29.03.2018

Планировка установок для непрерывного литья стали


В 1944 г. Гра разработал способ превращения чугуна в сталь методом фришевания.

На рис. 1849 и 1850 показана установка для осуществления этого процесса. Расплавленный металл поступает из вагранки последовательно через томильный ковш 1, камеру регулирования 2, смесительную камеру 3 (где вводятся присадки), камеру продувки 4 (где воздух или другой газ продувается через поток металла), камеру отделения шлака 5, камеру раскисления 6 (где добавляются ферромарганец или зеркальный чугун), подогреваемый копильник 7, выравнивающий состав металла миксер 8, контейнер 9, выравнивающий температуру, подводящий желоб в кристаллизатор 10 установки для непрерывного литья.
В 1948 г. фирма The Ваbсоск Wilcox Tubl Co спроектировала установку с длинным кристаллизатором. Расплавленная сталь из ковша поступает в копильник, в котором металл может поддерживаться при постоянной температуре, например с помощью индукционного обогрева. Затем металл непрерывно и равномерно поступает в промежуточное разливочное устройство 1, показанное на рис. 1851 в разрезе. Для отделения шлака промежуточное разливочное устройство разделено на две части 2 и 3 вертикальной промежуточной перегородкой 4. В камере 2 находится полеречная стенка 5, наклоненная под углом от 20 до 30° к вертикали и нижним своим участком переходящая в вертикальную перегородку 4. Металл поступает через отверстие 6 и V-образный лоток 7 в кристаллизатор. Промежуточное разливочное устройство имеет огнеупорную футеровку 8 и стальной корпус 9. Перед разливкой промежуточное разливочное устройство подогревается и наклоняется примерно на 15° к горизонту. Струя металла, выходящая из копильника, попадает на вертикальную перегородку 4 и направляется к наклоненной стенке 5, отводящей шлаки к наружной поверхности.

Промежуточное разливочное устройство может перемещаться в сторону, поворачиваться вокруг горизонтальной оси разливочного носка, благодаря чему можно корректировать изменение направления струи жидкого металла, которое может быть вызвано затвердевшим шлаком или металлом в разливочном лотке 7.
Кристаллизатор, показанный на рис. 1852 и 1853, состоит из тонкостенной металлической трубы 10, верхний участок которой отделен от плиты 11 и может свободно вытягиваться вниз. Труба окружается металлическим кожухом 12, на верхнем участке которого насажена втулка 13 с соплообразным переходом от камеры 14 в кольцевое пространство между трубой кристаллизатора и кожухом. Верхний край втулки скруглен и переходит в раструб под углом примерно 20° к оси кожуха 12. Охлаждающая вода поступает через ввод 16 и проходит через перфорированную распределительную пластину 17, успокаивающую водяной поток. В соплообразном раструбе поток воды ускоряется и в кольцевом пространстве 15 вода имеет турбулентное течение, значительно повышая теплоотвод от внешних стенок трубы 10. На 1 кг разливаемого металла требуется от 8 до 20 л охлаждающей воды. На нижнем участке кристаллизатора закрепляется кожух 18, защищающий затвердевший слиток от выходящей на участке 19 из кристаллизатора воды. При разливке металла через трубу 20 вводится смазка, а через трубу 21 — аргон. Смазка при этом испаряется и частично распадается вблизи зеркала жидкого металла; выделяющийся водород соединяется с присутствующим в воздухе кислородом, устраняя возможное окисление металла. В минуту подается только 1—4 капли масла. Аргон собирается над зеркалом жидкого металла, вытесняет вредные газы и защищает также металл от окисления. В зоне выравнивания температуры 22 слиток охлаждается менее интенсивно. Зона образована концентрически расположенными трубами 23 и 24, пространство между которыми заполнено теплоизолирующим материалом 25.

На высоте А (рис. 1853) металл, соприкасающийся со стенками кристаллизатора, начинает уплотняться. В зоне В начинает образовываться затвердевшая корочка 26, между зонами В и С толщина корочки увеличивается, а между зонами С и Д толщина корочки из-за воздушного зазора 27, возникающего при усадке, временно уменьшается. Ниже толщина затвердевающей корочки увеличивается до полного затвердевания слитка.

Для устранения литейных пороков у стальных слитков целесообразно применять кристаллизаторы эллиптического поперечного сечения. Кристаллизатор, показанный на рис. 1854, имеет отношение диаметров верхнего и нижнего поперечных сечений, равное 0,46. Радиальное пространство между кристаллизатором и слитком соответствует усадке отливаемого слитка во время затвердевания. Усадка вдоль малой оси эллиптического поперечного сечения кристаллизатора значительно больше, чем вдоль большой оси. Однако ни в каком участке отливаемого слитка не возникает такой концентрации внутренних напряжений, как у слитков круглого поперечного сечения.

Установка имеет отрезающее устройство в виде кислородно-ацетиленовых горелок 28 и вытягивающее устройство 29 и 30 для транспортировки отлитых слитков.

В 1949 г. фирма The Ваbсоск Wilcox Company предложила согласовывать скорость потока расплавленного металла со скоростью вытягивания слитка, чтобы его жидкая головная часть не перемещалась по высоте кристаллизатора в течение определенного времени. Этот принцип работы может применяться также и для непрерывного литья легких и цветных металлов и их сплавов, но особенно эффективен для непрерывного литья стали и тугоплавких сплавов, так как дает возможность получать слитки с почти равномерной структурой.

Для непрерывного литья стали эта же фирма в 1952 г. ввела ряд конструктивных улучшений оборудования. Над носком лотка расположили водоохлаждаемую поперечную планку, которая отводит теплоизлучение от шлака, делая его более вязким и препятствуя попаданию его в подводящий металл желоб. Струя металла в подводящем желобе защищается двумя вертикальными металлическими листами и расположенным над ними листом асбеста. Газовые горелки, установленные перед разливочным носком, защищают металл от окисления. Передний участок подводящего желоба закрывается. На выходе также располагается газовая горелка. Струя металла и здесь защищена боковыми листами. Несколько труб подводят в качестве смазки к стенкам кристаллизатора касторовое масло, а в пространство над жидкой головной частью слитка вводится по трубам ацетилен. Кристаллизатор окружен узким кольцевым пространством для водяного охлаждения. На выходе из кристаллизатора слиток поддерживается большим числом пар роликов, воспринимающих ферростатическое давление, как это предусмотрел Вильямс.

Слиток вытягивается периодически, при этом величина площади стенок между верхним и нижним положением зеркала жидкого металла соответствует удвоенному поперечному сечению слитка.

В улучшенной установке должны получаться стальные слитки, свободные от внутренних и поверхностных пороков.

Юнганс в 1949 и 1950 гг. разработал проект установки для непрерывного литья металлов с высокой температурой плавления, например стали (рис. 1855).

На участке А сталь из бессемеровского конвертера разливается в разливочный ковш, на участке С металл разливается в водоохлаждаемый кристаллизатор Д и в слитки Е.
Для транспортировки разливаемого металла используются ковши 1, имеющие толстостенную изоляцию 2 и футеровку 3. Теплоизолирующая крышка 4 оставляет свободным разливочный носок лотка 5. Тепловая защита ковша осуществляется таким образом, чтобы разливаемый металл во время транспортировки, ожидания и разливки (которая у ковша емкостью 2 т продолжается около 30 мин.) имел определенное теплосодержание и температуру.

Для разливки ковши устанавливаются в опрокидыватель 6, в котором поворот осуществляется вокруг разливочного носка. Опрокидыватель (рис. 1856 и 1857) может вмещать два ковша и перемещаться, чтобы при опорожнении одного ковша быстро установить на его место другой, наполненный металлом ковш. Во время разливки из одного ковша другой ковш после предварительного подогрева наполняется из миксера В и устанавливается на свободное место в опрокидывателе.

На рис. 1857 показан разливочный желоб 7, перемещающийся по-рельсам 9 и устанавливаемый в исходное положение столом 8, имеющим возможность перемещаться также и в поперечном направлении. Желоб в процессе разливки подогревается газовыми горелками 10 и снабжен электрически подогреваемой крышкой 11. Перед установкой разливочного желоба на стол 8 он подогревается в печи 12.

Разливочный желоб (рис. 1858 и 1859), футерованный огнеупорным материалом, наполняется металлом до половины своей высоты. При достаточной подаче масла на мениск в кристаллизаторе пламя, возникающее при сгорании масла, защищает струю металла, вытекающую из разливочного желоба, от окисления.

Как показано на рис. 1860, разливочное отверстие в желобе имеет насадку 13 из огнеупорного материала и образовано полукольцевой поверхностью 14 этой насадки и поверхностью 15 прутка 16 желобчатой формы, который, как показано на рис. 1861, может перемещаться вверх и вниз и после установки в нужном положении закрепляется. Выступающая вниз часть прутка «успокаивает» вытекающую струю-металла и направляет ее в кристаллизатор. Пруток 16 изготавливается из жаропрочного материала, при замене его вытягивают кверху.
Может произойти такой случай, что все поперечное сечение разливочного отверстия заполнится металлом, в особенности, когда применяют опрокидывающийся желоб с центральной подачей и двумя отверстиями на двух участках, расположенных противоположно один другому. Струя металла становится неспокойной, и на нижнем конце желоба образуются заусенцы. Поэтому в 1953 г. Юнганс применил направляющую пластину, независимую от разливочного желоба и устанавливаемую против разливочного носка лотка.

На рис. 1862 и 1863 показано такое устройство с направляющей пластиной 16 а в форме полутрубы, изготовленной из графита. На рис. 1864 показан желоб с двумя направляющими пластинами. Эти независимые направляющие пластины можно использовать и для теплоотвода, поместив их в охлаждающие кожухи. На рис. 1865 показано такое устройство из графитовой направляющей пластины 16 b, имеющей поперечное сечение в виде половины трубы с фланцами 17 и листовым кожухом. Стрелками показано направление движения охлаждающей воды.

На рис. 1866—1868 показана рациональная конструкция разливочного ковша. Ковш состоит из листового кожуха 18, изолирующего слоя 19 и огнеупорной футеровки 20, а крышка — из листа 21, изолирующего слоя 22 и огнеупорной футеровки 23. Канал 24 служит для наблюдения за процессом разливки и для введения приспособления для удаления шлака. Заливочное отверстие 25 после удаления шлака закрывается крышкой 26.

На рис. 1869 и 1870 показано опрокидывающее устройство для ковшей, имеющее следующий принцип действия: при разливке, когда металл вытекает в достаточной мере через носок лотка, постоянно вращающийся двигатель 27 приводит в движение лебедку 28, которая опрокидывает ковш с равномерной скоростью, при этом мотор 29 вращается вхолостую. Для более или менее быстрого заполнения кристаллизатора включается двигатель 29, а магнитная муфта 30 разъединяется. Так как двигатель 29 включается на короткое время, то двигатель 28 не отключается, а продолжает вращаться и после включения муфты, уменьшая колебания отключенного двигателя 29.

При особом выполнении установки между разливочным ковшом и кристаллизатором располагается поворачивающийся рельсовый путь, по которому на тележке может перемещаться разливочный желоб, как показано на рис. 1871. Рельсовый путь изгибается по дуге окружности вокруг кристаллизатора Д, ось которого совпадает с центром данной окружности. Тележка с разливочным желобом 31 показана в рабочем положении под ковшом 32, пунктирной линией показано положение разливочного желоба под ковшом 33 и в отведенном для литья участке С. Такая разливочная установка имеет две тележки, чтобы при выходе из строя одного желоба быстро заменить его другим.

Особенно большие трудности возникают при непрерывном литье стали, так как подводящие устройства от печи до кристаллизатора быстро размываются расплавленным металлом и шлаки осаждаются на насадках, используемых для регулировки подачи металла.

Юнганс в 1948 г. для устранения этих трудностей предложил установку, показанную схематически в плане на рис. 1872. На кольцевой путь 1 в положении I устанавливается около копильника перемещающийся ковш 2. Здесь ковш наполняется и передвигается в положение II, где устанавливаются предварительно нагретые в печи 3 насадки от огнеупорного материала. В положении III производится разливка. После окончания разливки ковш перемещается в положение IV, где вынимаются стопоры 5 и насадки 4. Стопоры транспортируются к позиции VII, где проверяются, очищаются и подогреваются в. печи 7 или заменяются новыми. Насадки возвращаются назад к позиции II. Ковш транспортируется к позиции V и там очищается газовыми горелками от шлака. В положении VI ковш подогревается в печи 6, и в положении VII в ковш устанавливаются стопоры. С позиции I опять начинается кольцевое движение. Для гарантии равномерного подвода расплавленного металла на установке целесообразно работать с двумя ковшами последовательно один за другим. С этой целью насадки устанавливают в ковше эксцентрично, чтобы насадки второго ковша могли одновременно вводиться в сравнительно узкое отверстие кристаллизатора.
Исходя из того, что обычный объем печей в сталеплавильных цехах равен 40 т и выше и что плавки из этих печей во избежание застывания металла следует разливать за 60—70 мин. и притом в мелкие сечения для уменьшения объема операций прокатки, в 1951 г. Юнганс предложил четырехручьевую установку, показанную на рис. 1874—1876. На рис. 1874 показан вид установки спереди и частичный разрез по AA на рис. 1876, на рис. 1875 — вид сбоку и на рис. 1876 — вид в плане.

Ковш 1 имеет регулируемый выпуск металла и его емкость соответствует получаемой из печи плавки металла. Под ковшом располагается распределительный желоб 2, в котором металл разветвляется на четыре потока 3 и через желоба 4 попадает в кристаллизаторы 5. Общая производительность установки определяется емкостью ковша и продолжительностью разливки.

В качестве разливочных отверстий в распределительных желобах применяют жаропрочные кольца и насадки, сечение которых во время разливки должно оставаться неизменным. Для этой цели в те же годы Юнганс предложил применять вместо колец и насадок открытые желоба. Эти желоба могут снабжаться огнеупорными вставками для изменения их поперечного сечения. Для регулировки желоб можно устанавливать на нескольких винтовых шпинделях, с помощью которых желоб может опрокидываться в любом направлении.

Юнганс обнаружил, что, вызывая сравнительно быстрое затвердевание поверхностей корочки достаточной прочности, можно разливать, непрерывным способом все применяемые на прокатке поперечные сечения заготовок без опасности прорыва жидкой сердцевины слитка через, затвердевшую корочку. Свойства стали позволяют применять высокие скорости разливки и, следовательно, иметь большую производительность установки.

В 1951 г. Юнганс предложил полунепрерывную разливку стальных слитков конечной длины в охлаждаемый проходной кристаллизатор с большой скоростью и последующей остановкой процесса литья для полного затвердевания Жидкой сердцевины, доходящей почти до самого дна слитка. Этот способ подходит к условиям существующих сталелитейных цехов и имеет ряд преимуществ перед непрерывным литьем, когда подвод металла требует тщательной регулировки во избежание зависаний и прорыва металла, в то время как новый способ, при котором прочность затвердевшей корочки должна выдерживать только' ферростатическое давление, может осуществляться при сравнительно грубом регулировании, благодаря чему отпадает необходимость применения ряда дорогостоящих устройств. При этом разливаются 2—4-м заготовки (слитки) со скоростью, превышающей 200 мм/мин. Для заготовок квадратного поперечного сечения преимущественно применяется скорость разливки от 700 до 1200 мм/мин, а для сплавов прямоугольного и круглого поперечного сечения — от 400 до 1200 мм/мин. Устанавливается такое правило: слиток должен выходить из кристаллизатора с затвердевшей поверхностной корочкой, температура которой по. меньшей мере на 100° ниже температуры расплавленного металла.

Для разливки слитков круглого и квадратного поперечного сечения с диаметром или стороной квадрата больше 150 мм не применяется возвратно-поступательное перемещение кристаллизатора, как при разливке заготовок более мелких поперечных сечений.
На рис. 1877 и 1878 показана установка для осуществления этого способа разливки. На разливочной площадке 1 устанавливают в два ряда кристаллизаторы 2. Опрокидывающийся распределительный желоб 3 устанавливается на промежуточной площадке 4. Промежуточный желоб 5, показанный на рис. 1879 и 1880, равномерно распределяет разливаемый металл в два кристаллизатора и может регулировать подачу металла. Лоток 6, расположенный с противоположной стороны желоба, служит для сливания в металлосборник 7 жидкого металла при прерывании подачи металла в кристаллизаторы. Под каждым промежуточным желобом устанавливается металлосборник 7. Под кристаллизаторами располагается опускающееся устройство, имеющее для каждой пары кристаллизаторов стол 8, перемещающийся по направляющим колоннам 9. Поверхность стола служит для установки тележки 10, это же назначение имеет подводящий стол 11. На тележку устанавливают заправочные стержни.

Принцип работы ясен из рассмотрения рис. 1877. Ковш содержит, например, 50 т стали. Если во время разливки требуется регулировка, то она осуществляется для всего ряда кристаллизаторов стопором 13 и изменением наклона распределительного желоба 3. Индивидуальная регулировка на каждую пару кристаллизаторов достигается изменением наклона промежуточного желоба 5, скоростью опускания стола 8 или опрокидыванием промежуточного желоба. Когда опускающийся стол 8 приходит в нижнее положение, привод его останавливается, промежуточный желоб опрокидывается к металлосборнику. Слиток 14 перевозится на уровень пола-цеха, охлаждается на тележке 10 до полного затвердевания и затем переносится краном на участок дальнейшей обработки. Промежуточный желоб 5 сразу же подвергается тщательному контролю и в случае выхода из строя заменяется резервным предварительно подогретым желобом. Стол 8 поднимается на уровень подводящего стола 11, на котором уже установлена тележка 10 с парой затравочных стержней 12. Тележка перемещается на стол 8, с помощью которого при подъеме его вверх устанавливаются затравки в кристаллизатор. Как только все столы одного ряда установятся в крайнем нижнем положении, распределительный желоб 3 опрокидывается в другую сторону и разливаемый металл поступает во второй ряд кристаллизаторов.

Если продолжительность разливки одного слитка больше продолжительности наладки кристаллизаторов, то распределительный желоб 3 сразу же после окончания разливки переключается на другой ряд кристаллизаторов. Ho в большинстве случаев продолжительность наладки больше продолжительности разливки. Например, слитки квадратного сечения 175х175 мм при скорости разливки 800 мм/мин разливаются на длину 3 м на 3,9 мин, а продолжительность наладки составляет почти 10 мин. Холостое время можно устранить, разделив наладку кристаллизаторов на несколько групп, число которых определяется делением продолжительности наладки на продолжительность разливки, т. е. 10 : 3,9 = 2,6 или ~ 3. В этом случае распределительный желоб, как показано на рис. 1881 разделяется перегородкой 1 на две камеры 2 и 3 с отдельными наполнительными отверстиями 4 и шлакозадерживающими перегородками 5. Камеры 2 и 3 заполняются из ковша попеременно и опорожняются в отдельные группы кристаллизаторов, так что разливка осуществляется в четыре такта: вначале в две пары кристаллизаторов, потом в противоположную группу из двух пар кристаллизаторов, затем в третью группу из трех пар кристаллизаторов и, наконец, в четвертую — также состоящую из трех пар кристаллизаторов.
Если в приведенном примере в каждой паре кристаллизаторов разливаются два слитка, каждый длиной 3 м и погонным весом 240 кг (т. е. общим весом 1440 кг) за время 13,9 мин. (время разливки 3,9 мин. и время наладки 10 мин.), и за час каждая пара кристаллизаторов проводит четыре разливки, то получается производительность 5760 кг/час. Если нужно разливать за час 50 т стали, то следует принять 50 000:5760 = 8,6, т. е. 10 пар кристаллизаторов, из которых пять пар всегда разливают одновременно по два слитка. После разливки одного 50-г ковша можно сразу же начинать разливку из другого ковша.

В 1949 г. фирма К. Hermann Fthr v. Gemmingen-Hornberg предложила для разливки большого количества стали в единицу времени установку (рис. 1882 и 1883), имеющую копильник 1, в который заливается расплавленный металл, с несколькими водоохлаждаемыми наклонными горизонтальными или вертикальными кристаллизаторами 2. 3 — насадка из огнеупорного материала, 4 — ленточная пила. До полного затвердевания слитки выдерживаются под ферростатическим давлением жидкого столба металла, чтобы устранить образование усадочных раковин. Это действие усиливается периодическим прекращением движения слитка или даже возвращением его на короткое время назад. Этим способом можно разливать проволоку и тонкие листы непосредственно из жидкой стали.

На рис. 1884 показана установка для разливки большого количества стали в сравнительно короткое время (например, 96 г стали в круглые слитки диаметром 100 мм и 220 т в слитки диаметром 150 мм), проект которой разработали в 1950 г. Тарквини и Сковилл.
На рис. 1885 показан кристаллизатор, а на рис. 1886 — конструктивная форма его нижней части. При разработке проекта было учтено, что затвердевающая корочка толщиной 1,5 мм на слитке образуется в охлаждаемом кристаллизаторе почти мгновенно и после затвердевания до определенной максимальной величины неравномерно отделяется от стенок кристаллизатора, что является причиной образования пороков на поверхности литой заготовки.

В данной установке (см. рис. 1884) жидкий металл практически свободно, без круговоротов жидкой струи, попадает в кристаллизатор, что обеспечивается особой конструкцией промежуточного желоба 1 с выступающей выше дна желоба трубой 2. Верхняя часть кристаллизатора 3, которая устанавливается в дне промежуточного желоба, изготавливается из графита или огнеупорного материала с низкой теплопроводностью, а нижняя часть 4 — из металла с высокой теплопроводностью, например из меди. Для поддержания усиленного протекания тепла между затвердевшей поверхностной корочкой образующегося слитка и нижним элементом кристаллизатора 4 высоту жидкого столба металла над элементом 4 выбирают так, чтобы ферростатическое давление препятствовало отделению затвердевшей корочки от стенок кристаллизатора.

На рис. 1885 показано, как охлаждается металлический элемент кристаллизатора 4 и слиток под струйным воздействием воды. Вода подводится с высокой скоростью через полые кольца 5 и отверстия 6. Струи воды сдувают слой пара с внешних стенок кристаллизатора. Для отвода стекающей воды между полыми кольцами имеются отводящие кольца 7, сделанные из листа. В элементе 4 кристаллизатора начинается непосредственное охлаждение слитка, которое продолжается через установленные под кристаллизатором полые кольца 8 до образования прочной поверхностной корочки затвердевшего металла, исключающей ее разрыв; 9 — опорные и направляющие ролики. Дальнейшее охлаждение слитка может осуществляться любым способом, например на воздухе.

Температура слитка после полного его затвердевания достаточна, чтобы осуществлять дальнейшую обработку его прокаткой. Однако рекомендуется перед прокаткой выравнивать температуру слитка в нагревательной печи.

Непрерывное литье стали и сплавов на железной основе на больших установках требует особенно хорошей координации обслуживания. Эту координацию можно обеспечить только при малом количестве обслуживающего персонала, что вызывает необходимость сложного расположения оборудования.

Фирма Gebr. Bohler Co AG в 1952 г. расположила в одной плоскости устройство для разливки жидкого металла в кристаллизатор и устройство для транспортировки отрезанных слитков. Почти все сооружение опускается ниже уровня пола цеха, чтобы подъемный кран мог легко проходить над установкой. В одном помещении располагаются разливочное устройство и пульты управления, в другом — насосы, в третьем — транспортные механизмы, в четвертом — отрезающее устройство.
На рис. 1887 и 1888 показана такая установка для одновременной разливки двух слитков. На разливочной площадке I находятся ковш 1, распределитель 2 и два кристаллизатора 3, пост 8 управления разливочным ковшом, стопорами распределителя и скоростью опускания слитка и щит управления 9. Под разливочной площадкой расположено насосное помещение II, в котором также находятся механизм передвижения 10 тележки разливочного ковша, насос 11 для смазки кристаллизатора, опрокидывающее устройство 12 разливочного ковша, насос 13 для подачи охлаждающей воды в кристаллизатор, насос 14 для струйного водяного охлаждения и защитный ящик 15 с электрическими предохранительными устройствами. В помещении III находится привод вытягивающего устройства, в помещении IV — газовые горелки и в помещении V — устройство для транспортировки отрезанных слитков.

Слиток 4 после выхода из кристаллизатора охлаждается с помощью брызгал 5, проходит через тянущие ролики 6, разрезается и с помощью сталкивателя 7 укладывается на транспортер.

Для работы на данной разливочной установке после подведения к ней ковша достаточно двух человек. Один человек, находящийся на посту управления, контролирует процесс разливки, второй следит за отрезкой и уборкой слитка.

При непрерывном литье стали очень трудно согласовать во времени выпуск плавок из плавильных печей и разливку.

В 1952 г. фирма The Ваbсоск Wilcox Company спроектировала установку, состоящую из плавильных печей, разливочного ковша, разливочного устройства, устройства для наполнения разливочного ковша и перемешивающего устройства, с помощью которого перемешивается расплавленный металл в ковше, когда он находится в ожидании разливки. На этой установке можно разливать металл независимо от времени выпуска плавки. Пустой разливочный ковш на специальном участке очищается, подготавливается, подогревается и содержится в полной готовности для работы. Ковш после наполнения металлом из плавильной печи устанавливается на тележку и транспортируется в обогреваемое помещение, из которого с помощью подъемного крана подается к очередной разливке металла. После опорожнения первого разливочного ковша на установку подается второй ковш. Во время разливки металл в ковше поддерживается при постоянной температуре и также перемешивается преимущественно индукционным способом.

Для изготовления профилей небольшого поперечного сечения и катаной проволоки из стали фирма Klockner-Huttenwerk AG определила экономичность использования для этого 5-т слитков при сравнительно большом объеме производства, когда блюминг и установленный за ним заготовочный прокатный стан обеспечиваются достаточным количеством металла. Однако литейные цехи с малой производительностью разливают сталь в мелкие слитки весом от 1 до 2 г и сечением от 300x300 до 350x350 мм, которые также направляются к мелкосортным и проволочным прокатным станам. При этом производительность прокатных станов становится больше, так как уменьшается степень обжатия (число проходов при прокатке), чем при обработке крупных слитков, но разливка мелких слитков значительно дороже разливки крупных слитков.

В 1954 г. эта фирма предложила способ, сочетающий преимущества обоих указанных принципов работы. Квадратные заготовки сечением 140x140 мм изготавливаются центробежным или непрерывным литьем и передаются к одному или нескольким прокатным станам, производительность которых равна производительности разливочных установок. Эти станы раскатывают слитки до сечения 80 X 80 мм. Затем их опять прокатывают до получения окончательных профилей. Разливка сечений размером от 50x50 и до 80x80 мм потребовала слишком большое число разливочных устройств. Преимущества комбинирования установки непрерывного или центробежного литья с непрерывным прокатным станом заключаются в лучшей структуре, меньшем содержании неметаллических включений в прокатанном металле, большей производительности разливочных установок и меньшей потребности во вспомогательных печах.
Установка для непрерывного литья показана на рис. 1889. Под разливочным ковшом 1 располагаются рядом четыре кристаллизатора 2. Слиток 3 сечением 140х140 мм захватывается тянущими валками 4 и рольгангом 5 подводится к печи 6 для предварительного нагрева. Рольганг 7 подает слитки к 5-клетевому непрерывному прокатному стану 8, где они обжимаются на 24% в сечение размером 80х80 мм. Рольганг 9 транспортирует эти заготовки к мелкосортному стану 10. Установка имеет производительность 40 г/час.
В установке, предложенной Френсисом и Портером (1949 г.) и предназначенной для разливки стали (рис. 1890), жидкий металл заливается в воронку 1, течет вниз, проходит, поднимаясь кверху, через шлакоотделитель 2 (сечение его показано на рис. 1891), что особенно важно для высоколегированных сталей, и через головку 3 попадает в водоохлаждаемый кристаллизатор 4 (сечение показано на рис. 1892). Элементы установки 1, 2 и 3 футерованы огнеупорным материалов. В головке 3 устанавливается тепловое сопротивление из карбида кремния, которое вставляется в данный элемент установки, примерно за час перед разливкой. Головка нагревается до температуры, при которой металл находится в жидком или полужидком состоянии. Водоохлаждаемый кристаллизатор 4 состоит из литой внутренней части 5 из высококремнистого низкоуглеродистого сплава железа (который применяется для блоков дизельных моторов) и кожуха из стального листа. Стенки кристаллизатора, соприкасающиеся со слитком, должны иметь полированную поверхность. На выходе из кристаллизатора слиток вытягивается роликами через камеру 6, где подвергается вторичному струйному охлаждению водой. При прохождении через печь 7 корочка слитка для устранения трещин от термических напряжений быстро напревается до цвета светлокрасного каления, т. е. до температуры сердцевины. Нагрев корочки следует так связать с общим охлаждением слитка, чтобы поддерживалась температура печи приблизительно 1300°. Позицией 8 обозначены летучие ножницы. Скорость вытягивания слитка составляет 1,8—2,4 м/мин. После каждой разливки подводящий канал вплоть до головки следует разбирать и ремонтировать. Кристаллизатор выдерживает несколько разливок.

На рис. 1893—1895 показана установка для одновременной разливки пяти слитков с горизонтально расположенными шлакоотделителями.

На рис. 1896 и 1897 показаны продольные и поперечные сечения по кристаллизатору, который предназначается для разливки низкоуглеродистых сталей с температурой разливки от 1420 до 1570°. Охлаждающий кожух разделяется на две камеры, чтобы поддерживать во внутреннем пространстве высокую скорость охлаждающей воды и устранить нежелаемое явление "замораживания" расплавленного металла.

Ha рис. 1898 показана затравка, состоящая из корпуса 9 и проушин 10, в которых затвердевает нижняя часть слитка.

На рис. 1899 показана установка для непрерывного литья чугуна или стали, которую разработал в 1950 г. Мюллер. Существенное отличие этой установки заключается в том, что разливаемый металл непрерывно подводится к участку обработки насосом по трубопроводам.
Из доменной печи 1 расплавленный металл по трубопроводам 2 подается к непрерывно работающему очистительному или удаляющему серу оборудованию 3, насосом 5 металл по трубопроводам 4 и 6 непрерывно подается к установке непрерывного литья 7 и выходит из нее готовым затвердевшим слитком 8.

Если слитки разливаются из стали, то расплавленный металл насосом 10 транспортируется от оборудования 3 к непрерывно работающей печи для рафинирования 11. Расплавленная сталь насосом 13 через трубопроводы 12 и 14 подается к установке для непрерывного литья 15 и выходит из нее в виде рельса, трубы, профиля или полосы.

В случае необходимости доменная печь быстро опорожняется по трубопроводу 16 в металлосборник 17. Шлаки, образующиеся в доменной печи, можно использовать в расплавленном состоянии, подводя их насосом 18 по трубопроводу 19 к устройству 20.

Подвижные детали установки смазывают жидкой или консистентной силиконовой смазкой, сухим или коллоидальным графитом.
Трубопроводы для расплавленного металла должны тщательно изолироваться от внешней воздушной среды, что дает возможность использования труб с более тонкими стенками, так как эти трубы не подвержены окислению. Для внутренней футеровки труб при разливке стали можно использовать чистый расплавленный кварц или глину с минимальной чистотой 90%. При разливке чугуна применяют графит или мелкоразмолотый кокс.

Давление насосов должно быть постоянным, особенно в направлении установки непрерывному литья. Для этой цели следует применять приборы, контролирующие давления. Целесообразно дополнительно использовать оптические и акустические сигнальные приборы.

При производственных помехах расплавленный металл может затвердеть в трубопроводах и других устройствах. Поэтому рекомендуется устанавливать подогревающие устройства и обеспечивать возможность быстрого опорожнения трубопроводов.

Сливные отверстия 21 целесообразно размещать в самом низком (глубоком) месте установки. На основании этого трубопроводы 4 и 6 не должны располагаться по горизонтали, а иметь V-образную форму. Для перемещения расплавленного металла применяются как поршневые насосы, так и шнеки.





Яндекс.Метрика