§ 30. Оборудование разливочного отделения

Разливочное отделение доменного цеха строят в стороне от доменных печей. Это крытое помещение, предназначенное для расположения в нем чугунно разливочной машины, стендов для разливки чугуна, кантовальной лебедки, а также маневровых устройств для подачи вагонов под догрузку чугуна.

В состав разливочного отделения входят также депо для ремонта чугуновозных ковшей с мостовым краном и установка для приготовления известкового раствора для опрыскивания внутренней части мульд (изложниц).

Чугуноразливочная машина (рис. 77) состоит из следующих основных узлов; стенда для кантовки ковшей 1, разливочного желоба 2, наклонных металлических плит 3, наклонных конвейеров 15, электроприводов 9 и 12, натяжных устройств цепей конвейеров 17 и устройств для выбивки из мульд чушек чугуна 8.

Процесс разливки чугуна осуществляется следующим образом.

Чугуновозный ковш устанавливают точно против стенда 1 так, чтобы ось ковша совпадала с продольной осью разливочной машины.

Кантовка (опрокидывание) чугуновозного ковша осуществляется при помощи кантовального устройства 18, установленного над разливочной машиной. Специальным крюком этого устройства ковш захватывается за днище и кантуется сначала на нижних цапфах, а затем на лапах, до полного освобождения.

Чугун из ковша выливается в приемный желоб 2, из которого далее распределяется по двум желобам, направляющим струи чугуна в мульды 14 конвейера, движущегося снизу вверх. Наполненные чугуном мульды при продвижении на одну треть всей длины конвейера начинают охлаждаться водой, поступающей из брызгал, смонтированных над конвейерами вдоль оси машины. В разгрузочной части конвейеров происходит опрокидывание мульд и сбрасывание затвердевших чушек чугуна на желоба погрузочных устройств 7.

Освобожденные от чушек мульды в опрокинутом состоянии движутся вместе с лентой к заливочному концу машины. В целях предохранения изложниц от приваривания чугуна внутренняя поверхность их покрывается известковым раствором. Указанная операция осуществляется при помощи опрыскивателей мульд 5. Опрыскиватель представляет собой сварную камеру прямоугольного сечения, сужающуюся книзу, внутри этой камеры вращается горизонтальный вал с насаженными на него двумя дисками, по ободу которых для улучшения разбрызгивания установлены болты. Электродвигатель с валом опрыскивателя соединен эластичной муфтой. Верхняя часть камеры опрыскивателя покрыта металлической решеткой, защищающей вал опрыскивателя от попадания в него чугунных чушек, не выпавших в разгрузочной части машины.

Опрыскиватель устанавливают в специальном закрытом помещении 6. При вращении вала с погруженными частично (на 1/3 диаметра) дисками в известковый раствор под действием центробежных сил происходит разбрызгивание раствора и при этом покрывается внутренняя поверхность мульд.

Конвейер разливочной машины выполнен в виде бесконечной цепи из двух ветвей, на которых крепятся болтами стальные литые мульды. Звенья цепи соединены шарнирно между собой втулками, отлитыми из марганцовистой стали. Собственно звенья цепи в целях увеличения срока их службы отливают также из марганцовистой стали. Звенья цепи катятся по стационарно установленным роликам 16, которые смазываются при помощи централизованной системы густой смазки 13. В зимнее время мульды подогреваются для подсушивания известкового раствора при помощи газовых форсунок 4.

Привод конвейеров 9 и 12 состоит из общей несущей рамы, на которой смонтированы электродвигатель и цилиндрический четырехступенчатый редуктор, входной вал которого соединен с электродвигателем эластичной муфтой, а выходной вал соединен с приводным валом звездочек зубчатой муфтой.

На каждый конвейер разливочной машины установлен отдельный привод, поэтому редукторы выполнены в правом и левом исполнении.

Валы редукторов смонтированы на подшипниках качения.

Устройство 8 для выбивки чушек из мульд состоит из рамы, на которой смонтирован механизм выбивки. Последний состоит из вала, с насаженными на него рычагами поворота вала, падающих дисков (грузов) и звездочек 10, 11 с десятью зубьями, за которые во время работы машины задевает рычаг поворота вала, поднимая при этом диски. При срыве рычага поворота вала с зуба происходит свободное падение дисков и удар по чушке.

Выпадающие из мульд чугунные чушки направляются в стационарный перекидной желоб 7 и далее на железнодорожную платформу. Перекидные желоба изготовлены сварными и защищены плитами из марганцовистой стали.

Поворот перекидного желоба для погрузки чушек на другой смежный путь осуществляется при помощи электрического привода.

Смазка узлов разливочной машины: подшипники приводного вала и вала натяжной станции, стационарные ролики конвейера – густая централизованная; редукторы приводов – жидкая картерная; втулки и оси стенда – густая шприцевая; шарниры цепей – жидкая специальной масленкой.

Рис.77. Двухленточная разливочная машина

Устройство кантовальное для чугуновозных ковшей. Устройство предназначено для кантования чугуновозных ковшей при разливке жидкого чугуна на стенде разливочной машины. Устройство устанавливают в здании разливочной машины.

Кантовальное устройство состоит из следующих узлов (рис. 78): электрической лебедки 5, грузовой тележки 2, двух вертлюгов 4 и специальной подвески крюка 3.

Лебедка состоят из сварной несущей рамы, устанавливаемой на фундаменте; электродвигателя с двумя выходными концами вала; двух трехступенчатых редукторов, входные валы которых соединены с электродвигателями эластичными муфтами двух зубчатых цилиндрических пар, колеса которых вводят в зацепление с малыми шестернями консольно насаженных на выходные валы редукторов; двух канатных барабанов 7 с прикрепленными к ним зубчатыми колесами.

Лебедка оснащена двумя электрическими тормозами и командоаппаратом 10, обеспечивающим возможность автоматической работы лебедки по заданной программе.

Грузовая тележка 2 состоит из сварной рамы, установленной на четыре ходовых колеса кранового типа, блоков полиспаста подвески крюка и блоков полиспаста передвижения тележки.

Тележку устанавливают на путь эстакады, размещенной внутри здания разливочной машины на высоте около 10 м от уровня головки рельсов железнодорожных путей. На эстакаде установлены два конечных выключателя для автоматической остановки тележки в крайних положениях.

Колонка блоков 1 предназначена для зачалки канатов системы автоматического передвижения тележки к разливочной машине во время разливки чугуна.

Перемещение тележки происходит в результате укорочения каната между тележкой и подвеской крюка и удлинения каната между колонкой блоков 1 и тележкой.

Вертлюги 4 предназначены для подвески направляющих блоков, изменяющих направление канатов 8. Свободная схема подвески блоков обеспечивает их самоустановку и устойчивость в наклонном положении.

Все канатные блоки кантовального устройства оснащены подшипниками качения. Густая смазка подается по трубопроводу 6 от центpaлизованной автоматической станции 5, обслуживающей всю разливочную машину.

Рис.78. Кантовальное устройство для разливки чугуна

Глава 5

ОБОРУДОВАНИЕ

СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ЦЕХОВ

§ 31. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СПОСОБАХ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Железоуглеродистые сплавы в зависимости от содержания углерода подразделяют на сталь и чугун. При содержании углерода ниже 7% сплав называют сталью, выше -чугуном. В настоящее время выплавляют в основном стали, содержащие углерода, как правило, не выше 1,2-1,4%, и чугуны с содержанием углерода 3,5-4,5%.

Различают стали углеродистые и легированные. Сталь с содержанием углерода до 0,20% называют малоуглеродистой, от 0,20 до 0,60% - среди углеродистой, от 0,60% и выше-высоко углеродистой. В состав углеродистой стали, кроме железа и углерода, обычно входят: 0,1-0,8% марганца; 0,02-0,5% кремния; до 0,05% серы; до 0,05% фосфора; небольшое количество хрома, никеля и меди, внесенных шихтой, и другие примеси. В легированной стали помимо перечисленных элементов, содержится один или несколько легирующих элементов, которые вводят в сталь для улучшения механических свойств. К числу легирующих элементов относятся: хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам и др., а также марганец (при содержании более 0,8%), кремний(при содержании более 0,5%).

Исходными материалами для производства стали служат главным Образом чугун и металлический лом. Лом и отходы черных металлов называют вторичными черными металлами. Последние в большом количестве образуются на предприятиях чорной металлургии и металлообрабатывающей промышленности в виде отходов прокатного, литейного и др.производств, обрези, стружки, металла из шлаковых отвалов и т. п. Значительная часть лома образуется также в (результате морального и физического износа, поломок и аварий всякого рода машин и оборудования, средств транспорта, строительных конструкций, а также бытовой лом.

Собранный из различных источников металлолом используют в качестве шихты после его предварительной подготовки и переработки. Для этого мелкие части, стружку подвергают брикетированию и пакетироваванию; крупногабаритный лом-копровой разбивке, резке на ножницах, огневой резке и взрывной разделке, а шлаки сталеплавильных цехов-магнитной сепарации. Производственные процессы по переработке лома, как правило, механизированы, при этом широко применяются подъемно-транспортные средства.

Примерно 85% выплавляемого в доменных печах чугуна используется для передела в сталь. Производство стали превышает обычно на 30- 35% количество выплавляемого чугуна.

В настоящее время массовая выплавка стали осуществляется в основном тремя способами: мартеновским, кислородно-конверторным и электросталеплавильным. Значительное количество стали в СССР выплавляется с применением природного газа и. кислорода в мартеновских и кислородно-конверторных цехах.

Рассмотрим технологическую схему производства стали в мартеновском цехе (рис.79). Жидкий чугун, поступающий из доменной печи в чугуновозных ковшах, собирается в миксере 14, в котором усредняется химический состав и поддерживается постоянная температура чугуна.

По мере необходимости чугун из миксера изливается в ковш 13 чугуновоза, установленного на весах железнодорожного пути, соединяющих рабочую площадку 15 здания миксера с рабочей площадкой 18 печного пролета мартеновского цеха. По пути чугуновоз подается под мостовой заливочный кран 9; при помощи крюков 11 и 12 ковш опрокидывается, и жидкий чугун по желобу 10 заливается в рабочее пространство печи 7.

Металлический скрап в мульдах 19, подаваемых к завалочным окнам печи на мульдовых тележках, загружается, в печь хоботом 17 напольно-завалочной машины 16, перемещающейся по путям рабочей площадки. Железная руда, флюсы и легирующие добавки подаются в печь также через завалочные окна. Шихту в печь загружают завалочными машинами.

Для создания высокой температуры в печь поступает смесь нагретых коксового и доменного газов или природного газа и воздуха, а для интенсификации плавки-кислород.

Выплавленная сталь через выпускное отверстие по желобу 6 выпускается в сталеразливочный ковш 5, установленный на стендах 1 перед печью.

Из печей большой емкости (600-900 т) сталь выпускают в два или трл ковша через промежуточные желоба.

Из сталеразливочного ковша, подвешенного на крюках 4 разливочного крапа 8, сталь через отверстие в днище ковша, закрываемое стопорным устройством 2, разливается в установленные на тележках изложницы 3, и далее транспортируется в здание нагревательных колодцев блюминга.

Для производства высококачественных специальных сталей служат электросталеплавильные цехи с электропечами емкостью до 200 т.

П роцесс плавки стали в дуговой электропечи принципиально отличается от плавки в мартеновской лечи и заключается в том, что куски твердого металла (скрапа), загружаемого в печь, плавятся электрическим током, вводимым в печь по электродам. Подготовку шихты и разливку стали осуществляют так же, как и в мартеновском цехе.

Рис. 79. Технологическая схема производства стали в мартеновском цехе

Р ис. 80. Схема производства стали в электросталеплавильной печи

Упрощенная схема технологического процесса плавкой стали в дуговой электропечи приведена на рис. 80. Скрап загружают в печь следующим образом. Загрузочную корзину 6 снимают с передаточной тележки: крюком мостового завалочного крана 5 и транспортируют к электропечи. 8. Свод печи 7 приподнимают и поворачивают в сторону, открывая рабочее пространство печи и разгружают над ней корзину через днище. Последнее состоит из нескольких стальных целей, соединенных в центре; при рассоединении узла дно корзины распадается и металл падает в печь.

Через рабочее окно с помощью мульд 9 и хобота 10 завалочного крана в течь подают различные добавки. Плавка шихты осуществляется: электрическим током, подводимым в печь по электродам.

Готовую сталь выпускают в ковш по сливному носку 3. Ковш подвешен на полиспасте 2 разливочного крана 4.

Подготовку шихты и разливку стали в изложницы производят так же, как в мартеновском цехе.

Способ производства стали в конверторах с кислородным дутьем является наиболее производительным и дальнейший прирост производства стали в стране будет осуществляться в основном за счет строительства новых и увеличения мощности действующих кислородно-конверторных: цехов.

Конверторный цех требует меньших капитальных затрат и его можно ввести в действие в более короткие сроки, чем мартеновский той же производительности.

Процесс производства конверторной стали заключается в удалении излишнего углерода из расплавленного чугуна продувкой его кислородом с введением в конвертор некоторых добавок для получения стали заданного качества. Жидкий чугун подается в конвертор чугуновозным ковшом из миксера.

Схема технологического процесса производства конверторной стали приведена на рис. 81.

Для получения качественных сталей в них вводят легирующие добавки и раскислители.

Нужный элемент вводится в сталь, как правило, не в чистом виде, а в виде ферросплавов - сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом и другими элементами. Ферросплавы получают восстановлением окислов соответствующих элементов в присутствии железа, используя в качестве восстановителей углерод, кремний и алюминий. Присутствие железа или его окислов значительно облегчает протекание восстановительных процессов.

В настоящее время ферросплавы получают тремя способами: доменным (в доменных печах), электротермическим (электропечным) и вне печным.

Ферросплавы, получаемые в доменных печах, имеют пониженное качество. Поэтому производство таких сплавов в доменных печах неуклонно сокращается.

Оборудование сталеплавильных цехов весьма разнообразно по назначению и устройству. Машины и механизмы эксплуатируются в тяжелых условиях, характеризующихся высокими температурами, наличием жидкого метала и шлака, пыли и газа, а также большими динамическими перегрузками. Значительное количество оборудования работает в условиях повторно-кратковременного режима с частыми пусками, резкими реверсами, быстрыми остановками. При этом машины подвергаются действиям больших динамических нагрузок.

Тяжелый режим работы оборудования сталеплавильных цехов предъявляет высокие требования к конструкциям машин, которые должны обеспечить их надежность и долговечность, высокую производительность, удобство в эксплуатации.

Рис. 81. Схема технологического процесса производства кислородно-конверторной стали