспечивает размещение на нем слитков всей плавки. Длина кристаллизатора равна 700 ,мм. Он состоит из четырех медных плит, вмонтиро­ ванных в стальную раму. Широкие стенки кристаллиза­ тора параллельны, узкие установлены с небольшим нак­ лоном во внутрь. Во время разливки кристаллизатор со­ вершает возвратно-поступательное движение с шагом 14 д-m и частотой 17 качаний в одну минуту при скорости разливки 0,58—0,63 м/мин.

Система вторичного охлаждения выполнена в виде радиальной роликовой проводки с форсунками для во­ дяного охлаждения слитка. Зона вторичного охлаждения (как роликовая проводка, так и форсунки) состоит из пяти секций. Ролики всех секций, кроме первой, взаимо­ заменяемые. Общая длина зоны составляет 8,3 м. Интен­ сивность охлаждения в каждой секции различна. В пер-

Рис. .13. Схема радиальной У.НРС иа заводе в Дилли»гене:

41

вой секции имеется 329 форсунок, во второй 340, в треть­ ей 250, ів четвертой и пятой секциях по 170.

Для вытягивания и правки слитка служит устройство, состоящее из двух пар приводных валков и одного пра­ вильного валка. Усилие прижима к слитку вытягиваю­ щих валков составляет 15 кН (150 тс), правильного валка

20 кН (200 тс).

Затравка состоит из шарнирной цепи, имеющей тол­ щину, несколько меньшую, чем толщина слитка. Для быстрой подготовки УНРС к следующей разливке зат­ равку за тянущими валками укладывают на качающий­ ся двуплечий рычаг, расположенный над рольгангом. После выхода затравки из ПТУ рычаг поднимают гид­ роприводом и головка затравки отсоединяется от слитка. Перед разливкой на головке затравки устанавливают пять отрезков рельсов, головку вводят в кристаллизатор примерно на 100 мм от нижнего среза.

УНРС на заводе «Атлас стилз» в Трейси [44]— одноручьевая с радиусом технологической оси 9 м (рис. 14). Общая высота УНРС равна 10,3 м. На установке разли­ вают электросталь (легированную, в том числе нержа-

Ри'С. 14. Схема радиальной УНРС «а заводе фирмы «Атлас стилз»:

стол газорезок

42

веющую) из 75-т ковша .в слябы сечением 150X1320 мм [40]. Сталь в кристаллизатор поступает из промежу­ точного ковша через дозатор из стабилизированного си­ ликата циркония с отверстием диаметром 19—22 мм. Шаг возвратно-поступательного движения кристаллиза­ тора составляет 10—50 м,м, применяется режим качания следующий: движение вниз со скоростью вытягивания слитка, вверх со скоростью, в 3 раза большей (отрица­ тельным скольжением).

Зона вторичного охлаждения — роликово-форсуноч­ ная— состоит из четырех секций протяженностью 1,12: 3,3 и 3,55 м (две последние секции). Форсунки располо­ жены на вертикальных коллекторах и подают воду на слиток между роликами. Диаметр роликов первой сек­ ции равен 89 мм, расстояние между их осями составляет 101 мім; указанные размеры соответственно равны 101 и 127 мм во второй и 127 и 152 мм в третьей и четвертой секциях.

После выхода из зоны вторичного охлаждения пол­ ностью затвердевший слиток поступает сначала в валки, принимающие на себя усилия, возникающие при выпрям­ лении слитка, а затем в правильную машину. Все роли­ ки в этой машине — приводные, диаметр роликов 533 імм. Выпрямленный слиток выходит на горизонтальный роль­ ганг, где разрезается на мерные длины двумя газовыми резаками.

В1967 г. на заводе фирмы «Рейншталь Хюттенверке»

вГаттингене (ФРГ) введены в строй две одиоручьевые радиальные установки [45]. Сталь для УНРС выплавля­ ют в 75-т мартеновских печах и в электропечах емкостью ПО т. На одной установке отливают слитки сечением

127—254X1016—1700 імм, на другой—сечением 152— 304X1350—2100 мм.

Радиусы технологических осей составляют 12,2 м. Каждую установку обслуживает отдельный промежуточ­ ный ковш, установленный на самоходной тележке с подъемным устройством, обеспечивающим возможность разливки с подводом металла в кристаллизатор под

уровень.

На установках применяют кристаллизаторы сборной конструкции длиной 711 мм. Углы кристаллизатора зак­ руглены по радиусу 9,5 мм. Для быстрой смены кристал­ лизаторы оборудованы быстроразъемными входными

43

патрубками в систему охлаждения :и выходными из нее. Кристаллизаторы имеют механизмы возвратно-поступа­ тельного движения, обеспечивающие качание в режиме 50 циклов в одну минуту при шаге 12,7 мм. Система вто­ ричного охлаждения — пятисекционная, состоит из под­ держивающих роликов и форсунок, применяемых для по­ дачи на слиток до 1,25 л воды на 1 иг стали. Поддержи­ вающие ролики установлены на антифрикционных под­ шипниках, в результате чего при вытягивании нагрузка

кристаллизатора в сочетании с контрбалластными гидроцилиндрами; применение охлаждаемых экранов, нахо­ дящихся ниже кристаллизатора, для предотвращения прорывов металла; установка устройства для сдува во­ ды на выходе слитков из зоны вторичного охлаждения.

1

Рис. 15. Схема радиальной УНРС на заводе фирмы «Феникс Стил»:

1 — промежуточный ковш; 2 — кристаллизатор; 3 — .роликовая пірово&ка; 4 — механизм выіпряімдения

44

По данным фирмы «Комкаст», экраны под кристаллиза­ тором обеспечивают: более высокую производительность, так как увеличивается скорость разливки; надежность направления и поддержки слитка; более эффективное ох­ лаждение; упрощение конструкции первой зоны вторич­ ного охлаждения; увеличение надежности и стабильности разливки.

Рассматривая конструктивные особенности радиаль­ ных УНРС, необходимо отметить установки для отливки профилированных слитков. В 1968 г. на заводе фирімы «Алгома Стил» (Канада) введена в действие двухручьѳвая радиальная УНРС іс радиусом 10,7 ім, на которой отливают из 100-т ковшей фасонные заготовки для про­ изводства балок (рис. 16). Сечение заготовок составляет

432X305X102 мм (102 мм — ребро) и 775X356X102 мм.

В состав УНРС входят: промежуточный ковш, кри­ волинейные кристаллизаторы, роликовая проводка вто­ ричного охлаждения с опорными валками, брызгала вто­ ричного охлаждения, правильно-тянущая клеть, газорез­ ки, стеллажи для затравок, затравки, рольганги.

Промежуточный ковш, двухстопорлый, емкостью 13 т устанавливают на тележке с электрическими приводами для передвижения и центровки над кристаллизаторами. Кристаллизаторы имеют длину 710 мм, изготавливаются из массивной меди, плакированной хромом. В зоне шей­

45

ки с каждой стороны предусмотрена обратная конус­ ность 1 мм (всего 2 мм). Кристаллизаторы выполнены из двух половин (фигурных блоков), стыкующихся на центральной линии профиля. Медные блоки имеют сверленые каналы для протекания охлаждающей воды. Блоки монтируют в стальном разъемном кожухе. Крис­ таллизаторы совершают возвратно-поступательное дви­ жение по радиусу, закон движения — синусоидальный, величина хода составляет 19 мм.

Роликовая проводка состоит из шести секций. Для охлаждения заготовок водой предусмотрены форсунки. На полки и шейку вода подается отдельно.

ПТУ выполнено девятироликовым; имеются верхний холостой ролик, два приводных ролика, смонтированных по касательной, два холостых гибочных ролика и две па­ ры приводных тянущих роликов. Форма всех правильных роликов — цилиндрическая. Кроме того, в ПТУ предус­ мотрены регулируемые вручную выходная и входная проводки. Давление роликов, перемещение и работа про­ водок регулируются с помощью гидравлических меха­ низмов с главного пульта управления. Рамы ПТУ, роли­ ковые узлы и проводки снабжены системами внутренне­ го водяного охлаждения.

Затравки представляют собой гибкую конструкцию и состоят из трех элементов: цепи длиной 24,4 м, шири­ на которой в центре регулируется прокладками; секции длиной 1,8 ім, конически расширяющейся от конца пер­ вой цепи до размеров заготовки на конце головки; го­ ловки, монтируемой на конце секции длиной 1,8 м. Ко­ нец головки имеет размеры, приблизительно равные внутренним размерам кристаллизатора. В верхней части головки находится плита для соединения со слитком. Головка состоит из двух половин, скрепляемых болтами.

Заготовки разрезаются на заданные длины подвиж­ ным кислородно-пропановым резаком. Каждый резак оонащен двумя горелками. Управление горелками и от­

рубежных радиальных УНРС необходимо отметить стре­ мление к автоматизации процесса разливки [46—50]. Перівоочередной задачей автоматизации является обес­

46

печение соответствия между технологическими парамет­ рами отливки слитков. Основное внимание обращают на обеспечение постоянного положения уровня металла в кристаллизаторе [47]. В основу системы автоматики по другому варианту положен радиометрический контроль уровня металла в кристаллизаторе с подачей управляю­ щего сигнала на стопоры в промежуточном ковше. При­ мером осуществления второго варианта автоматического регулирования положения уровня металла в кристалли­ заторе является схема автоматики, примененная на УНРС фирмы «Армко Стил» в Сэнд Спрингсе в США.

В работе [48] приводится еще ряд примеров исполь­ зования аппаратуры для определения уровня жидкой стали в кристаллизаторе и в промежуточном ковше. Ав­ томатизируется работа и других узлов УНРС [51]. От­ мечается, что программа автоматической работы устано­ вок, включающая режимы литья и охлаждения, а также порезки слитков на мерные длины, задаваемая, напри­ мер, при помощи перфокарт, может осуществляться без перерыва и при минимальном числе обслуживающего персонала в течение длительного промежутка времени.

3. РАДИАЛЬНЫЕ УНРС

с д е ф о р м а ц и е й з а г о т о в к и

ДО ОКОНЧАНИЯ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ

Опытная установка УЗТМ

В 1966 г. на Уралімашзаводе описанная в п. 2 этой главы УНРС была реконструирована и превращена в опытную радиальную УНРС с деформацией заготовки до окончания ее затвердевания. Основные конструктив­ ные особенности установки следующие. Перед разливкой на крышку промежуточного ковша устанавливают ва­ куумную камеру. При этом патрубки камеры опускают в промежуточный ковш, разделенный на две половины огнеупорной перегородкой. Кристаллизатор оборудован герметизирующим устройством для проведения разливок под давлением инертного газа. При заполнении кристал­ лизатора вакуумированный жидким металлом, поступа­ ющим из промежуточного ковша, объем герметичес­ кой камеры в верхней полости кристаллизатора заполня-

47

ется аргоном под давлением 1—3 Н/ом2(0,1—0,3 клс/см2), которое поддерживают в течение всей разливки.

Кристаллизатор общей длиной 1475 мм имеет под­ вижные стенки, по широким граням шарнирно присое­ диненные к каркасу кристаллизатора и подпружиненные. Торцовые подвижные стенки присоединены шарнирно к узким стенкам кристаллизатора при помощи рычагов, а между собой связаны стяжками и подпружинены тарель­ чатыми пружинами.

Механизм качания кристаллизатора для устранения быстрого износа криволинейных направляющих и облег­ чения настройки амплитуды качания выполнен из рамы, шарнирно закрепленной в центре кривизны отливаемого слитка. Движение рамы происходит по радиусу от элек­ тродвигателя через цилиндрический редуктор, эксцентри­ ковый вал и рычаг, соединяющие последний с рамой. Закон движения кристаллизатора задан синусоидальным с плавным регулированием числа качаний от 3 до 30 в

одну минуту.

Балки системы вторичного охлаждения представляют собой две автономные системы. Одна система состоит из трех пар брусьев (верхних и нижних), другая — из двух. Брусья каждой системы соединены между собой парой тяг. Вверху под кристаллизатором брусья каждой сис­ темы зафиксированы в верхних направляющих, установ­ ленных стационарно. Соответствующая каждой отдель­ ной системе брусьев пара тяг соединена с верхними брусьями эксцентриковой осью, что позволяет настраи­ вать раствор между брусьями на размеры слитка с уче­ том его усадки. Та же пара тяг соединена с нижними брусьями коленчатыми валами, причем на одной эксцен­ триковой шейке фиксированы нижние брусья, а на вто­ рой — тяги длія соединения верхних и нижних брусьев соответствующей системы. На осях коленчатых валов тяг установлены катки, опирающиеся на нижние направляю­ щие. Фиксация нижних брусьев и тяг на коленчатых ва­ лах осуществлена на подшипниках качения.

При повороте коленчатых валов происходит попере­ менное сведение и разведение брусьев каждой системы относительно поверхности отливаемого слитка. При этом нижние концы брусьев отходят от слитка на 10 мм, а верхние — на 1 мм. Перемещение балок в направлении вытягивания осуществляется кулачками, (установленными

48

на валу в раме направляющих балок. Боковые повер­ хности брусьев балок новой конструкции не имеют внут­ ренних облегчений. Расстояние между ними устанавли­ вается не более 0,5 мм вместо 5 мм при прежней конст­ рукции. Последнее устраняет попадание жидкого метал­ ла между брусьями в случае прорывов под кристалли­ затором.

Верхние направляющие ібрусьев представляют собой две эксцентриковые оси, помещенные на стационарной раме. На каждой оси установлены на подшипниках скольжения камни, входящие в пазы брусьев каждой системы. Камни облицованы направляющими планками.

Для регулирования раствора между брусьями на каждой оси смонтирована полумуфта с торцовым ма­ шинным зубом.

Роликовая зона вторичного охлаждения предназна­ чена для осуществления разгиба слитка в двухфазном состоянии. Она состоит из роликов, расположенных в два ряда и охватывающих слиток по широким граням. Ролики расположены по кривой, обеспечивающей плав­ ное разгибание слитка при условии постоянства относи­ тельной деформации продольных наружных волокон ме­ талла после прохождения каждого шага роликов. Конст­ руктивно роликовая зона выполнена в виде шести сек­ ций, в каждую из которых входит по четыре пары роли­ ков. Верхние ролики — неприводные, нижние через один приводятся в движение от общего привода через цепные передачи.

В процессе эксплуатации УНРС с разгибом непол­ ностью затвердевшего слитка установлено, что вследст­ вие неодинакового удлинения волокон поверхностного слоя слитка в зоне каждой пары роликов в случае при­ менения общего привода для их вращения наблюдается проскальзывание слитка на приводных роликах и проис­ ходит перегрузка механизма. Поэтому принято решение применять индивидуальные приводы для роликов зоны разгиба слитков.

Промышленная УНРС на НТМК

На Нижне-Тагильском металлургическом комбинате по проекту УЗТМ введена в строй одноручьевая УНРС с деформацией незатвердевшего сляба.

49