книги из ГПНТБ / Молочников Н.В. Создание нового прокатного и другого металлургического оборудования доклад по творческим работам и изобретениям, представленным вместо диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Следует отметить успешное применение качающихся желобов для разливки шлака (опыт Челябинского металлургического за­ вода).

Дальнейшие работы по совершенствованию оборудования для механизированной разливки продуктов плавки в ковши привели к новым, более прогрессивным решениям конструкции этого обору­ дования.

Применительно к типовым доменным печам объемом 1719 и 2000 м3 были созданы поворотные желоба нового типа 129] для раз­ ливки чугуна и шлака и тележечные толкатели 122] для передви­ жения составов в процессе разливки, отличающиеся оригинально­ стью конструкции и высокой надежностью в работе.

Привод поворотного желоба с кривошипно-шатунной передачей обеспечивает плавный разгон и торможение желоба при повороте, а также наибольшие значения скорости поворота в момент пере­ сечения желобом струи жидкого чугуна (шлака). Движение от привода сообщается желобу не непосредственно, а через специаль­ ную поворотную раму, на которой он установлен. Это позволяет легко и быстро снимать желоб для замены или ремонта футеровки и набивки.

Толкатель выполнен в виде самоходной электрической тележки закрытого типа с дистанционным управлением, передвигающейся по тем же железнодорожным путям, что и проталкиваемые им со­ ставы, и автоматически сцепляющейся с ними.

Высокая эксплуатационная надежность толкателя обеспечива­ ется, в частности, благодаря наличию в приводе передвижения двух электродвигателей, работающих через общий редуктор, свя­ занный с редукторами двух приводных осей. При аварийном от­ ключении одного из электродвигателей величина развиваемого толкателем тягового усилия не снижается, поскольку сцепной вес толкателя используется при этом также полностью.

Толкатель обеспечивает передвижение состава чугуновозов (шлаковозов) весом до 1200 т со скоростью 0,1 м/сек. При этом часть состава может располагаться на участке закругления желез­ нодорожного пути. Использование этого толкателя исключает не­ обходимость в применении каких-либо дополнительных устройств для стопорения состава при.разливке.

В создании оборудования для механизированной разлиьки чу­ гуна и шлака большое участие приняли Электростальтяжмашзавод (толкатели) и Днепропетровский завод металлургического обору­ дования (поворотные желоба). Этим оборудованием, изготовляе­ мым указанными заводами, начиная с 1959 г., оснащены все соору­ женные и оснащаются сооружаемые в настоящее время доменные печи объемом 2000 м3, а также ряд действующих печей объемом 1719 ж3. Это оборудование поставляется также на экспорт.

По данным эксплуатации внедрение механизированной разлив­ ки продуктов доменной плавки посредством поворотных желобов и тележечных толкателей обеспечивает существенную экономию.

20

В новой электропечи загрузка шихтой решена удачнее благо­ даря применению отворачивающегося свода, закрепленного на по­ воротной тумбе. Это новое решение позволило значительно упро­ стить конструкцию печи и свести к минимуму простои ее между плавками.

Несущей базой в новой печи является двухсекторная люлька, на которой смонтирована ванна печи со сливным носком, а также тумба, несущая на себе свод печи и три колонны для электродных рукавов. Свод решен в виде купольно-кольцевой системы с подвес­ кой центральной части к металлическому каркасу. Наклон печи осуществляется посредством двух реек, приводимых в движение индивидуальными электромеханическими приводами. Под сфери­ ческим днищем печи, выполненным из немагнитной стали, впервые было предусмотрено устройство для электромагнитного переме­ шивания жидкого металла в ванне печи.

На всех старых электропечах шлак, сливаемый из загрузочно­ го окна печи, удаляется из цеха через печной пролет, что в значи­ тельной степени затрудняет его транспортирование. С созданием новой печи впервые удалось решить вопрос удаления шлака через разливочный пролет цеха.

Всоздании новой печи большое участие приняли ВНИИЭТО, ЦПКБ Главпроектметаллургавтоматика и другие организации.

Электропечи емкостью 80 г успешно эксплуатируются на Но­ волипецком и Челябинском металлургических заводах. Сооруже­ ние таких печей позволяет снизить удельные капитальные затраты на строительство на 8—10%. повысить производительность труда

вцехех на 12—15% и уменьшить себестоимость продукции.

В1958 г. в Гипромезе была принципиально решена конструкция мощной электросталеплавильной дуговой печи емкостью 180 т.

Первую такую печь предусматривается в ближайшие годы ввести

вэксплуатацию.

2.Оборудование типового электросталеплавильного цеха

спечами малой емкости

В1955—56 гг. в Гипромезе были разработаны технические и ра­ бочие проекты механического оборудования типового электроста­ леплавильного цеха.с печами малой емкости для производства ле­ гированных сталей особого назначения. Основные и вспомогатель­

ные операции в цехе механизированы и в значительной мере авто­ матизированы.

В первые в мировой практике предусмотрен поточный метод подготовки к плавке поддонов, изложниц, центровых и надставок, разливки стали, клеймения слитков, их осмотра и взвешивания.

Разливка стали, извлечение слитков из изложниц, подготовка изложниц и поддонов к плавке производятся на специальных тележечных конвейерах, размещенных на отдельных специализирован­ ных участках цеха. Управление движением конвейеров осуществ-

22

ляется дистанционно с главного поста управления. Тележечный конвейер имеет оригинальную конструкцию, обеспечивающую дви­ жение состава тележек как по прямолинейному, так и по криволи­ нейному участкам рельсового пути.

Для повышения качества слитков и увеличения выхода годного на одном из участков движения тележечного конвейера предусмот­ рено устройство для электродугового обогрева слитков. Благодаря оригинальной конструкции устройства во время его работы авто­ матически поддерживается постоянная длина дуги. Подготовка к плавке надставок и центровых производится также на конвейерах..

Для отрыва изложниц со слитками от литниковой системы и переноса их на участок раздевания слитков была разработана конструкция специального крана с механизированным устройством для скручивания литника. Полностью механизированный и автома­ тизированный участок раздевания слитков оборудован специаль­ ными опрокидывателем и выталкивателем изложниц с гидравличе­ скими приводами.

Разработаны конструкции оборудования для полной механиза­ ции и автоматизации всех работ, связанных с охлаждением, чист­ кой и смазкой изложниц.

Электросталеплавильные цехи с печами малой емкости в 1957— 59 гг. были построены на Челябинском и Златоустовском метал­ лургических заводах. Запроектированное для этих цехов оборудо­ вание успешно эксплуатируется.

3.Оборудование для конверторных цехов

В1963—64 гг. на Нижне-Тагильском меткомбинате и на заводе им. Ильича (г. Жданов) были пущены впервые в Советском Союзе конверторы емкостью 100—130 т с продувкой кислородом сверху.

При проектировании нестандартного оборудования конвертор­ ных цехов в Гипромезе были разработаны технические проекты и рабочие чердежи машин для загрузки конвертора скрапом, для

ремонта футеровки конверторов и механизации тяжелых и трудо­ емких работ на ряде участков. Загрузку конвертора скрапом было предложено производить при помощи мульд, установленных на спе­ циальных тележках и шарнирно связанных с ними.

Состав из 6—9 тележек подается к конверторам электровозной тележкой. Остановка состава в строго определенных положениях относительно конвертора производится автоматически при помощи исчезающих упоров. Загрузка конвертора осуществляется путем опрокидывания мульд механизмом, установленным под рабочей площадкой конвертора.

Разработанные механизмы загрузки конверторов скрапом, из­ готовленные Южуралмашзаводом, отличаются оригинальностью конструкции и надежностью в работе. По-новому решен вопрос рет монта футеровки конверторов. В отличие от существующего спо­ соба ремонта футеровки, при котором необходимо сооружение

23

временных лесов и подмостей, надстраиваемых по мере выполне­ ния футеровочных работ, предложено ремонт конвертора осуществ­ лять с помощью телескопического подъемника.

Разработанный подъемник Г12j смонтирован на тележке и имеет два'механзима подъема. Один из них (гидравлический) осуществ­ ляет подъем рабочей площадки с рабочими, производящими ремонт футеровки, другой (электрический) производит подъем площадки с огнеупорными материалами.

Гидроцилиндры работают от насосной станции, смонтированной на тележке. Управление механизмами осуществляется рабочими, производящими ремонт футеровки.

Применение подъемников при ремонтах футеровки конверторов значительно повышает производительность труда при выполнении этих работ. Подъемники изготовляются Южуралмашзаводом как для внутрисоюзных, так и для экспортных поставок.

В новых конверторных цехах решен вопрос механизации тру­ доемких работ по подготовке стопоров сталеразливочных ковшей. Механизированы операции наборки. сушки и транспортировки стопоров.

Запроектированный комплекс механизмов, работающих в авто­ матическом режиме, обеспечивает поштучную подачу стержней стопоров на сборочный стол, поштучную установку набранных сто­ поров в гнезда печного конвейера, в гнезда специального копильника и передачу стопоров из копильника на конвейер.

Внедрение этих механизмов* в производство дало возможность повысить производительность труда в 2—3 раза и высвободить четырех рабочих, занятых подготовкой стопоров.

4.Конвертор с двумя осями вращения

Впоследние годы за рубежом начало развиваться производство

стали в конверторах с двумя осями вращения (типа Калдо).

В настоящее время в разных странах находятся в эксплуатации 22 конвертера этого типа с годовой производительностью пример­ но 6 млн. тонн стали.

Конвертор с двумя осями вращения имеет существенные преи­ мущества в сравнении с конверторами типа Л-Д. Основными из них являются: более высокий выход годного (на 3-;~4%); увели­ чение в два раза доли скрапа в шихте; отсутствие котла — утили­ затора и значительное упрощение системы газоочистки; повышение качества выплавляемой стали и возможность переработки высоко­ фосфористых чугунов.

В 1962—63 гг. во ВНИИМЕТМАШе были разработаны проекты конверторов с двумя осями вращения емкостью 100 и 250 т, в ко­ торых принципиально по-новому решены конструкция привода вра­ щения конвертора и конструкция собственно конвертора 127]

Существующие конструкции конверторов типа Калдо имеют два рельсовых бандажа, которыми конвертор опирается на катки.

24

Кроме того, имеется еще одна система катков, воспринимающих большую осевую нагрузку и удерживающая конвертор от осевого смещения.

Вконструкции ВНИИМЕТМАШ груша имеет только один рельсовый бандаж и не имеет катков для восприятия осевых нагру­ зок. Один рельсовый бандаж и катки, воспринимающие осевую на­ грузку, заменены сферическим подшипником качения, установлен­ ным на цапфе днища. Это в значительной мере снизит эксплуата­ ционные расходы, поскольку замена рельсовых бандажей весьма затруднительна, а стоимость их велика.

Всуществующих конверторах с двумя осями вращения элек­ тродвигатели работают в очень тяжелых условиях (высокая темпе­ ратура* запыленность, вибрация и др.). Такие условия требуют применения электродвигателей ^специального исполнения.

Вконверторе конструкции ВНИИМЕТМАШ предусмотрен один двигатель, установленный в стороне от конвертора. Вращательное движение груше передается от привода через шпиндель и специ­ альную муфту сцепления [301.

Вдругом варианте конвертора конструкции ВНИИМЕТМАШ вращательное движение груше передается шпинделями, проходя­ щими через цапфы опорного кольца конвертора. В этом случае ко­ нический редуктор размещен в самой цапфе опорного кольца, а

двигатели расположены в стороне от конвертора.

Разработанный ВНИИМЕТМАШем третий вариант конвертора предусматривает применение гидродвигателей с установкой их не­ посредственно на валах двух опорных приводных катков.

Вварианте с гидравлическим приводом уменьшаются габариты

ивес конвертора, упрощается его монтаж и демонтаж, обеспечи­ вается широкий диапазон регулирования скорости вращения кон­ вертора.

В1964 г. Опытным заводом ВНИИМЕТМАШ был изготовлен опытный конвертор новой конструкции, котооый в настоящее вре­ мя проходит испытания.

5.Машины для разделки скрапа

В1937—39 гг. на базах Главвторчермета возникла необходи­ мость в ножницах аллигаторного типа, применявшихся в то время в США. Ножницы этого типа способны резать на габаритный скрап сильно изогнутые полосы и имеют более простую конструк­ цию, чем ножницы других типов.

По поручению академика И. П. Бардина в 1939 г. впервые в

СССР была разработана конструкция аллигаторных ножниц уси­ лием резания 100 и 2000 т. Первые из них серийно изготовлялись Воронежским заводом цм. Калинина, вторые были изготовлены Старо-Краматорским машиностроительным заводом в 1941 году.

25

IV. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

За последние 15 лет в СССР и за рубежом широкое применение получил процесс непрерывной разливки стали.

Преимущественное распространение получили агрегаты непре-. рывной разливки стали (АНРС) вертикального типа со скольже­ нием корочки отливаемого слитка относительно стенок кристалли­ затора.

Совершенствование агрегатов вертикального типа привело к созданию АНРС с загибом слитка на ходу после его полного за­ твердевания. Такое конструктивное решение позволяет несколько уменьшить высоту АНРС, однако при толщине отливаемого слитка свыше 250 -А 300 мм и малых длинах заготовок это преимущество теряется.

Дальнейшим развитием вертикальных АНРС явилось создание агрегата радиального типа, основной особенностью которых яв­ ляется формирование в них слитка в изогнутом по определенному радиусу кристаллизаторе. Зона вторичного охлаждения в этих, агрегатах также выполняется по дуге окружности, благодаря чему в течение всего времени кристаллизации застывающий слиток не. подвергается деформации. После полного затвердевания слиток специальным правильным устройством выпрямляется и в горизон­ тальном положении разрезается на мерные заготовки.

Агрегат с радиальным кристаллизатором в сравнении с агрега­ тами вертикального типа имеет примерно в 3 раза меньшую высо­ ту, благодаря чему отпадает необходимость в сооружении дорого­ стоящих глубоких колодцев или высоких башен. Капитальные за­ траты и продолжительность сооружения таких АНРС уменьшаются на 30—40%, существенно снижается себестоимость продукции.

В 1963 г. во ВНИИМЕТМАШе по инициативе А. И. Целикова были выполнены технический проект и рабочие чертежи опытно­ промышленного агрегата непрерывной разливки стали радиального типа для Руставского металлургического завода. При разработке этого агрегата учитывался большой опыт, накопленный при строи­ тельстве и эксплуатации АНРС вертикального типа. Запроектиро­ ванный агрегат рассчитан на производство слябов шириной 900 мм и толщиной до 210 мм. Общая годовая экономия от внедрения агре­ гата на Руставском металлургическом заводе составит около 400 тыс. рублей.

Вконструкции АНРС Руставского металлургического завода имеется целый ряд оригинальных решений.

Вчастности:

1)крепление медных плит кристаллизатора осуществляется при помощи шарнирно закрепленных болтов, что в значительной мере уменьшает коробление плит;

26

2) в зоне вторичного охлаждения по одной из сторон сляба установлены поддерживающие ролики с укороченными бочками, что позволяет отказаться от подпружинивания роликов в этой зоне;

3)впервые применена радиальная жесткая затравка с фрик­ ционным приводом;

4)отсоединение затравки от слитка производится одновременно ■с началом его правки;

5)тянущая клеть имеет рычажную систему установки валков

игидравлические нажимные устройства.

В создании АНРС для Руставского металлургического завода принял участие Украинский институт металлов.

В 1963 г. во ВНИИМЕТМАШе по инициативе А. И. Целикова был разработан и в настоящее время проходит испытания радиаль­ ный агрегат непрерывной разливки стали, который работает в сов­ мещенном процессе с прокатным станом, состоящим из планетар­ ной клети, трех двухвалковых клетей и моталки. Скорость выхода слитка из кристаллизатора в агрегате составляет 3 -j- 5 м/мин. Ско­

щения процессов непрерывной разливки и прокатки составит при­ мерно 500 тыс. рублей.

В последнее время во ВНИМЕТМАШе и Институте Физики АН Латвийской ССР по предложению автора ведутся работы по при­ менению бегущих магнитных полей в агрегатах непрерывной раз­ ливки стали с целью увеличения скорости выхода слитка из кри­ сталлизатора. Эти работы, представляющие собой эксперименталь­ ные и теоретические исследования 132], направлены в основном на создание условий, необходимых для совмещения АНРС с непре­ рывными прокатными станами, в особенности с листовыми ста­ нами.

V.ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

1.Машина для испытания металла на ползучесть

В1943 г. автором был разработан проект машины для испыта­ ний металла на ползучесть для Института механики Академии Наук СССР. Несколько таких машин было изготовлено в 1944— 45 гг. и в настоящее время они эксплуатируются в различных ис­ следовательских организациях Союза.

2.Машина для испытаний железнодорожных рельсов

на усталостную прочность

В 1956 г. в Гипромезе был разработан проект машины ориги­ нальной конструкции для испытаний железнодорожных рельсов на усталостную прочность.

21

Машина была изготовлена по этому проекту в 1960 г. в Герман­ ской Демократической Республике по заказу АН СССР и в настоя­ щее время находится в эксплуатации.

3. Оборудование для исследования работы доменных печей

До последних лет для исследований работы доменных печей применялось конструктивно несовершенное оборудование и кустар­ ные приспособления, требующие большого числа тяжелых немеха­ низированных операций. Это в значительной мере отражалось на научном уровне и качестве исследований, существенно ограничи­ вало круг исследуемых вопросов. Отсутствие надлежащего совре­ менного исследовательского оборудования начало ощущаться осо­ бенно остро в последние годы, когда проведение всесторонних исследований работы доменных печей большого объема стало одной из наиболее актуальных задач дальнейшего развития доменного производства.

Следует при этом отметить, что в связи с увеличением полезного объема печей и значительным повышением технологических пара­ метров доменной плавки процесс проведения исследований намно­ го усложнился, а требования в отношении тематики, объема и ка­ чества выполнения исследований возросли.

В 1958—59 гг. в Гипромезе были разработаны технические про­ екты и рабочие чертежи комплекса нового оборудования для все­ сторонних исследований работы доменных печей большого объема. Этот комплекс включает в себя, в частности, машины для исследо­ вания распределения шихтовых материалов на колошнике печи [181, машины и устройства для исследования состава и свойства материалов, температуры, дазления и состава газов в шахте печи; машину для исследований процессов, протекающих в горне печи на горизонте воздушных фурм [20].

Разработанные машины, отличаясь оригинальностью конструк­ ции, имеют встроенные электрические приводы и аппаратуру, обес­ печивающую дистанционное и автоматическое управление их рабо­ той. В практике доменного производства такие машины были предложены и заработаны впервые.

Машина для отбора проб газа и материалов и замера темпе­ ратуры в печи позволяет автоматически производить отборы и за­ меры последовательно в ряде точек по радиусу на различных го­ ризонтах шахты. Оригинальность машины состоит в наличии при­ водной каретки, движущейся в жестких направляющих, и раздвиж­ ных промежуточных неприводных кареток с подпружиненными фрикционными роликами, которые исключают продольный изгиб исследовательской трубы при введении ее в печь.

Машина для исследований профиля засыпи шихты на колошни­ ке доменной печи позволяет автоматически одновременно в не­ скольких точках по радиусу колошника производить замер уровня

28

засыпи, т. е. определять топографию засыпи с дистанционной пе­ редачей сигналов замера на записывающий прибор. При этом гер­ метизация рабочего пространства печи не нарушается.

Машина для исследований процессов, протекающих в горне до­ менной печи, позволяет автоматически через воздушную фурму вводить в горн печи исследовательский рабочий орган без наруше­ ния герметичности фурменного прибора.

Создание этих машин делает возможным в значительной мере расширить тематику и объем исследований, повысить культуру исследовательских работ, улучшить их качество, обезопасить пер­ сонал, занятый выполнением этих работ.

В 1961 г. отделом металлургии чугуна Института черной метал­ лургии Госкомитета по черной и цветной металлургии при Госпла­ не СССР с помощью указанных машин был проведен большой комплекс исследований доменной печи объемом 2000 ж1*3, результа­ том которого явилась всесторонняя оценка работы этой печй и установление целесообразности дальнейшего сооружения таких печей, а также печей большого объема. Эти исследования, имею­ щие большое народнохозяйственное значение, позволили также дать рекомендации по повышению эффективности работы печей объемом 2000 ж3.

Необходимо отметить, что машины для отбора проб газа и за­ мера температуры в шахте печи стали применяться на доменных печах объемом 2000 ж3 в качестве постоянно работающего техноло­ гического оборудования, обеспечивающего контроль хода доменной плавки. Этими машинами оснащается также ряд доменных печей, строящихся за рубежом по советским проектам.

VI. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НОВЫХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

1. Сталеплавильный агрегат непрерывного действия

Во ВНИИМЕТМАШе в течение последних трех лет создается конструкция опытно-промышленного сталеплавильного агрегата непрерывного действия (САНД) годовой производительностью 40000 г стали. Работа проводится совместно с лабораторией ЦНИИЧЕРМЕТа. Создание САНД является одной из важнейших проблем в сталеплавильном производстве.

Современным способам производства стали в мартеновских пе­ чах, конверторах и электропечах присущи недостатки, свойствен­ ные, любому периодическому процессу. К ним относится невозмож­ ность создания условий в едином объеме рабочего пространства для эффективного протекания различных по своей природе процес­ сов, в частности, процессов рафинирования металла от серы, фос­ фора и т. д. Каждый из них требует условий, которые несовмести­ мы с условиями, необходимыми для других процессов.

29