устройство МНЛЗ. 44. Оборудование и устройство мнлз
Скачать 5.82 Mb.
|
3.9 Система разделения заготовок на мерные длиныДля резки движущегося непрерывнолитого слитка на мерные длины и обрези головной и донной части применяют передвижные машины газовой резки, ножницы и машины импульсной резки. Наибольшее применение получили машины газовой резки, обладающие простой конструкцией, небольшой металлоёмкостью и возможностью быстрой замены вышедших из строя узлов. Однако они имеют существенный недостаток - значительные потери металла в шлам при резке (1-2%) и большой расход ацетилена и кислорода. Ножницы не имеют этих недостатков и бывают двух типов – качающиеся гидравлические и машины импульсного (ударного) действия. Первый тип применяется для резки слябов и сортовых заготовок, второй для резки мелкого сорта. Иногда применяют другие способы резки: сверхзвуковая газовая резка, плазменная резка, пилы горячей резки, горячая абразивная резка. Ножницы маятникового типа имеют более сложную конструкцию, но основное их преимущество – безотходное резание металла. Конструкция передвижной машины газовой резки слитков, применяемой на МНЛЗ Новолипецкого металлургического комбината, показана на рисунке 3.56. В состав машины входят: 1 – резаки; 2 – держатель; 3 – суппорты; 4 – механизм вертикального перемещения резаков и канатного механизма ускоренного возврата машины в исходное положение; 5 – рамка с четырьмя неприводными ходовыми колёсами; 6 – две каретки с захватами; 7 – канатный барабан; 8 – тормоз; 9 – упорные ролики, предупреждающие горизонтальное смещение машины; 10 – рельсы; 11 – пневматические цилиндры; 12 – две каретки с захватами. Рисунок 3.56 — Машина газовой резки МНЛЗ НЛМК На сортовых МНЛЗ широко используются гидравлические ножницы (рис. 3.57) Рисунок 3.57 — Гидравлические ножницы Использование ножниц с гидравлическим приводом с нижним резом в направлении под углом 45° к вертикали (по диагонали сечения заготовки) исключает уширение заготовки вблизи торца. Так как порезка осуществля- ется на ходу, применяют ножницы на подвижной каретке. При порезке заготовки на гидравлических ножницах учитываются следующие требования: — получение торца заготовки, пригодного для нанесения клейма; — исключение уширения заготовки вблизи реза; — обеспечение требуемой точности мерного реза; — исключение возникновения усилий на заготовку в осевом направлении; — исключение опасности пожара; — обеспечение уборки обрези от зоны реза. Порезка заготовок на мерные длины чаще осуществляется в автоматическом режиме. Предусмотрена также возможность ручного режима задания команды на выполнение реза НЛЗ. Для сбора и удаления головной и донной обрези заготовок используются специальные короба, установленные на тележках, которые перемещаются под ножницами. За ножницами располагается рольганг который предназначен для: — приема заготовок после порезки на ножницах и передачи их на рольганг перед холодильником; — перемещения затравок при их заведении в период подготовки МНЛЗ и вывода в начале разливки стали. Между ТПМ и ножницами на многих сортовых машинах располагается рольганг предназначенный для: — приема заготовки после тянуще - правильной машины и пере- дачи к ножницам; — приема затравки с рольганга за ножницами и передачи ее в ТПМ и на радиальную часть; — приема затравки с радиальной части и от ТПМ и передачи на рольганг за ножницами. Рольганг разделен на секции, ролик каждой секции может быть общим для нескольких ручьев. Участок уборки обычно состоит из транспортных рольгангов, опускающихся и стационарных упоров, устройства подъема непрерывнолитой заготовки на разгрузочный стеллаж, сталкивателя, клеймителя, холодильника и устройства взвешивания и увязки пакета заготовок. Участок уборки готовой продукции должен отвечать следующим требованиям: — уборка заготовок, требуемой длины; — исключение возникновения искривления заготовок; — позиционирование с требуемой точностью и удержание заготовок при клеймении; — снижение температуры заготовок до температуры, допускающей уборку магнитными кранами; — возможность отбора и маркировки темплетов. На складе заготовок предусмотрены площади для размещения штабелей заготовок, а также крановое оборудование для погрузки заготовок в вагоны. Маркировку заготовок производят на торце заготовок методом клеймения. Размеры символов зависят от размера сечения, качества торца и количества символов. Содержание клейма: номер плавки, номер ручья, порядковый номер заготовки. При разливке «плавка на плавку» отдельно помечаются переходные заготовки. При разливке высококачественных марок стали предусматривается отбор и маркировка темплетов в потоке агрегата. Для этой цели предусмотрена специальная газорезка. Система управления маркировочной машины является зависимой от АСУ МНЛЗ. Зона вторичного охлаждения Основной технологической функцией зоны вторичного охлаждения (ЗВО) является создание оптимальных условий для полного затвердевания непрерывно отливаемого слитка, обеспечивающих требуемое качество металла. Протяженность жидкой фазы в слитке на современных машинах непрерывной разливки в зависимости от сечения заготовки и скорости литья составляет 15…40 м. ЗВО должна отвечать следующим требованиям: 1. Обеспечивать тщательную поддержку слитка на выходе из кристаллизатора, где толщина оболочки минимальна, а ее механическая прочность низка; 2. Исключать возможность выпучивания корки слитка под действием ферростатического давления; 3. Уменьшать воздействие растягивающих напряжений в оболочке заготовки, возникающих под действием тянущих усилий; 4. Обеспечивать оптимальный теплоотвод и его регулирование в зависимости от скорости вытягивания и сортамента отливаемой стали; 5. Сохранять стабильность технологической оси и прочностные характеристики поддерживающих устройств в условиях высоких температур и нагрузок в процессе длительной эксплуатации машины; 6. Обеспечивать быструю замену узлов ЗВО при аварийных ситуациях, а также минимальные потери времени на переналадку, связанную с изменением сечения отливаемой заготовки. 1 Поддерживающие устройства слябовых МНЛЗ В ЗВО слиток представляет собой тонкостенную оболочку с переменной толщиной по длине, которая под действием ферростатического давления жидкой сердцевины и неравномерности охлаждения не в состоянии сохранять свою заданную форму. Затвердевшая корка-оболочка может бесконтрольно деформироваться, выпучиваться, изменять сечение и в конечном итоге частично или полностью разрушается. Для предотвращения этого МНЛЗ снабжается системой поддержки, которая по длине ЗВО условно делится на два участка – верхний, не имеющий привода, и нижний, оснащенный приводом для вытягивания и транспортировки слитка. Поддерживающие устройства для сортовых и слябовых машин имеют существенные различия. Сляб является наиболее чувствительным к действию ферростатического давления. Даже при сравнительно большой толщине корки на большом расстоянии от мениска металла в кристаллизаторе при соответствующем ферростатическом давлении возможна потеря формы слитка вследствие деформации широких граней. Поэтому все слябовые машины оборудуются поддерживающей системой до полного затвердевания слитка. Разновидности конструкции поддерживающих устройств первого участка ЗВО можно объединить в две большие группы. К первой относятся конструкции, расположенные неподвижно относительно движущегося слитка, и представляющие собой вертикальные брусья, различного типа опорные плиты и решетки. Ко второй группе относятся устройства, которые, осуществляя поддержку, в той или иной форме перемещаются со скоростью движения слитка. К этой группе относятся ша- гающие балки и неприводные роликовые проводки. Брусьевая поддерживающая система – представляет собой брусья, изготовляемые из серого или высокопрочного чугуна расположенные вдоль слитка, равномерно охватывая его по всему периметру (рис. 1). Толщина бруса обычно составляет 70…80 мм, а расстояние между ними составляет 180…210 мм. Поверхность слитка охлаждается с помощью форсунок, располагаемых между брусьями. Брусья объединяются в секции и крепятся на опорных металлоконструкциях МНЛЗ. I - брусья Рисунок 1 — Брусьевая поддерживающая система Главным достоинством брусьевой поддерживающей системы является простота конструкции и эксплуатации, небольшая стоимость, относительно быстрая и, не требующая больших затрат труда, ликвидация прорывов жидкого металла. К недостаткам этой системы можно отнести:
Все эти недостатки усиливаются с повышением скорости литья. Брусья сохранились лишь на вертикальных МНЛЗ, имеющих ограниченную скорость литья. Решетчатые и плитовые холодильники – используются в виде чугунных решеток и медных плит. Располагаемые по всему периметру слитка, они не только предотвращают выпучивание корки слитка, но за счет более эффективного и равномерного охлаждения способствуют получению корки с меньшей неоднородностью по толщине. Это позволяет вести разливку с большей скоростью. Решетчатые холодильники представляют собой ребристые плиты с проемами в виде окон различной формы и размеров. Охлаждение осуществляется подачей воды с помощью форсунок через проемы окон непосредственно на его поверхность. Размеры окон увеличиваются по высоте холодильника сверху вниз. Решетки крепятся к рамам. Достоинствами решеток является простота и относительно низкая стоимость. В тоже время они существенно увеличивают сопротивление вытягиванию слитка за счет трения. Это вызывает не только повышенный их износ но и приводит к возникновению дополнительных растягивающих напряжений в корочке, что может явиться причиной образования поперечных трещин. Медные плиты или плитовые холодильники (рис. 2) также выполняют двойные функции, являясь элементами, одновременно поддерживающими и охлаждающими слиток. 1 - амбразура; 2 - форсунки; 3 – слиток Рисунок 2 — Схема поддержки слитка решетчатыми (а) и плитовыми (б) холодильниками Характерной особенностью практически всех конструкций плит является обеспечение как косвенного, так и прямого охлаждения поверхности слитка. При использовании плитовых холодильников отсутствует форсуночное охлаждение. Вода с помощью специальных коллекторов подается как на охлаждение самой плиты, так и в зазор между плитой и слитком. Для подачи воды на рабочую поверхность плиты на ней изготовляются специальные пазы, по которым подается вода. Интенсивность этого прямого охлаждения регулируется расходом воды и размером зазора путем изменения усилия прижима. Размер плит по высоте выбирается с учетом обеспечения свободного выхода пара и избытков воды, и, как правило, не превышает обычно 250…300 мм. Поэтому плиты ставятся в 3-4 ряда. Иногда первый ряд плит крепится непосредственно к кристаллизатору. Достоинством таких конструкций являются высокие эффективность и равномерность охлаждения, позволяющие вести разливку крупных сечений с высокими скоростями. В то же время, помимо повышенного трения, что вызывает дополнительное напряжение в корке, плиты являются взрывоопасными элементами в связи с возможным попаданием жидкого металла во время прорыва корочки в закрытые или полузакрытые полости с водой, которыми являются разного рода пазы и канавки. Поэтому конструкции такого рода в настоящее время нашли лишь ограниченное применение. Шагающие балки. Принцип действия данной конструкции (рис. 3) заключается в следующем: по широким граням слитка устанавливается ряд подвижных водоохлаждаемых балок, расположенных на расстоянии 1,5…2,0 мм друг от друга. С помощью специального привода балки прижимаются к поверхности слитка с усилием, которое не должно превышать ферростатического давления металла и совершают непрерывное возвратно-поступательное движение вниз-вверх. Балки опускаются со скоростью вытягивания на расстояние (шаг) 25 мм, после чего они отводятся от слитка и возвращаются в исходное положение. Время, необходимое для этой операции, не превышает 0,8 с. За этот интервал времени не успевает развиться опасное выпучивание корки, а возникающие напряжения еще очень незначительные. Кроме того, для сведения эффекта выпучивания к минимуму в одновременном движении участвуют не все балки, а каждая вторая, что делает поддержку слитка непрерывной. Балки прижимаются к слитку всей своей длиной, и при опускании вниз они способствуют вытягиванию слитка из кристаллизатора без создания в корке дополнительных и неравномерных растягивающих напряжений. В результате количество прорывов металла даже при относительно высоких скоростях вытягивания резко снижается, этому же способствует небольшой зазор между кристаллизатором и балками, не превышающий 30 мм. Расположенные с обеих широких сторон слитка, балки работают в синхронном режиме друг с другом. Узкие грани специальной поддержки не имеют и охлаждаются форсунками. Большим достоинством шагающих балок является создание поддерживающего режима слитка, при котором в оболочке отсутствуют какие-либо дополнительные напряжения. Однако широкому распространению шагающих балок препятствует очень сложная конструкция этого узла, включая привод, а также сложная регулировка равномерных усилий прижатия балок к поверхности слитка. Роликовая проводка. Так как в первоначальный момент входа заготовки в ЗВО прочность её наружной корки невелика, то для её удержания от выпучивания и разрыва под действием ферростатического давления жидкой фазы за кристаллизатором устанавливают непрерывную роликовую проводку, снабжённую продольными и поперечными роликами. К непрерывным роликовым проводкам предъявляют требования по вопросам высокой точности расположения роликов по отношению к технологической оси машины, простоты конструкции, высокой точности установки и возможности регулирования ( мм), а также быстрой их замены при прорыве жидкого металла из заготовки. Рисунок 3 — Схема поддержки слитка (I) шагающими балками (II) В настоящее время оба участка зоны вторичного охлаждения всех современных МНЛЗ оборудованы роликовыми проводками. Это объясняется целым рядом неоспоримых достоинств данной системы поддержки. Главными из них являются: возможность регулирования интенсивности охлаждения в широких пределах при сравнительно равномерной плотности орошения поверхности слитка и минимальное трение, которое оказывают ролики на корку слитка. В верхних горизонтах ЗВО и особенно непосредственно под кристаллизатором, где корка обладает минимальной толщиной и прочностью, шаг между роликами является минимально возможным, что обеспечивается установкой роликов очень небольшого диаметра. В настоящее время достаточно широкое распространение для поддержки слитка в этой части зоны получила конструкция, представляющая неподвижную многоопорную ось с расположенными между опорами отдельными роликами (рис. 4). Заготовка 1 (рис. 4) поддерживается по широким граням роликами 2, подшипники которых смонтированы на раме 3. Вдоль узких сторон слитка рамы зафиксированы относительно неподвижных колонн 4 стяжными элементами 5, с помощью которых устанавливается раствор между роликами, равный ширине заготовки. Ролики выполнены в виде втулок диаметром 140 мм, которые посажены на подшипники. При такой компоновке подшипники в меньшей степени подвержены действию неблагоприятной окружающей среды. Как правило, организовать внутреннее охлаждение таких роликов очень трудно, поэтому они охлаждаются с внешней стороны одновременно со слитком расположенными между ними форсунками. Количество роликов столь небольшого диаметра определяется сечениями отливаемых слябов, но обычно не превышает 4…6. Дальнейший рост ферростатического давления требует увеличения диаметра роликов на этом участке до 180…200 мм. Внешняя поверхность роликов обычно по условиям охлаждения выполняется ребристой. При отливке сравнительно толстых слябов с толщиной >200 мм по их узким граням также устанавливаются ролики, которые в большей степени, чем осуществление поддержки, выполняют функции направляющих устройств. Так как эти ролики испытывают меньшее влияние ферростатического давления, то применяются сравнительно простые их конструкции длиной, не превышающей толщины слитка, и со значительно большим шагом, чем по широким граням. Второй участок ЗВО, как это указывалось ранее, на всех типах машин оборудован для поддержки слитка только роликовыми проводками. Обычно применяются цельнокованые толстостенные ролики, имеющие различные системы внутреннего водяного охлаждения (рис. 5). В качестве материала используют легированные стали марок 24Х1МФ и 25Х1МФ. Высокие требования к прочности и жесткости вынуждают изготовлять бочку таких роликов диаметром от 200 до 400 мм. Как отмечалось ранее, на втором участке ЗВО для уменьшения усилий, действующих на формирующийся слиток, привод, как правило, рассредоточен по длине машины. Поэтому роликовые секции, в которых один - два ролика приводимых, называются приводными. Зона вторичного охлаждения может быть с гидравлическим или пружинным прижатием роликов. |