при переливе металла из ковша в ковш или при заполнении из ложниц. В зависимости от качества и назначения стали, веса слитка и других факторов следует применять в каждом конкрет ном случае наиболее рациональный и эффективный способ дега зации.
В США и ФРГ сооружен ряд новых промышленных устано вок для дегазации стали при разливке.
Общая производственная мощность установок составила в США в 1957 г. 2720 т]мес. Предполагалось, что в 1958 г. она воз-
Для |
дегазации всего объема металла в ковше в 1955— |
1956 гг. |
на заводе Дортмунд-Хердер (ФРГ) была сооружена уста |
новка, позволяющая производить вакуумирование стали в от дельной расположенной вне ковша камере небольшого объема
(рис. 36). Принцип ее действия заключается в попеременном
опускании и подъеме вакуумной камеры, расположенной над за полненным сталью ковшом. При опускании камеры футерован ная труба погружается в металл, часть металла засасывается из
ковша в камеру; при подъеме камеры металл выливается обратно.
Вес одной порции засасываемого металла составляет 1—4 т, продолжительность выдержки в камере при остаточном давлении
от 10 до 1 мм рт. ст. —0,5—1 мин.
90
Для обработки всего металла операцию вакуумирования по вторяют 30—40 раз. Вакуум создается эксгаустером Рута в ком бинации с ротационными поршневыми или водоканальными на
сосами. Для обогрева жидкого металла в камере при вакууми ровании применяют угольные нагреватели или электрическую дугу. Вакуумную камеру монтируют вместе с насосами и транс форматором на общей площадке, которая может быть или по движной (транспортировка мостовым краном), или стационар ной (установка ковша на тележке). Отсасываемые из металла при вакуумировании газы содержат около 80% СО; 15% Н2;
5% N2 и около 1% СО2.
Вакуумирование повысило’ однородность химического соста ва стали в ковше и снизило содержание водорода с 8 до 2,5 сл13/100 г, а кислорода — до 0,003—0,006%. Кроме мартенов ской нелегированной стали с содержанием углерода 0,05—0,65%,
вакуумированию подвергали автоматную, пружинную, марган цевую, хромистую стали и сталь для коленчатых валов.
Врезультате вакуумной обработки и снижения содержания
вметалле водорода и неметаллических включений отпала необ ходимость замедленного охлаждения крупных поковок, склон ных к образованию флокенов, и значительно повысился выход годного при производстве коленчатых валов.
На заводе Хайнрихсхютте в 1958 г. введена в эксплуатацию новая установка для дегазации жидкой стали в ковшах емкостью
60—80 т [40].
Для вакуумирования металла используют цилиндрический футерованный контейнер с двумя прикрепленными к днищу па трубками (рис. 37). Патрубки расположены под некоторым уг лом к вертикали; погружение патрубков в жидкий металл проис ходит вблизи диаметрально противоположных стенок ковша. Сверху к контейнеру подсоединена труба, соединенная с систе мой вакуумных насосов. Под действием вакуума жидкий металл по патрубкам засасывается в нижнюю часть контейнера. После этого в один из патрубков подают аргон и тем самым создают
восходящий поток жидкого металла. Благодаря определенному вакууму уровень металла в контейнере остается постоянным и создается замкнутая циркуляция металла из ковша в контейнер и обратно. В контейнере поддерживают вакуум до 0,1 мм рт. ст.
Система насосов имеет четыре ступени. В трех ступенях исполь зуют ротационные насосы типа Рута.
В первой ступени работают параллельно три насоса с общей производительностью 28 тыс. м3/час-, во второй ступени 2 насоса производительностью 6 тыс. м^/час, в третьей ступени один на
сос (1000 л3/час) и в |
четвертой — один |
насос на 750 мъ1час. |
Между контейнером и |
насосной группой |
включен фильтр для |
улавливания пыли. Описанный способ вакуумирования применя
ют для стали целого ряда марок, |
предназначенных для изготов- |
7* |
91 |
!’ис. 37. Устройство для непрерывного вакуумирования жидкой стали
вне ковша
92
ления ответственных поковок и отливок, склонных к флокено-
образованию.
Приоритет вакуумирования жидкой стали в ковше и в струе принадлежит Советскому Союзу. Еще в 1940 г. А. М. Самарин и Л. М. Новик разработали метод вакуумной обработки жидкого металла в ковше и в изложнице и в 1941 г. предложили для про мышленного опробования различные конструкции вакуумных установок. На ряде заводов вакуумирование струи жидкой стали позволило значительно улучшить качество стали и повысить вы ход годного. Вакуумную обработку струи металла осуществля ют следующим образом: в герметическую футерованную камеру с крышкой устанавливают пустой сталеразливочный ковш. Воз дух из камеры выкачивают вакуумными насосами до остаточно го давления 10—20 мм рт. ст. В крышке камеры плотно заделы вают футерованную воронку (лейку), герметически перекрытую снизу алюминиевым листом. После выпуска плавки ковш с ме таллом устанавливают на камеру и открывают стопор. Струя жидкой стали прожигает алюминиевый лист и попадает из верх
него ковша в нижний. Для предупреждения засасывания возду
ха извне в воронке поддерживают определенный уровень метал ла. При переливании струя металла проходит по' разреженному
пространству камеры и отдает большинство содержащихся в стали газов, которые откачивают вакуумными насосами и вы брасываются по трубопроводу наружу. По данным В. Г. Сперан ского, при вакуумной обработке трансформаторной стали мето дом переливания из ковша в ковш на каждые 100 г металла выделяется_около 1,6 см3 водорода; за период переливания (6—
8 |
мин.) металл охлаждается на 50—70°. Снижение содержания |
в |
металле водорода и азота значительно повышает магнитные |
свойства трансформаторной стали.
Жидкая сталь при выпуске из печи и разливке взаимодей
ствует с кислородом, водородом и азотом воздуха, в результате
металл повторно загрязняется газами (повторное окисление) и неметаллическими включениями. Повышенное легирование мета лла марганцем, алюминием, титаном, цирконием и другими эле ментами увеличивает склонность стали к повторному окислению.
При разливке титансодержащей хромоникелевой стали типа ЭИ123, ЭИ702, ЭИ654 и др. на воздухе подкорковый слой слит ков всегда поражен на большую глубину так называемой тита нистой пористостью, представляющей собой скопление закрис таллизовавшихся окислов и нитридов титана сложного состава. Недостаточно глубокая обдирка слитков является причиной забраковки кованых или катаных заготовок по дефектам макро
структуры.
Для защиты струи жидкой стали от окисления в процессе раз ливки применяют специальные вакуум-аргонные камеры.
Эти устройства позволяют отливать слитки, крупные и мел кие сверху и сифоном, в разреженном пространстве или в атмо-
93
сфере инертного газа — аргона. Камеры, сваренные из листово го железа, состоят из двух частей — стационарного основания (днища) и отъемного колпака (рис. 38).
При разливке сифоном на днище камеры устанавливают под дон, изложницы, надставки и центровую. После этого на уложен ную в пазах основания вакуумную резину устанавливают каме
ру с отверстием для струи и с двумя-тремя гляделками для кон троля за разливкой металла. Перед разливкой из камеры через заборную трубу вакуум-насосами выкачивают воздух до оста
точного давления не более 1 мм рт. ст.
Ковш с металлом устанавливают в направляющих верхней части колпака гак, чтобы ось стакана ковша совпала с центром прикрытого алюминиевым листом отверстия для струи.
До конца разливки под вакуумом насосы продолжают выка чивать газы из камеры. Перед разливкой в атмосфере инертно
го газа камеру после создания разрежения заполняют аргоном,
подводимым через специальный вентиль от баллона.
94
4. МЕХАНИЗАЦИЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ
Механизация и автоматизация трудоемких работ в литейных пролетах электросталеплавильных цехов стала возможна с при менением новых способов разливки стали, а именно: периоди ческой разливки металла в изложницы для слитков на конвей ерах и непрерывной разливки через водоохлаждаемые медные
кристаллизаторы.
Разливка стали по специальному графику на замкнутом кон вейере, связывающем литейный пролет со стрипперным отделе
нием, устраняет простои плавильных печей из-за отсутствия под готовленных ставок изложниц и повышает производительность.
Применение автоматической конвейерной линии для разлив ки металла в слитки требует механизации основных и вспомога тельных операций по сборке ставок и выгрузке слитков. Пер спективным является применение гидравлической чистки и ме
ханической смазки изложниц по типу установки ММК [41]. Уста новка для гидравлической чистки изложниц состоит из следую щих частей:
а) стационарной металлической колонны высотой 12 ж;
б) |
подвижной консоли; |
в) |
шарнирно соединенных водонапорных труб, снабженных |
в нижней их части щелевыми форсунками; |
|
г) |
лебедки для вертикального перемещения консоли; |
д) |
водонасосной установки. |
Чистку изложниц после выгрузки слитков производят стру ей воды давлением в 20 ат. Гидравлическая форсунка, прикреп ленная к водоподводящей вертикальной пустотелой штанге, вер
тикально перемещается внутри изложницы со скоростью
13 м/мин. Вода из сопла форсунки падает на стенки изложницы под углом 75°. Для обработки 6 или 8 изложниц на поддоне (при
сифонной разливке) на коллекторе размещают соответствую щее число водоподводящих штанг с щелевыми форсунками.
Перед гидроочисткой температура внутренней поверхности изложниц должна быть не ниже 140°, после очистки — не ниже 120°; температура внутренней поверхности изложниц замеряет
ся автоматически и регистрируется самопишущими приборами.
После испарения воды изложницы обдувают сжатым воздухом и смазывают лаком.
Установка для механической смазки изложниц состоит из следующих основных частей:
а) стационарной металлической колонны высотой 12 м; б) подвижной консоли;
в) шарнирно соединенных труб с паровой рубашкой, снаб женных в нижней части форсунками для распыления лака;
г) лебедки для вертикального перемещения консоли; д) шестеренчатого насоса с электроприводом для подачи ла
ка из расходного резервуара к форсункам;
96
е) лакохранилища с паровым подогревом лака до 60—80°’.
Механическую смазку изложниц производят при движении голо вок с форсунками вниз со скоростью 0,54 м!сек. Давление лака, поступающего в форсунки, поддерживают в пределах 7—10 ат. После приемки ОТК смазанные изложницы переносят мостовым краном и устанавливают на подготовленный под сборку ставки поддон, находящийся на тележке конвейера.
Применение гидравлической чистки и механической смазки изложниц повысило производительность труда при подготовке составов с изложницами в стрипперном цехе № 2 ММК на 35%
и позволило высвободить для использования на других работах
12человек.
Втиповом электросталеплавильном цехе наряду с отливкой на конвейере в стрипперном отделении предусматривается уста новка механизированных автоматических линий по разделке, наборке, очистке и сушке центровых надставок, поддонов, стопо
ров и других сталеразливочных принадлежностей. Для замед ленного охлаждения слитков будут сооружены специальные тер мостаты, которые могут быть также использованы для передачи слитков в передельные цеха в горячем состоянии.
Процесс приготовления огнеупорных растворов и масс несло
жен, но трудоемок, так как до сих пор во многих цехах осущест вляется вручную.
Имеющийся на ряде предприятий опыт механизированного и централизованного приготовления растворов и масс и подачи их к месту использования показал полную целесообразность осуще ствления комплексной механизации.
Использование конвейера для разливки электростали не
сколько улучшает условия для механизации целого ряда работ, однако требует применения большого количества огнеупорных изделий, изложниц, чугунного припаса и затрудняет осуществ ление комплексной механизации и автоматизации всего процес
са разливки.
Более перспективным способом превращения жидкой стали
вслиток явится применение непрерывной разливки.
Вобласти непрерывной разливки стали на протяжении по
следних 15 лет усиленно ведутся работы как в Советском Союзе, так и за границей [42].
Фирма Бабкок и Вилькокс (США) проектирует закончить в 1960 г. строительство установки непрерывной разливки стали для слябов сечением 1500 X 1500 мм, которые предполагается отливать со скоростью 2500 мм/мин.
С 1954 г. в Англии функционирует установка для непрерыв ной разливки заготовок из быстрорежущей.стали сечением 100Х ХЮО мм [43]. Была исследована разливка стали в кристаллиза тор из обычных ковшей со стопором и через носок ковша чайни кового типа. При использовании ковшей со стопорами конструк ция установки упрощается, понижается расход огнеупоров
97