Конструирование машин для металлургических процессов

                                       

                                           δ                                                                               Q

 

 

                                                                                                            P

 

 

                                                                                                                            Q

    Элементарный                                                                                           участок корочки

 

 

 

 

P-ферростатическое давление.

Q-усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора;

 

Рис.8 Разрез по кристаллизатору  и слитку (заготовке)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8а Взаимное положение СК, ПК и кристаллизатора  во время разливки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.9  Разливка в кристаллизатор через погружной

стакан с  использованием экзотермической смеси

 

Рис.10 График давления металла  на стенки кристаллизатора

 

 

 

 

 

Рис.11 Закон движения кристаллизатора

 

 

Закристаллизовавшийся

объём в начале разливки      Удлинённый стаканчик                    

 

 

Наведённый шлак

(экзотермическая смесь)

Кристаллизатор

 

      100        Жидкий металл 

 

Струя металла

1000          

Холодильник

(стружка)

Уплотнение головки

затравки 

       500        (асбестовый шнур)

 

Головка затравки 

Вытягивание      Ввод

затравки и      затравки

слитка

 

Рис.12 Начало процесса непрерывной разливки стали

 

 

 

2.2.6. Преимущества и  особенности технологии разливки "К-Н-К"

(ковш на ковш)

(табл.1, рис.14, 15)

 

Технология "К-Н-К" позволяет  существенно увеличить производительность МНЛЗ, так как при этом  максимально  используется машинное время разливки стали, исключаются потери времени, связанны с организацией технологического процесса.

Другая технология, которая  используется при разливке стали  называется – разливка одиночными плавками. Сокращенно ее можно назвать "К-П-К" (ковш – пауза – ковш).

Сравним с помощью таблицы №1 перечень операций, используемых в указанных выше технологиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица №1

N п/п	Наименование операций	Технологии
		К-Н-К	К-П-К
	Ввод затравки в кристаллизатор (В начале разливки затравка образует дно кристаллизатора)	Только для 1-го ковша	Перед разливкой каждого  ковша
	Зачеканка затравки в  кристаллизаторе (с целью уплотнения зазора между головкой затравки и  стенками кристаллизатора)	Только для 1-го ковша	Перед разливкой каждого  ковша
	Выведение из машины заднего конца заготовки	Только после последнего ковша в серии	После каждого разлитого  ковша. Нельзя начать новую разливку пока не выведен из машины задний конец  заготовки и не выведена затравка.

 

Продолжительность паузы (Т_п) в технологии "К-П-К" складывается из продолжительности операции 1,2,3 (см. таблицу) и составляет на практике примерно 30 мин.

Длительность цикла  разливки (Т_ц) в технологии  "К-Н-К" равна длительности разливки жидкой стали (Т_р), а в технологии  "К-П-К" - Т_р + Т_п .

Например, при Т_р = 60мин:

  -  "К-Н-К"      Т_ц = Т_р = 60мин.

  -   "К-П-К"    Т_ц = Т_р + Т_п = 60+30=90мин.

Из указанного сравнения  видно, что в течении суток  можно разлить:

                       - по "К-Н-К"                              

                    - по "К-П-К"  

Отсюда видно, как важно, чтобы машина была оборудована всем необходимым для разливки по технологии  "К-Н-К".

Для осуществления технологии "К-Н-К" необходимо, чтобы в составе  машины были двухпозиционный подъемно – поворотный стенд (ППС) для стальковшей (СК) и транспортная тележка для промковша (ТПК) с механизмом подъема.

С помощью ППС порожний СК, после окончания разливки из него жидкой стали, транспортируют из позиции разливки в соседний раздаточный  пролет цеха, где мостовым сталеразливочным краном СК снимают и передают далее для подготовки его к приему следующей плавки от конвертора.

Тем же краном, теперь уже  на разгруженный ППС, устанавливают  новый СК, наполненный жидкой сталью. С помощью ППС новый СК транспортируют и устанавливают в позицию разливки.

Промежуточный ковш меняют после 10¸12 разливок из-за износа футеровки.

Эта операция осуществляется с помощью ТПК, которая имеет  привод передвижения и привод подъема  промковша (ПК).

При смене ПК машину останавливают, движение заготовок прекращают. Время замены стальковша – 60 сек, время замены промковша – 30сек.

Привод поворота ППС  как правило электромеханический, а привод подъема – гидравлический.

Перемещение ТПК осуществляется с помощью электромеханического привода, а подъем ПК с помощью электромеханического привода или гидропривода.

Время перемещения СК на полный ход по вертикали – 30сек, время перемещения ПК на полный ход  по горизонтали – 10 сек.

К приводам перемещения  СК и ПК предъявляют обязательное требование – колебания жидкой ванны  должно быть минимальным для предотвращения "раскачивания" механизма и выплескивания жидкого металла через борта ковшей.

 

 

Рис.14 Замена промковша (ПК) в технологии разливки «К-Н-К» на четырехручевой МНЛЗ

 

 

 

 

 

Рис. 15 Замена сталь ковша в технологии разливки

 «К –  Н – К» с помощью ППС 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.7. Производительность  МНЛЗ и режимы работы механизмов

 

Установленная практикой  экономическая целесообразность требует, чтобы машина была способна разлить 1000000 т металла в год.

Произведем ориентировочные  расчеты для блумовой МНЛЗ.

Средний вес плавки – 130т (это количество стали находится  в СК,                                                                                        подаваемый на ППС дря разливки)

Количество плавок, которое  надо разлить:

 

- в течение года

                                

                             n_г =   

                                                      

- в течение месяца

 

                           

                            n_м =

  

- в течение суток

                                     n_с =

28 – расчетное количество  рабочих дней в месяце

30-28=2 дня – количество  ремонтных дней в течении месяца.

 

Из этого расчета формулируются следующие требования:

 

- машина должна работать  по технологии "К-Н-К" в течении  28 рабочих дней без остановок;

- в течение 2-х дней  машина должна быть подготовлена  к следующему периоду работы  в 28 дней.

 

     Для того, чтобы указанные требования выполнить, необходимо обеспечить высокую надежность  работы всех механизмов и приводов в непрерывном режиме и в условиях повышенной температуры и влаги окружающей среды.

     Это важнейшее  требование, предъявляемое к современным  машинам непрерывного литья заготовок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Прокатка

2.3.1 Общие сведения  о прокатных станах

(рис.16, 17)

 

В металлургической промышленности 80% выплавляемой стали перерабатывают в прокат на различных по назначению и конструкции прокатных станах.

От этой завершающей стадии металлургического  производства в наибольшей степени  зависит экономия металла и снижение энергозатрат.

Современный прокатный стан – это  комплекс машин и механизмов, предназначенных  для пластической деформации металла  во вращающих валках (прокатка) и его дальнейшей обработки – разрезки,  охлаждения, правки, смотки, упаковки.

Современные прокатные станы являются автоматизированными агрегатами.

На металлургических комбинатах технологический  процесс получения проката состоит из получения заготовки (полупродукта) и готового проката (готовой продукции).

Готовый прокат в зависимости от формы поперечного сечения подразделяют на листовой и сортовой прокат, трубы, гнутые профили, точные заготовки для  машиностроения.

Рабочим инструментом на прокатном стане является рабочий валок.

Листовой  прокат по толщине подразделяют: на толстолистовую сталь (толщиной 4мм и более) и тонколистовую (толщиной менее 4мм). В зависимости от способа прокатки тонколистовую сталь называют горяче– и холоднокатаной.

Прокатные станы, на которых прокатывают  лист, называют листопрокатными станами. Классифицируются листопрокатные станы  по длине бочки валка в мм., которая определяет наибольшую ширину прокатываемого листа.

Например, "Листопрокатный стан 2000" (ЛПС – 2000) означает, что длина бочки рабочих валков этого стана равна 2000мм.

В качестве заготовки на ЛПС используют литую заготовку, получаемую на слябовых МНЛЗ.

Сортовой  прокат – профили. В зависимости от формы поперечного сечения профили подразделяют на простые и фасонные. К простым профилям относятся профили с простой геометрической формой – круг, квадрат, прямоугольник.

Фасонные профили имеют сечение  сложной геометрической формы. Сортамент  проката содержит около 1500 видов  горячекатаных профилей.

В зависимости от размеров различают следующий сортовой прокат: крупносортный, среднесортный, мелкосортный а также катанку (круглую сталь диаметром 5¸10мм) Станы, на которых производят соответствующий сортовой прокат, получили название крупносортных, среднесортных, мелкосортных и проволочных.

Основным параметром сортового  стана является диаметр бочки  рабочего валка последней в линии  прокатки чистовой прокатной клети  в мм.

Например, "крупносортный стан 650" означает, что диаметр рабочих  валков последней прокатной клети равен 650мм.

Трубы изготавливают бесшовными и сварными. Производят также фасонные трубы, трубы переменного сечения по длине, тонкостенные, капиллярные. В зависимости от осуществляемой технологии различают станы:

- трубосварочные с  последующим редуцированием или без него (редуцирование – это уменьшение толщины стенки трубы)

- трубопрокатные (горячая прокатка)

- трубопрессовые для горячего  прессования

- для отделки труб или второго  их передела, которые в свою  очередь могут быть станами  холоднопрокатными, волочильными и холодного прессования.

Точные заготовки  для машиностроения – круглые периодические профили (оси, валы), короткие тела вращения (шары, ролики, втулки), зубчатые колеса, червяки, сверла, ребристые трубы – изготавливают на деталепрокатных станах.

Гнутые профили, изготавливаемые из листа и ленты толщиной 0,2¸12мм, без нагрева широко применяют для бытовых целей и в разных отраслях промышленности.

 

 

 

Рис.16 Валок  прокатного стана

 

D – диаметр бочки

l – длина бочки

 

 

 

 

 

2.3.2 Схема главной линии рабочей клети

 

      Представленная  схема может иметь варианты (рис. 17):

- индивидуальный привод  верхнего и нижнего валков  от электродвигателей через шпиндель 6 и 7. В этом случае используется  тихоходные электродвигатели больших  габаритов