Выбор типа печного оборудования и оборудования для разливки стали 45Г. Его краткая характеристика

2. Выбор типа печного оборудования и оборудования для разливки стали 45Г. Его краткая характеристика

Сталь 45Г - конструкционная, легированная, поэтому ее можно производить в мартеновских печах. Мартеновская печь (рис. 1) — пламенная отражательная регенеративная печь.

Рис.1 Схема мартеновской печи.

Она имеет рабочее плавильное пространство, ограниченное снизу подиной 12, сверху сводом 11, а с боков передней 5 и задней 10 стенками. Подина имеет форму ванны с откосами по направлению к стенкам печи. Футеровка печи может быть основной и кислой. Если в процессе плавки стали в шлаке преобладают основные окислы, процесс называют основным мартеновским процессом, а если кислые — кислым. Основную мартеновскую печь футеруют магнезитовым кирпичом, на который набивают магнезитовый порошок. Кислую мартеновскую печь футеруют динасовым кирпичом, а подину набивают из кварцевого песка. Свод мартеновской печи делают из динасового кирпича или магнезитохромитового кирпича. В передней стенке печи имеются загрузочные окна 4 для подачи шихты и флюса, а в задней — отверстие 9 для выпуска готовой стали.

В нашей стране работают мартеновские печи вместимостью 200 - 900 т жидкой стали. Характеристикой рабочего пространства является площадь пода печи, которую условно подсчитывают на уровне порогов загрузочных окон. Например, для печи вместимостью 900 т площадь пода составляет 115 м². Головки печи 2 служат для смешения топлива (мазута или газа) с воздухом и подачи этой смеси в плавильное пространство.

Для подогрева воздуха и газа (при работе на низкокалорийном газе) печь имеет два регенератора 1. Регенератор — это камера, в которой размещена насадка — огнеупорный кирпич, выложенный в клетку. Отходящие из печи газы имеют температуру 1500—1600 °С. Попадая в регенераторы, газы нагревают насадку до 1250—1280 °С. Через один из регенераторов, например, правый, подают воздух, который, проходя через насадку, нагревается до температуры 1100— 1200 °С и поступает в головку печи, где смешивается с топливом; на выходе из головки образуется факел 7, направленный на шихту 6. Отходящие газы проходят через противоположную головку (левую), очистные устройства (шлаковики), служащие для отделения от газа частиц шлака и пыли, направляются во второй (левый) регенератор, нагревая его насадку. Охлажденные газы покидают печь через дымовую трубу 8. После охлаждения насадки правого регенератора переключают клапаны и поток газов в печи изменяет направление: через нагретые левый регенератор и головку в печь поступает воздух, а правый нагревается теплотой отходящих газов. Факел имеет температуру 1750—1800 °С и нагревает рабочее пространство печи и шихту. Факел способствует окислению примесей шихты при плавке.

В зависимости от состава шихты, используемой при плавке, различают разновидности мартеновского процесса:

1) скрап-процесс, при котором шихта состоит из стального лома (скрапа) и 25— 45 % чушкового передельного чугуна; процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но расположенных в промышленных центрах, где много металлолома;

2) скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна 55—75 %, скрапа и железной руды; процесс применяют на металлургических заводах, имеющих доменные печи. Наибольшее количество стали производят скрап-рудным процессом в мартеновских печах с основной футеровкой, что позволяет переделывать в сталь различные шихтовые материалы.

Плавка стали скрап-рудным процессом в основной мартеновской печи происходит следующим образом. В печь с помощью завалочной машины загружают железную руду и известняки после их прогрева подают скрап. По окончании прогрева скрапа в печь заливают жидкий чугун, который взаимодействует с железной рудой и скрапом. В период плавления за счет оксидов руды и скрапа интенсивно окисляются примеси чугуна: кремний, фосфор по реакции, марганец и частично углерод. Оксиды Si0₂, Р₂0₅, МnО, а также СаО и извести образуют шлак с высоким содержанием FeO и МnО (железистый шлак).

После расплавления шихты, окисления значительней части примесей и разогрева металла проводят период кипения ванны: в печь загружают железную руду или продувают ванну подаваемым по трубам 3 (рис. 1) кислородом. Углерод в металле интенсивно окисляется, образуется оксид углерода. В это время отключают подачу топлива и воздуха в печь и удаляют шлак. Для удаления из металла серы наводят новый шлак, подавая на зеркало металла известь с добавлением боксита или плавикового шпата для уменьшения вязкости шлака. Содержание СаО в шлаке возрастает, a FeO уменьшается. В период «кипения» углерод интенсивно окисляется. Поэтому для «кипения» ванны шихта должна содержать избыток углерода (на 0,5—0,6 %) сверх заданного в выплавляемой стали. В процессе «кипения» металл доводится до заданного химического состава, его температура выравнивается по объему ванны, из него удаляются газы и неметаллические включения. Процесс «кипения» считают окончившимся, если содержание углерода в металле соответствует заданному, а содержание фосфора минимально. После этого металл раскисляют в два этапа:

1) в период «кипения» прекращают загрузку руды в печь, вследствие чего раскисление идет путем окисления углерода металла, одновременно подавая в ванну раскислители - ферромарганец, ферросилиций, алюминий;

2) окончательно раскисляют алюминием и ферросилицием в ковше при выпуске стали из печи. После отбора контрольных проб сталь выпускают в сталеразливочный ковш через отверстие в задней стенке печи.

 В основных мартеновских печах выплавляют стали углеродистые конструкционные, низко- и среднелегированные (марганцовистые, хромистые), кроме высоколегированных сталей и сплавов, которые получают в плавильных электропечах.

Выплавленную сталь выпускают из плавильной печи в разливочный ковш, из которого ее разливают в изложницы или кристаллизаторы машины для непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). В изложницах или кристаллизаторах сталь затвердевает, и получаются слитки, которые подвергают прокатке, ковке.

Изложницы — чугунные формы для изготовления слитков. Изложницы выполняют с квадратным, прямоугольным, круглым и многогранным поперечными сечениями. Слитки квадратного сечения переделывают на сортовой прокат (двутавровые балки, швеллеры, уголки и т. д.). Слитки прямоугольного сечения с отношением ширины к толщине 1,5—3 переделывают на лист. Из слитков круглого сечения изготовляют трубы, колеса. Многогранные слитки используют для поковок.

Для прокатки отливают слитки массой 200 кг — 25 т; для поковок отливают слитки массой до 300 т и более. Обычно углеродистые спокойные и кипящие стали разливают в слитки массой до 25 т.

Рисунок 2. Схема разливки стали по изложницам

Разливка стали сверху:

1 — ковш с металлом;

2 — изложница;

3 — поддон

Сталь разливают в изложницы сверху, снизу (сифоном) и на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Для обычных углеродистых сталей используют разливку сверху. При разливке сверху сталь поступает непосредственно из ковша в изложницу; после наполнения изложницы отверстие в ковше закрывают, краном перемещают ковш к следующей изложнице, и процесс повторяется.

При таком способе разливки стали поверхность слитков вследствие попадания брызг жидкого металла на стенки изложницы может быть загрязненной пленками оксидов.

3.Технологический процесс и состав оборудования последних двух станов технологического потока производства рельса Р75

Блюминг

Блюминг (англ. blooming), высокопроизводительный прокатный стан для обжатия стального слитка большого поперечного сечения массой до 12 т и более в Блюм. В некоторых случаях Б. используют для прокатки Слябов, а также фасонных заготовок (для крупных двутавровых балок, швеллеров и др.). На металлургических заводах Б. — промежуточное звено между сталеплавильными и прокатными цехами, выпускающими готовую продукцию. На современных заводах Б. работают совместно с непрерывными заготовочными станами, которые выпускают заготовку для сортовых станов.

Б. характеризуются диаметром прокатных валков и бывают:

одноклетьевые — а) реверсивные двухвалковые (табл.) — дуо (большие 1300—1150 мм, средние 900—950 мм и малые 800—750 мм) и б) нереверсивные трёхвалковые — трио 800—750 мм; сдвоенные — из двух последовательно расположенных дуо-клетей с валками 1150 мм в первой клети и 1000—900 мм во второй; непрерывные — несколько последовательно расположенных нереверсивных дуо-клетей с валками 1000— 800 мм; специализированные (одноклетьевые реверсивные дуо) 1400—1350 мм, выпускающие заготовку для широкополочных балок.

Рисунок 3. Макет блюминга: 1 — рабочая клеть; 2 — верхний валок; 3 — манипулятор; 4 — универсальные шпиндели; 5 — главные электродвигатели.

В состав собственно Б. (рис. 3) входят: рабочая клеть, главные электродвигатели и механизмы, приводящие во вращение Валки прокатные. В состав цеха Б. входит вспомогательное оборудование (мостовые краны, слитковоз, манипуляторы, рольганги) и ножницы для резки выходящей из Б. полосы на заданные размеры. Рабочая клеть состоит из двух литых стальных станин массой 60—105 т, которые установлены на фундаментных плитах (плитовинах); прокатных стальных валков и их подшипников; механизма для установки (подъёма и опускания) верхнего валка и механизма для смены валков. Общая высота рабочей клети достигает 7—9 м. Вращение валков осуществляется от электродвигателей постоянного тока. У Б. с одним электродвигателем механизм, передающий вращение валкам, состоит из двух универсальных шпинделей, шестерённой клети с двумя зубчатыми шестернями, расположенными одна над другой, и коренной муфты, сцепляющей ведущий вал шестерни с валом электродвигателя. В Б. новейшей конструкции каждый рабочий валок снабжен индивидуальным электродвигателем; в этом случае вращение передаётся через приводные валы и универсальные шпиндели.

Технологический процесс прокатки в цехе Б. включает: доставку горячих слитков на ж.-д. платформах из сталеплавильного цеха к нагревательным колодцам; подогрев слитков в вертикальном положении в колодцах до 1100—1300°С (в зависимости от марки стали); подачу каждого слитка на слитковозе к приёмному рольгангу Б.; взвешивание слитка и подачу его по рольгангу к валкам Б.; прокатку в 11—19 проходов с обжатием 40—120 мм за проход и промежуточными кантовками на 90° (кантовка и перемещение полосы вдоль валков осуществляются манипулятором). У полосы, поступившей к ножницам, отрезают передний и задний концы, после чего она передаётся на заготовочные станы (См. Заготовочный стан). Часто полосу разрезают на отдельные блюмы или слябы, которые передаются рольгангами на холодильник и затем на склад. Выход блюмов и слябов составляет 85—90% массы слитков. Применение Б. позволяет разливать сталь в крупные слитки, повышает качество готового проката.

Общий вид рабочей линии блюминга 1150.

Рисунок 4. Общий вид рабочей линии блюминга 1150:

1 - устройство для смены валков; 2 - рабочая клеть; 3 - устройство для уравновешивания верхнего валка; 4 - универсальный шпиндель; 5 - устройство для уравновешивания верхнего шпинделя; 6 - промежуточный вал; 7 - главный электродвигатель.

Схема расположения оборудования блюминга 1150:

Рисунок 5. Схема расположения оборудования блюминга 1150:

1 - нагревательные колодцы; 2 - слитковоз; 3 - поворотный стол для слитков; 4 - главные электродвигатели; 5 - рабочая клеть; 6 - яма для окалины; 7 - ножницы; 8 - конвейер для обрезков; 9 - сталкиватель; 10 - холодильник для блюмов; 11 - подъемный стол-укладчик для слябов.

Рельсобалочные станы

Рельсобалочные станы металлургических заводов обычно реверсивные двухвалковые с расположением рабочих клетей в одну линию. Прокатка рельсов и балок на этих станах осуществляется без промежуточного нагрева блюмов. На крупных металлургических заводах установлены современные рельсобалочные станы. Эти станы расположены в две или три линии и состоят из 4—5 двухвалковых и трехвалковых рабочих клетей. Перед этими станами установлены методические печи для нагрева блюмов.

На рис. 6 изображено расположение оборудования в современном рельсобалочном стане950/800:

Рисунок 6. Расположение оборудования в современном рельсобалочном стане 950/800:

1 - загрузочная решетка для блюмов; 2 - рольганг; 3 - нагревательные печи; 4 - черновая двухвалковая клеть 950x2350 мм; 5 – яма для сбора мусора и выгрузки окалины; 6 - подъемно-качающиеся столы у трехвалковых клетей; 7 - две трехвалковые клети 800х1900 мм; 8 – чистовая двухвалковая клеть 850х1200 мм; 9 – дисковые пилы; 10 - клеймовочная машина; 11 - гибочная машина; 12 - холодильник; 13 - колодцы для замедленного охлаждения рельсов; 14 – неормализационные печи; 15,17 - фрезерные и сверлильные станки; 16 — поточные линии отделки рельсов; 18 — правильные машины для рельсов; 19 – инспекторские стеллажи; 20 – дисковая пила; 21 - правильный пресс.

На рис. 6 представлена схема расположения оборудования современного рельсобалочного стана 950/800 конструкции УЗТМ (Уральский завод тяжелого машиностроения) с размещением рабочих клетей в две линии. Для этого стана характерно расположение реверсивной черновой двухвалковой клети в самостоятельной линии. Реверсивная черновая клеть имеет валки диаметром 950 мм и длину бочки 2350 мм. Валки этой клети приводятся во вращение от электродвигателя постоянного тока мощностью 5000 кВт (0—70—110 об/мин) через зубчатую муфту, шестеренную клеть и универсальные шпиндели. Установка реверсивной черновой двухвалковой клети позволяет разгрузить блюминг, который в этом случае прокатывает блюмы сечением более 250x250 мм, кроме того, разгружаются чистовые клети от черновых проходов. Увеличение поперечного сечения блюмов приводит к повышению производительности стана и уменьшению потерь металла в обрезь.

Вторая линия рельсобалочного - стана состоит из двух черновых трехвалковых клетей и одной чистовой двухвалковой клети. Черновые трехвалковые клети имеют валки диаметром 800 мм с длиной бочки 1900 мм. Валки этих клетей приводятся во вращение от реверсивного электродвигателя мощностью 8100 кВт с частотой вращения ПО—200 об/мин. Установка реверсивного электродвигателя обеспечивает широкую регулировку числа оборотов валков, захват валками балок больших размеров при сниженных оборотах и быстрый разгон валков до необходимой скорости прокатки, а так же в случае необходимости обеспечивает реверсирование стана. Чистовая двухвалковая клеть имеет валки того же диаметра, что и валки черновых клетей, а в данном случае несколько большего (850 мм), но с длиной бочки 1100—1200 мм. Валки чистовой клети вращаются отдельным электродвигателем мощностью 2100 кВт с частотой вращения 100—220 об/мин. Для прокатки облегченных и широкополочных балок современные рельсобалочные станы оборудованы сменной универсальной клетью, устанавливаемой на место чистовой двухвалковой клети.