автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.04, диссертация на тему:Усовершенствование и промышленное освоение высокопроизводительных машин непрерывного литья сортовых заготовок

Всероссийский научко-ксследозгтеяьсхнй и проектно-кскструхторсхий инстнтуг металлургического машиностроения имени А.И. Цесикова

(ВНИИиетыаш)

На правах рукописи

.'i

Киреен Владимир Николаевич УДК 621.746.2

УСОВЕРШВНСТВОВАНИЕ И ПРОМЫШЛЕННОЕ ОСВОШШ1; ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МА1Ш1Н НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ СОРТОВЫХ ЗАГОТОВОК

Специальность: 05.04.04 Машины и арматы металлургическом производства с уклоном машины нещ'ерыншко литья

Автореферат диссертации на соискание ученой сгепгнн кандидата технических наук

Москва. 1У94 г.

Работа выполнена ео Всероссийском научно-исследовательском н проехтно-конструкторском институте металлургического машиностроения им. А.И. Целижова. ,

Научный руководитель - кандидат технических наук

Ротенберг А.М. ■

Официальные оппоненты - дохтор технических наук Синнцкий В.М. кандидат технич« схих наук Паршин В.М.

Ведущее предприятие - Белорусский металлургический завод

Защита состоится 994 г. в ^ часов

на заседании специализированного совета К 134.01.01 по присуж дению ученой степени кандидата технических наук ВНИИметмаш

Адрес: г.Москва, 109428, Рязанский проспект, д. 8а. конферениза^

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библн теке ВНИИметмаш.

Автореферат разослан " ^ О^ГШ^^р ,994 г

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н., старший научный сотрудник

В.Г. Дрозд

1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Непрерывная разливка стали квяясгся ник из главных направлений технического перевооружения черной галлургии и принимаете« в качестве основного способа разливки и строительстве новых и реконструкции действующих сталепла-пьных цехов. Энергетический кризис, рост стоимости сырья и энер-i требуют создания новой техники и технологии в металлургии с 1ью достижения минимальной затраты сырья и энергоресурсов. ■ авненне обычного процесса прокатки слитков и непрерывной зливкн в заготовки малых сечений показывает, что применение ферываой разливки характеризуется более низким потреблени-энергни (на 75...80 %) по сравнению с разливкой в нзложнн-и на 65-70 %, по сравнению с разливкой блумов н их прокат-1 на заготовочном стане. Расход жидкой стали на производств одной тонны заготовок по перечисленным технологиям их по ■еиня по сравнению с непрерывным литьем заготовок малых ct 1ий, выше соответственно на 7 и 4 %.

Значительный рост доли непрерывнолнтой стали «алых сечь 1 обеспечивается ростом производительности MHJI3, повышении« [ового фонда их эксплуатации, улучшением качества аепрерыв пггых заготовок.

В области литья исходных заготовок для сортовых прока г-( станов развитие направлено от прежней технологии отливки 'цов большого сечения к литью таких заготовок, которые мож прокатывать на чисювых станах. Исследование структуры ка альиых затрат на оборудование для непрерывной разливки >мы " British Steel Corp.", Великобритания, показывав!, что льные капитальные затрэ1ы на тонну номинальной прон чпоан

цельности растут вместе с величиной сечения литой заготовки и умеренно снижаются с увеличением производительности. Такая технология значительно дешевле, но при этом труднее обеспечить требуемое качество продукции и стабильную работу МНЛЭ.

К началу работы (1982...1985 г.). отечественный опыт проек роввния н эксплуатации MHJI3, пронзвбдяших сортовые заготовк малых сечений для изготовления проката массового назначения, ограничивался заводом "Сарканайс металлурге". Мартеновский ц< этого завода оборудован двумя 8-ми ручьевыми машинами, на ко; рых отливают SSO тыс.тонн в год заготовок, сечением ISSxlSS мм.

Рассматриваемые в настоящей работе радиальные машины < радиальным кристаллизатором, в котором слиток формируется изогнутым, получили наибольшее распространение. Они обеспечивают возможность достигать более высохой скорости разливки при малом радиусе изгиба заготовки.

Введенные в эксплуатацию в 1985 г. МНЛЭ ММЗ являлись г ловными образцами машин подобного типе. Они были разработа ВНИИМЕТМАШем и изготовлены ЮУМЗом впервые в отечестве! ной практике. Для достижения мирового уровня тсхнико-экономи< ких похаз&телей МНЛЗ ММЗ требовала усовершенствования кон рукиии основных технологических узлов, технологического про-< цесса выплавки н разливки стали, уровня подготовки персонала, и организации производства в цехе, т.е. требовала освоения, что делает представленную работу весьма актуальной.

Проектная производительность и технихо-экономическне по казатели МНЛЗ были достигнуты в 1987... 1988 г.К 1990 году стал ясно, что ЭСПЦ ММЗ и,в частности,МНЛЭ обладают резервами дальнейшего увеличения технико-экономических показателей.

Наряду с усовершенствованием МНЛЗ в электросталепла-

1

вильнем цехе решались вопросы повышения производительности сталеплавильных агрегатов, сс!*ерше::гтвованяе технологии и оборудования, общая организация работы, обучение обслуживающего персонала прогрессивным методам ведения технологического процесса производства продукции.

Цель работы- Создание высокопроизводительного производства сортовых заготовок с использованием новых конструкций и технологий.

Научная новнзна. Разработана методика анализа влияния организации вторичного охлаждения ;:а опасность возникновении внутренних кристаллизационных трещин а непрерывном слитке малого поперечного сечения н проведена численная реализация известных методик расчета теплового состояния слитка примени кл.'. но к рассматриваемой МНЛЭ. Разработан метод расчета выпуч(ша-ння оболочки слитка под действием ферростатического давления при отсутствии поддерживающих устройств. Теоретически обосно вано, что при правильной организации системы вторичного охлаждения даже без' использования поддерживающих устройстз.лля пре дотвращення выпучивания корочки елнгкя, ферростзтнческое даь-ление не оказывает негативного влияния на затвердевающую г-б о лочку сортовых заготовок малых сечений. Кроме того,разработана упрощенная методика анализа влияния температурных напряжении и разгиба слитка в двухфазном состоянии на опасное!ь кояшкноеошп внутренних трещин в заготовках.

Предложен оригинальный способ р^зки заготовок н консфу); ция режущего устройства, позволяющие нарезать заготовки прл:ы чески любой длины с высокой точностью при высоких скорости* разливки, что позволило впервые осущесшшь промышленное при менение машин импульсной резки на МНЛЗ радиальною типа.

ц. Исследования проведены в условиях действующей промышленной установки и полученные результаты подтверждены практикой, ' '

В предлагаемых технических решениях по модернизации узлов машины учтены все аспекты, связанные с их эксплуатацией, что обеспечило быстрое и безболезненно? внедрение результатов работы в производство.

Эффективность работы подтверждается тем, что МНЛЗ N 2 Молдавского металлургического завода, в основные узлах хоторой заложены предлагаемые технические решения, по своим производственным показателям значительно превосходит все другие действующие установки аналогичного типа в странах СНГ.

Предложенные разработки могут быть рекомендованы ко внедрению на аналогичных агрегатах, в частности,на МНЛЗ завода "Амурсталь", и использованы при проектировании новых машин.

Арробяиия. работы. Результаты работы доложены на международном семинаре "Современное состояние и перспективы развития 5кектростал£Плавильного производства на предприятиях стран СНГ (Рыбница, 1993 г.).

Публикации. По темг диссертации опубликованы одна стать» в научно-тгхннчес^ом журнале, четыре авторских свидетельства и два положительных решения на нзобргтезшя. '. • •

Объем. Диссертация состоит из ваедгння, пяти глаз, заключения, списка изобретений, изложена ¿¡а \ 29 страницах н содержит 42 рисупкп. Библиографический список - 34 наименования.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ пррведэн онаяиэ факторов, влияющих на производительность МНЛЗ, Выявлены эфехпивные направления усовершенствования конструкции узлов МНЛЗ.

Работы по интенсификации электродуговой сталеплавильной

печи N2, путем введения дополнительных мощностей в период расплавления с помощью газокнелородныхгорелох, кислородных фурм, внедрения высохо'пронзэоднтельрых энерготехнологичесхнх режимов ведения плавки, применение нового агрггзта, печь-ковш, позволили сократить время выплавки 115 тонн степи до 80 минут. ЭтЬ обеспечивает работу одной печи на уровне 700 тыс.тонн стали в ton. Однако сокращение продолхштельности плавки является целесообразным лишь тогда, когда имеются стабильные условия полного согласования работы сталеплавильного агрегата с возможностью разлнвхн на MHJI3 выплавленного металла.

При организации работ с последовательной разливкой 5..7 плавок в серии н часовой производительностью одной MHJI3 до 100 т/ч - что соответствует скорости вытягивания заготовок до 3,2 м/мнн и среднему числу участвующих ручьев п = 5, реализуется возможность разливки суточного производства одной печи ( 17... 18 плавок ) на одной MHJI3.

Значительный рост производительное™ мелкосортной МШП обеспечен за счет:

- повышения скорости вытягивания заготовки;

- увеличении хрлнчества плавок разливгемых в одной серии;

- увеличении коэффициента использования машины.

Возможность работы машины на достаточно цысоких скорой■ гях складывается из обеспечения определенных требований к конструкции ее узлов:

- использование высоких промежуточных ковшей с уровнем металла 700 мм, позволяющим снизить содержание неметаллически* зклгоченмЙ.попадаклцнх с металлом в кристаллизатор;

• работа на конусной гильзе, ее интенсивное охлаждение, обеспечивающее равномерный тегшоотиод и высокую степень крнс

В '

таллнзацнн металла, с целью получения прочной, песущей, бездефектной стальной оболочки заготовки;

- для предотвращения образования внутренних трещин при скоростной разливке необходимо поддерживать на оптимальном уров не прочность затвердевшей оболочки заготовки, а также обеспечивать соответствующую смазку в кристаллизаторе и выбрать оптимальный вариант распределения воды вторичного охлаждения.

Повышение скорости разливки сверх обычной в настоящее время достигается применением соответствующего устройства зоны вторичного охлаждения значительной длины. Режим вторнчног охлаждения устанавливается в зависимости от предъявляемых тре-' бований.Для разливки стали со скоростями более 2 м/мин., под кристаллизатором заготовка должна охлаждаться специальными форсуночными системами, имеющими сопла, распыливающнр воду

а

определенного расстояния, фак'елой 65...80 под высоким давлением. На МНЛЗ вторичное охлаждение регулируется автоматнчесх! такнм образом, чтобы температура поверхности заготовки между кристаллизатором и концом зоны вторичного охлаждения понижалась равномерно. Это можно обеспечить использованием в разных зонах вторичного охлаждения форсунок с различными характерце тиками и расходом воды в.завяснмости от скорости вытягивания , заготовки. Ввиду использования форсунок с малыми выходными отверстиями, чистоте воды приобретает особое значение. Следу: ет обращать внимание также на хачестао воды для охлаждения кристаллизаторов. Существенное значение имеет обработка воды, включающая снижение жесткости, ее очистку и охлаждение.

С увеличением, скорости разливки возрастает частота образования продольных трещин. На рассматриваемый вид трещин ока ; эывают влияние:

- химический состав стали;

- деформации и напряжения з корке слитка, возникающие в кристаллизаторе;

- расход воды на охлаждение кристаллизатора;

- смешенная подача металла в кристаллизатор (центровка струи).

Технологические.особенности выплавки стал;! оказывают решающее влияние на содержание в металле вредных примесей, га: зов и неметаллических включений, повышенное содержание которых не обеспечивает получение качественной иепрерыпнолитой заготовки. В процессе формирования и вытягивания заготовки ее корочка испытывает значительные механические и термические напряжения^ прочностные характеристики металла при этом имеют первостепенное значение. Для получения жидкого металла с целью разливки его на МНЛЗ необходимы такие технологические особенности выплавки и внепечной обработай, которые обеспечили бы стабилизацию задаваемой температуры разливаемого металла в ковше, минимальное содержание в этом металле фосфора,серы, кислорода, водорода и азота. В настоящее время на отечественных заводах, где разливают сталь на МНЛЗ, введены в технологические инструкции ограничения по содержанию нежелательных примесей в жидком металле. В основном это касается содержания в металле серы и фосфора. В соответствии с новыми техническими условиями содержание серы и фосфора в металле, разливаемом на МНЛЗ, опре делено ниже пределов, предусмотренных действующими ГОСТами, на 25...50 %.

Наряду с этим необходимо иметь достаточно высокую пронз водительность н экономическую эффективность агрегатов п процессов. Совокупность всего этого определяет комплекс требований, которые необходимо решать при разработке технологических

основ производства стали для разливки иг МНЛЗ,

Вторым фактором, повышающим производительность машины, является разливка стали большими сериями плавок. При переходе на серийную разливку, хроме повышения производительности МНЛЗ, сокращаются затраты труда, материалов и увеличивается выход годного металла, т.е. снижается себестоимость непрерывнолитых заготовок. Повышение производительности в режиме работы большими сериями плавок происходит за счет увеличения времени горячего использования МНЛЗ при сокращении технологических простоев связанных с переподготовкой машины к последующим разливкам. Снижается расход промежуточных ковшей и огнеупорных материалов. Трудности данного режима работы МНЛЗ связаны с необходимостью соблюдения четкого графика подачи разливаемого металла на машину,т.к. время замены сталеразливочного ковша составляет не более 60 с, н с организацией больших серий плавок одного марочного состава.

. Для достижения продолжительных разливох (в среднем 10ч) стойкость футеровки промежуточных ковшей должна гарантировать стабильность процесса. Высокая стойкость размытию отверстий стаканов-дозаторов позволяет поддерживать постоянство схо-ростн вытягивания заготовки без снижения уровня металла в промежуточном ковше. Футеровка зоны падения струн из сталеразливоч-' него ковша в промежуточный ковш должна выдерживать многочасовые механические и тепловые нагрузки. Это можно отнести и к стойкости футеровки всей рабочей поверхности промежуточного ковша.

Достижение высоких показателей процесса происходит лишь при тщательном соблюдении технологии разливки и при хорошей координации работы машины со сталеплавильными агрегатами. Разливка стали большими сериями плавок обуславливает также необ-

однмость планирования производства группы плавок одной и той <е ыарки стали, чтобы не было потерь на выходе годного в ре-ультате перемешивания сталей различных марок.

С целью повышения производительности электродуговой ста-[еплавильной печн и обеспечения качественных .характеристик разеваемых сталей в цехе проведен ряд технических мероприятий.

Для достижения точной регулировки температуры и химнчес-:ого состава металла, а также сокращения времени обработки тали в электросталеплавильной печи, в технологическую цепоч-:у печь-МНЛЗ введена установка печь-ковш. С целью поддержания емпературы металла в заданных пределах на протяжении разлив-и всей плавки и исключения неравномерности в распределении емпературы металла в ковше его продувают аргоном, хоторый юдагот через пористые пробки в днище ковша. Управление температурой происходит за счет электродух ового подогрева металла.

Степень использования производственной мощности МНЛЗ б начительной степени влияеет на экономику ео эксплуатации. Ос-ювными показателями работы машины являются данные о помина ьном и фактическом времени разлнякн, продолжительности перио-ов подготовки и горячих простое», а также о средних затратах ременн на обслуживание оборудования.

Номинальное время работы МНЛЗ за период с ! 98.5...! 993 г. оставляет в среднем 97 % по отношению к календарному. Фахтачгс ос время разливки за этот же период по отношению к номинально! ¡у оставляет 58...83 % соответственно, что свидетельствует о смирении лнтельностн периодов подготовки и горячих простоев.

Для сокращения времени подгоювкн МНЛЗ был проведьн ана-из ее работы и выполнен ряд конструктивных изменений машины, также изменение организации технологического процесса разлив-

кн и ремонтов, позволивших:

- сократить потерн ручьев от прорывов металла н соответственно снизить затраты времени на ликвидацию последствий прорывов

• повысить стойкость кристаллизаторов н сократить простои,связанные с их заменой;

- уменьшить время ликвидации последствий прорывов металла за счет изменения системы поддерживающих устройств в зоне вторичного охлаждения; »

- сократить время на заведение затравок н уплотнение их в кристаллизаторах за счет изменения конструкции звеньев затравки, механизма ее уборхн и изменения способа расцепления со слитгом;

• совместить операцию подготовки отсечных желобов с подготов- ■ кой кристаллизаторов к разливке путем изменения конструкции и схемы навески желобов.

Основное требование для сокращения горячих простоев М№ состоит в согласовании продолжительности разлнвхи с нормальны! ритыой выпуска плавок из сталеплавильного агрегата. Контактны! график работы двух элехтросталепл обильных печей н двух МНЛЗ создавался на базе достигнутых производственных мощностей этих агрегатов и степени их использования. Однако с повышением производительности агрегатов потребовалось создание новых реясимо! обеспечивающие высокую производительность МНЛЗ и коэффициент ее использования, в основном за счет повышения количества последовательно разливаемых плавок в серии.

; Повышение стойкости кристаллизаторов позволило сократи] время переподготовки МНЛЗ к разливкам. '

Изменение кинематической схемы механизма качания криста лизатора позволило получить механизм с большим межремонтным периодом эксплуатации.

Применение тянуще-правильных машин блочного исполнения, состоящих.нз двух съемных двухвалковых клетей, вместо монохон-струкцнн, обеспечивает сокращение планово-предупредительных и капитальных ремонтов МНЛЗ.

Конструкция затравки полужесткого типа позволяет после отделения ее от заготовки осуществлять хранение, ремонт и замену вне технологической оси МНЛЗ.

Механизм уборки затравох, установленный вне технологической линии машины, позволяет выполнять ремонтные работы без остановки разливки на МНЛЗ.

Применение быстросъемных машин импульсной резки заготовок, вместо стационарных гндравлнчесхих ножниц, обеспечивает их замену за время переподготовки МНЛЗ к разливке последующей серии плавок.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВВ рассмотрены усовершенствованы« конструкции узлов МНЛЗ, обеспечивающие повышение ее производительности.

Основными усовершенствованными уэАами радиальной шести-ручьевой машины являются: ,

' промежуточный ковш- с заливочными устройствами;

- тележхн для промежуточного ковша; -кристаллизаторы;

• механизмы качания кристаллизаторов;

- затравки и механизм их уборки;

• радиальнаые направляющие с зонами вторичного охлаждения;

- тянуще-правнльные машины;

- режущие устройства.

Функциональное назначение промежуточного ковша состоит в приеме из сталеразливочного ковша жидкого металла и распредв-

ленни его по отдельным ручьям с минимальными потерями тепла. При этом необходимо обеспечение чистоты металла по неметаллическим включениям н минимального вторичного окисления.

Новая конструкция ковша предусматривает изменение его формы с целью достижения указанных требований. Высота уровня металла в промежуточном ковше выбрана 700 мм. Это обеспечивает всплытие неметаллических включений к поверхности металла н исключает затягивание их в дозаторы. Одновременно был сохранен объем жидкого металла, необходимый для стабильности процесса разливки при переходе с плавки на плавку. Площадь зеркала металла в ковше была уменьшена в 1,5 раза, что позволило работать без утепляющих крышек. Использование керамзита в качестве утепляющей засыпки зеркала металла обеспечивает допустимые потери тепла за время разливки. Применение дозирующих узлов нз высокоогнеупорных цнрконовых материалов с диаметром дозаторов 13 мм позволяет вести разливку стали со скорстью вытягивания заготовок до 3,2 м/мин , обеспечив при этом стабильный процесс разливки больших серий плавок продолжительностью 8... 10 часов. Принятая Т-образная форма ковша, кроме уменьшения площади зеркала металла, позволяет снизить влияние турбулентных потоков, возникающих от струи сталеразлнвочного ковша, на организацию равномерного нетечения металла из дозирующих устройств 3-го и 4-го ручьев, наиболее подверженных этому воздействию.

Повышенная термическая стойкость корпуса промежуточного ковша обеспечивается наличием прерывистых фальшбортов, возвышающихся над силовым поясом. Футеровка промежуточного ковша заменена с самотвердеющнх наливных масс на набрызгиваемые обмазки.

Новая конструкция тележки для промежуточных ковшей полу

портального типа, Зто позволило уменьшить ее высоту до 4,5 м над уровнем разливочной площадки. Расположение рельсовых путей за механизмами качания кристаллизатора и над несущей бал-хой разливочной площадки обеспечивает свободный доступ к технологическому оборудованию МНЛЗ.

Рама полупортальной тележхи имеет футерованные съемные площадки для обслуживания промежуточного и сталеразливочного ковшей. Консоли несущей рамы под промежуточный ковш выполнены достаточно жесткими, что обеспечивает их работу под нагрузкой с минимальными деформациями.

Для организации доэаторной бесстопорной разлнвки, с целью временного прерывания струи в кристаллизатор, на тележхе предусмотрены поворотные футерованные желоба. Желоба позволяют при необходимости направить струю металла из дозатора промхов-ша в приемную емкость. Поворотные кронштейны желобов смонтированы на съемной балхе, закрепленной с помощью пальцев и клиньев к несущей консольной раме (а.с. N 1524303).

Преимущества полупортальной тележхи перед эстакадной состоят в следующем: малая высота конструкции и отсутствие эстакады над МНЛЭ облегчает работу мостовых кранов при обслуживании и ремонтах машины; жесткая несущая консольная рама 1ля промковша улучшает центровку его относительно кристаллизаторов; предусмотренно место для обслуживания промежуточного ^ сталеразливочного ковшей; надежная фиксация положения хон-;олей несущей рамы с помощью реечной передачи и тормоза.

Кристаллизатор представляет собой одни нз наиболее важ-!ых узлов МНЛЗ,'т.к. в нем происходит формирование оболочки ¡литка, закладывается качество непрерывнолитой заготовки. Усовершенствование конструкции кристаллизатора направлено на

оптимизацию теплоотвода н управление однородностью толщины затвердевающей оболочки слитка; предотвращение деформации гильзы и удлинение срока ее эксплуатации.

Гильза кристаллизатора с прямоугольной внутренней полостью имеет неизменную по длине конусность 0,7 %/м, что обеспечивает лучший контакт заготовки со стенками гильзы и интенсивный теплообмен между затвердевшей корочкой заготовки и водой, охла: дающей стенки гильзы.

С целью исключения деформаций гнльзы от отложения накиш на МНЛЗ создана локальная система охлаждения кристаллизаторов с постоянным контролем и поддержанием заданной температуры и жесткости охлаждающей воды.

Изменение конструкции внутренних элементов крнсталлизато ра позволило уменьшить зазор между гнльзой и "рубашкой", а также создать направленный проток воды у стенок гильзы. В результат! скорость движения воды увеличилась до 10 м/сек и полностью нсклк чнлась возможность кипения ее на поверхности гильзы. Реконструкция кристаллизатора позволила:

- увеличить количество отводимого тепла в среднем на 5 %;

- повысить среднюю константу затвердевания в кристаллизаторе с 22 до 27 мм/мин*

- уменьшить образование внутренних трещин на 30%;

- устранить деформацию гильзы в районе мениска.

В результате стойкость гильз увеличилась до 150...200 плавок.

Механизм качания кристаллизатора предназначен для обеспечения возвратно-качательного движения кристаллизатора по участку дуги окружности с радиусом равным 6000 мм, с целью предотвра щення зависания корочки слитка на стенках кристаллизатора.

Отличит ельны^дасобенносади данной конструкции от ранее эк*

плуатнровавшейся являются: измененная кинематическая схема че,-тырехзвенно^о параллелограмного механизма, позволившая вынести шарнирные узлы рычагов из горячей зоны машины; установка демпфирующих пружин, уравновешивающих массы качающихся частей механизма и снизивших нагрузку на привод в два раза; водоохлажлаемая конструкция рамы качания кристаллизатора исключила ее деформации при длительных тепловых нагрузках; перенос привода на нулевую отметку МНЛЗ, что повысило надежность и улучшило условия его эксплуатации.

Полужесткая затравка представляет собой цепную конструкцию, состоящую из шарнирно сочлененных друг с другом чередующихся звеньев. Благодаря наличию на внутренних звеньях вилочных упоров, с эксцентричным смещением относительно цилиндрических осей наружных звеньев, затравка имеет ограниченную возможность искривления до И » 6000 мм в направлении центра кривизны технологической оси МНЛЗ.

Головное звено затравки имеет паз со стационарной шпонкой для установхн и фиксации расходного элемента соединяющего затравку с затвердевающим жидким металлом.

Предлбженный способ отделения,уборки и хранения, с выдачей полужесткой затравки в горизонтальное положение за режущие устройства позволяет сократить длину участка МНЛЗ от ТПМ до режущих устройств, устранить оборудование из зоны технологической линии машины и избежать аварийные.ситуации в начальный период разливки.

С целью уменьшения трудоемких операций по ликвидации последствий прорывов, операций по уходу за форсунками, сетчатыми фильтрами и связанных сэтим длительными горячими простоями МНЛЗ, была разработана и внедрена спреерная система втО-

рнчного охлаждения. •

Использование спрёера-позволило максимально упростить направляющие устройства на радиальном участке машины. Конструктивно они были выполнены в виде двух зеркально расположенных по отношению друг к другу брусьев из жаропрочного чугуна, закрепленных со стороны большого радиуса слитка.

Это техническое решение защищено авторскими свидетель- ' ствамн-Ы 1408627 »Ы 1408628.

Основным недостатком конструкции спреерного вторичного охлаждения явилось то, что с увеличением скорости разливки выше 1,9 м/мин., резко возрастает число аварийных прорывов через оболочку, слитка и как следствие, увеличиваются затраты на обслуживание кристаллизаторов со'спреерными приставками.

После проведенных технических меропрнятняй по усовершенствованию конструкции кристаллизатора, повышениютеплоотвода благодаря конусности гильзы и конструкции охлаждающей "рубашки", на МНДЗ стало возможным увеличение скорости вытягивания слитка. Усовершенствование кристаллизатора сопровождалось совершенствованием системы вторичного охлаждения.

Установленные радиальные направляющие с форсуночными зо нами вторичного охлаждения. .позволили достигнуть стабильного и равномерного охлаждения.слитков с эффективным теплостводом, обеспечивающим ведение процесса разливки со скоростями вытягивания слитка до 3,2-х й/мин, а также улучшение качества поверхности, макроструктуры и геометрии, заготовок.

Совершенствование систем первичного и вторичного охлаждения слитков радиальной МНЛЗ проводилось в течение девяти лег За.период освоения технологии разливки сортовых заготовок бы ло проверено и подтверждено теоретическое обоснование доиус

мо мало оказывающего влияние ферростатнчесхого давления ме-лла внутри слитка на затвердевающую корочку, для сортовых готовок сечением от 125 х 125 мм до 135 х 135 мм. Это, в свою ередъ, определило возможность ведения непрерывной разливки талла в слитки данного сечения, без использования сложных •ддержнваюших устройств для предотвращения выпучивания ко->чки слитка. .

Назначение тянуще-правильной машины (ТПМ ) состоит в анспортировке затравки н,слитка с последующей правкой и вы-1чей в зону резки.

При работе МНЛЗ с реконструнрованными'ТПМ значнтель-»увеличилось их тянущее усилие. Это достигнуто благодаря зуб-1ТОЙ передаче, приводящей верхний валок. Возросла жесткость 1М, что обеспечило стабилизацию величины раствора валков, ущественно упростилась операция по регулировке величины рас-юра; регулировка на одном ручье выполняется за 3...5 минут, овыснлась надежность работы подшипников и стойкость валков

1-за исключения пробуксовки валков, а также эффективной ргбо-

• ■

I смазки и охлаждения. Сократились Затраты времени на ремонт ПМ. Это обеспечено благодаря повышению надежности и стойко-

II оборудования, стендовой насттройко двухвалковых клетей и эостоте их замены. Длительность межрвмонтнрго периода эксплуа-щии 2-х валковой клети достигает одного года,

В настоящее аремя одним нз перспективных направлений в гэзнтии оборудования для резки горячего металла^ являются ашнны импульсной резки заготовок'(МИР). Конструкция машины заработана Харьковским авиационным институтом.

Прнвпэха машины к условиям радиальной МНЛЗ. потребовала гхоторой модернизации базовой машины. В частности, возникла

необходимость в разработке принципиально нового режущего узл и способа для механической резки горячих слитков (положнтель-ное решение по заявкам 5005361/27 н 4865841/27).

' Применение высокопроизводительных машин импульсной резки позволило обеспечить стабильность процесса непрерывной разливки при порезке заготовок с высокой скоростью вытягивани Также обеспечена возможность резки заготовок в широком диапазоне требований заказчика - от 5 до 12 м.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ представлена разработанная методика анализа влияния организации вторичного охлаждения неопасное« возникновения внутренних кристаллизационных трещин в непрерь ном слитке малого поперечного сечения и проведена численная реализация известных методик расчета теплового состояния слитка применительно к рассматриваемой МНЛЗ. Разработан метод расчс та выпучивания оболочки слитка под действием ферростатическогс давления при отсутствии поддерживающих устройств. Теоретнческ< обосновано, что при правильной организации системы вторичного охлаждения даже без использования поддерживающих устройств ш предотвращения выпучивания корочки сднтка, ферросгатическое давление не оказывает негативного влияния на затвердевающую оболочку сортовых заготовок малых сечений. Кроме того^разрабо тана упрощенная методика анализа влияния температурных напря женив и разгиба слитка в двухфазном состоянии на опасность воз ннкновення внутренних трещин в заготовках.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ представлена организация блочном ремонт оборудования МНЛЗ, взаимозаменяемости узлов.

При выборе конструктивных решений основных технолошчс ких узлов МНЛЗ. предпочтение.отдавалось блочной схеме их ремонта, т.е. ставилась и решалась задача быстрой и техмоло нч

ной замены узла при минимальных сборочных и регулировочных

а

работах на МНЛЗ. Ремонтно-подготовнтельные работы основных технологических узлов машины производятся в ремонтно-механн ческом цехе завода, на специальных стендах с применением системы шаблонов и эталонов, обеспечивающих взаимозаменяемость этих узлов. К системе блочно заменяемых узлов МНЛЗ относятся: оборудование участка подготовки промежуточных ковшей, кристал лиэаторы, тянуще-правильные машины, оборудование зоны вторчно го охлаждения, роликовые узлы радиальных направляющих, затрал кн, машины импульсной резки заготовок.

ПЯТАЯ ГЛАВА посвящена определению влияния результатов! работы на экономическую эффективность эксплуатации МНЛЗ.

Экономическая эффективность выполненной работы заключи«/ ся в том, что усовершенствованная конструкция и технология на МНЛЗ позволяют обеспечить на ММЗ производство 700 тыс.т/год заготовок i25xt25 мм одной машиной, при одновременном снн- . женин эксплуатационных затрат по переделу в 1,43 раза по сравнению с периодом эксплуатации 2-х МНЛЗ в этом же цехе.

ЗАКЛЮЧЕНИИ

В период 1983... 1993 г. на Молдавском металлургическом заводе с участием автора построены, введены в эксплуатацию и

освоены головные образцы отечественных высокопроизводительных

/

б-ти ручьевых радиальных машин непрерывного литья, обеспечиваю цих энергосберегающую технологию производства мелкосортных заготовок. Головной разработчик ВНИИМВТМАШ, поставщик оборудования ЮУМЗ.

В процессе освоения выполнен большой объем работ по усо-

вершенсгвованню конструкции узлов МНЛЗ и технологии непрерывного литья сортовых заготовок с высокими технико-экономическими показателями, превышающими проектные параметры.

Выполнен теоретический анализ напряженного состаяния корки непрерывнолитой заготовки с учетом ползучести, который показал, что корка заготовок малых размеров в зоне под крис-шшиэатором не нуждается в устройствах, предохраняющих ее от импучивання под действием ферростатического давления. Разработаны и освоены: конструкция заливочных устройств, обеспечивающих бесстопорную разливку сериями плавок продолжительностью до 10 часов, массой 115 тонн, через дозаторы;

- направляющие устройства радиального участка МНЛЗ без жестко го ограничения затравки и слитка со стороны малого радиуса, обеспечивающие снижение потерь времени на подготовку МНЛЗ к приему плавки и на ликвидацию последствий прорывов ( авторские свидетельства N 1408627 и N 1408628 );

- конструкция полужесткой цепной затравки;позволяющая упростить направляющие устройства на радиальном участке, разместить тянущее устройство на прямолинейном участке за точкой разгиба, что увеличивает металлургическую длину машины и мак снмально допустимую скорость разливки;

- конструкция тянуще-правильных машин с выносными приводами и двухвалковыми сменными блоками, обеспечивающая аабнльиые режимы вытягивания слитков и затравок, а также удлинение меж ремонтных периодов и сокращение затрат на ремонт;

- система поворотных металлонриемннков, усыновленных на те лежке ковша;

- конструкция зоны вторичною охлаждения позволяющая быструю

мену форсуночных секций между разливками и обеспечивающая 1Ысокую.скорость разливки до 3,2-х м/мин ;

машины импульсной резки,обеспечивающие высокоскоростное раз-(еление заготовки (время реза 0,04 с ) с низкими энерготехнн-|ескими затратами, на основе надрезо-сдвнгового способа резки, юзволнвшего применение данного класса машин на радиальных <г1НЛЗ (положительное решение на изобретение N 5005381/27 ).

Конструкция основных технологических узлов отличается устойчивостью к тепловым и механическим нагрузкам при многоча-ювой разливке. Она позволяет производить блочную замену уз-юв, подготовленных на стендах предварительной настройки.

Это обеспечило увеличение фонда рабочего времени МНЛЗ на 10 %, против нормативного.

Экономическая эффективность выполненной работы заключает ;я в том, что усовершенствованная конструкция и технология на ИНЛЗ позволяют обеспечить на ММЗ производство 700 тыс.т/год тготовок 125x125 мм одной машиной, при одновременном енн-кении эксплуатационных затрат по переделу в 1,43 раза по сравнению с периодом эксплуатации 2-х МНЛЗ в этом же цехе.

Разработанные технические решения основных узлов МНЛЗ н технология разливки защищены 4-мя авторскими свидетельствами. Получено два положительных решения на выдачу авторских свидетельств.

Сопоставление разработанных и освоенных МНЛЗ с машинами ^алогичного назначения фирмы "ТЗАШЕУ", введенными в эксплуатацию на Белорусском металлургическом заводе однопременно г МНЛЗ ММЗ показывает, что по основным технико-экономическим показателям машины ММЗ не уступают импортным, а по стонмстн, производительности, ремонтопригодности н надежности имеют

и

перед ними преимущества.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. A.c., 1408627 СССР, МКИ4 В 22 D 11 /14- Установка непрерывного литья радиального типа/ Q.H- Кнрееа и др.(СССР).-

3с, ил.

2. A.c.. 1408628 СССР, МКИ4 В 22 D 11/14. Способ непрерывкой разливки металла/ В.Н. Кнреев и др.(СССР).-Зс.

3. A.c.» 1324303 СССР, МКИ4 В 22 D 11/14. Многоручьевая установка непрерывной разливки металла/ В.Н. Киреев и др. (СССР).-4с. ил.

4. A.c., 1671405 СССР, МКИ5 В 22 D ! 1/124. Устройство вю рнчного охлаждения непрерывно-литых заготовок/ В.Н. Киреев и др. (СССР).-2с. ил.

5. Положительное решение. 4865841/27, МКИ5 В 23 D 25/08. Машина для импульсной резки заготовок/ В.Н. Киреев и др. (СССР).-2с.

6. Положительное решение, 5005361/27, МКИ5 В 23.D 15/02. Устройство и способ для механической резки горячих металлур-. гическнх слитков/В.Н. Киреев и др. (СССР).-2с.

7.Модернизация шестнручьевых радиальных МНЛЗ/ В.11. Киреев и др.// Сталь. 1994.-N 4.-С.24^25.

Огпвчагаио во ВШИМЕТМАШ

Заказ 1019 ог 20.09.94 г. мр. I0U вка.