УНРС предназначена для непрерывной разливки стали, поступающей в ковшах от сталеплавильных агрегатов и для получения литых заготовок (слябов) определенного профиля с различными размерами.

Рисунок 1.1 - Общий вид УНРС

УНРС №3 характеризуется следующими техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Тип УНРС - криволинейная, двухручьевая

Расстояние между осями ручьев, мм 6000

Емкость сталеразливочного ковша, т 385

Емкость промежуточного ковша, т 27

Высота подъема стальковша на стенде, мм 800

Скорость подъема и опускания стальковша, м/с 0,03

Рабочий уровень металла в промковше, мм 1025

Скорость подъема и опускания промковша, м/с 0,0363

Высота подъема промковша, мм 550

Скорость перемещения тележки промковша, м/с 0,373

Сечение отливаемых слябов, мм х мм 250315х12501850

Радиус базовой стенки кристаллизатора, мм 10000

Длина кристаллизатора, мм 1200

Длина медной стенки кристаллизатора, мм 1000

Длина радиального участка, мм 13449

Длина криволинейного участка, мм 4645,5

Длина горизонтального участка, мм 19340

Металлургическая длина УНРС, мм 37434,5

Скорость разливки, м/с 0,003 0,02

Амплитуда качания кристаллизатора, мм ±3,5; ±6

Частота качания кристаллизатора, кач/мин 40200

Скорость резки слитка, мм/мин 40600

Длина отрезаемых слябов, м 412

Максимальный рабочий ход МГР, м 8

Транспортная скорость рольгангов, м/с 0,5

Время поворота траверсы разливочного стенда на 180є, с 30

Количество знаков маркировки 10

Все машины расположены в отделении непрерывной разливки стали конвертерного цеха единым блоком, имеющим общую разливочную площадку. Защитными стенками по периметру всего блока оборудование УНРС выделено из общего пространства цеха в отдельное помещение. На радиальном и криволинейном участках, где слиток охлаждается водой с помощью форсунок, оборудование находится в закрытом бункере, снабженном вытяжной вентиляцией. Все механизмы и устройства, связанные непосредственно с формированием слитка и его вытягиванием, установлены и закреплены на бетонном фундаменте. Для размещения приводов вращения разливочного стенда, распределительного узла водоснабжения установок с регулирующей и запорной аппаратурой и передвижения обслуживающего персонала в блоке УНРС предусмотрено промежуточное перекрытие и переходные площадки [4].

УНРС состоит (рисунок 1.1) из:

разливочного стенда 1, представляющего собой стационарно установленное двухпозиционное устройство подъемно-поворотного типа циклического действия.

Разливочный стенд предназначен для размещения на нем сталеразливочных ковшей, поворота ковшей из резервного положения в рабочее и обратно, подъема и опускания ковшей при разливке, а также взвешивания ковшей с металлом. Кроме того, стенд служит опорой для крепления круговых рельс передвижения тележек промковшей.

Стенд характеризуется следующими техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Масса сталеразливочного ковша с металлом, т 500

Масса порожнего ковша, т 100

Масса вращающихся частей стенда, т 450

Скорость подъема ковша, м/с 0,03

Высота подъема ковша, мм 800

Скорость вращения при повороте стенда, об/мин 1

Основные составные части стенда: траверса, подвеска, опора, рычаг, поворотная платформа, механизм подъема и опускания ковша, механизм поворота стенда, узел центральной цапфы, опорная рама.

Двух тележек 2 с промежуточными ковшами 3, предназначенными для размещения промковша, передвижения его из резервной позиции в рабочую и обратно, а также для подъема и опускания ковша при выполнении различных технологических операций [4].

Тележка характеризуется следующими техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Масса промковша с металлом, т 56,4

Скорость передвижения тележки, м/с 0,5

Высота подъема люльки тележки, мм 600

Скорость подъема люльки тележки, м/с 0,04

Тележка представляет собой сварную раму, установленную на двух подпружиненных холостых и двух приводных ходовых колесах. Перемещение тележки осуществляется с помощью электромеханического привода.

Вес ковша воспринимается тележкой через вмонтированные в раму три тензометрических датчика, контролирующих уровень металла в промежуточном ковше.

радиального кристаллизатора 4 (рисунок 1.2), предназначенного для непрерывного формообразования слитка с коркой такой толщины, чтобы она не разрушалась под действием ферростатического давления стали и усилия вытягивания слитка; одновременно кристаллизатор служит для интенсивного первоначального отбора тепла от жидкой стали с помощью водяного охлаждения. Кристаллизатор представляет собой открытую сверху и снизу прямоугольную изложницу, выполненную из четырех отдельных стенок, что позволяет, перемещая узкие стенки, изменять ширину отливаемых слитков [4].

Кристаллизатор характеризуется следующими основными техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Радиус базовой стенки, мм 10000

Высота базовой медной стенки, мм 1020

Номинальная толщина медных плит, мм 70

Максимальная площадь сечения каналов, м² 0,0176

Скорость движения воды в каналах, м/с 6

Расход охлаждающей воды м³/ч: 350

Давление воды на подводе, МПа 0,6

Диаметр подвесных роликов, мм 140

Число форсунок, шт. 20

Основные части, из которых состоит кристаллизатор, две широкие стенки 12, 13и две узкие стенки 10, 14. В каждой стенке основанием является стальная литая плита, к которой крепится медная плита с вертикальными каналами для прохода охлаждающей воды.

В широких стеках 12, 13 медные плиты изогнуты по дуге с радиусом, принятым для данной УНРС. В стальных плитах широких стенок предусмотрены приливы, в которых монтируются опоры, самоустанавливающиеся (с помощью сферических пят) на раме механизма качания. Три опоры выполнены на упорной резьбе для регулировки по высоте, а четвертая опора не регулируется.

Каждая из двух узких стенок поджата к широким с помощью трех специальных шпилек. На средней шпильке она висит шарнирно и может поворачиваться при настройке необходимой конусности кристаллизатора, а две другие шпильки стягивают широкие стенки и снабжены регулировочными винтами 15 для фиксации положения узкой стенки. Средняя шпилька на концах крепится в ползунах, установленных в пазах широких стенок. Передвигая ползуны специальными винтами и настраивая одновременно положение стенки винтами, можно перемещать узкую стенку, изменяя ширину слитка.

В нижней части широких и узких стенок устанавливаются холостые роликовые подвески, которые при вытягивании обкатывают слиток. Ролики 9 предназначены для удержания корочки слитка после выхода из кристаллизатора и предохранения нижней части медных стенок от интенсивного износа. Их оси укреплены стационарно, а бочки приводятся во вращение от слитка. С помощью прокладок и регулируемых упоров ролики и роликовые подвески выставляются таким образом, чтобы их образующие совпадали с рабочими поверхностями соответствующих стенок.

Для охлаждения кристаллизатора вода подается по двум подводящим патрубкам сначала к узким стенкам и крайним участкам широких стенок и проходит по каналам в медных плитах сверху вниз. Затем вода поступает к центральному участку широких стенок, поднимается по каналам снизу вверх и идет на слив. Патрубки для охлаждающей воды, соединяемые с узкой стенкой, выполнены телескопическими для осуществления возможности перемещения этих стенок без отключения охлаждения.

В верхних водяных камерах широких стенок установлены воздухоспускные клапана для спуска воздуха при заполнении кристаллизатора водой. Для охлаждения слитка после выхода из кристаллизатора по периметру установлены два ряда форсунок (всего 20 штук). Вода к форсункам подается через металлорукава со съемного блока. Соединение рукавов с коллекторами форсунок осуществляется посредством двух быстроразъемных соединений.

Кристаллизатор оснащен двумя системами термодатчиков, посредством которых определяется уровень металла в кристаллизаторе и отслеживается тенденция к подвисанию и прорыву слитка.

Термодатчики расположены на всех медных стенках кристаллизатора и посредством специальных кабелей соединены с кросс-блоками.5 кросс-блоков закреплены на специальных кронштейнах и соединены с общим кросс-блоком посредством специальных кабелей. Общий кросс-блок (КБО) имеет 2 выходных разъема.

Временным дном кристаллизатора (перед разливкой) является торец головки затравки, заведенной в машину. Зазор между стенками кристаллизатора и головкой затравки заделывается асбестовым шнуром по всему периметру.

съемного блока, на раме которого крепятся:

а) механизм качания кристаллизатора (МКК) 16, предназначенный для сообщения кристаллизатору во время литья слитка качательных движений, способствующих уменьшению прилипания корки слитка к стенкам кристаллизатора [4].

МКК характеризуется следующими основными техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Амплитуда качания кристаллизатора, мм ±3,5; ±6

Частота качания кристаллизатора, кач/мин 40200

Смазка подшипников качения густая, централизованная

Масса качающихся частей с кристаллизатором, т 35

Основными составными частями механизма качания кристаллизатора являются рама, шарнирно опирающаяся на двуплечий рычаг, пластинчатые пружины; качающиеся части механизма приводятся через эксцентрик от электродвигателя постоянного тока.

б) нулевая роликовая секция 5, предназначенная для направления и охлаждения слитка в зоне вторичного охлаждения непосредственно под кристаллизатором [4].

Основные технические данные (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Габариты нулевой секции, мм 1200x1445x3600

Диаметр коротких роликов, мм 140

Диаметр длинных роликов, мм 215

Нулевая роликовая секция представляет собой единый сменный узел, настройка и ремонт которого производится вне установки, и состоит из следующих основных узлов: базовой стенки, внутренней стенки, боковых стенок, целых и разрезных роликов, секций боковых роликов.

в) семироликовой секции 6, установленной в технологическом потоке МНЛЗ непосредственно под нулевой роликовой секцией и предназначенной для направления, охлаждения, удержания слитка от раздутия ферростатическим давлением жидкого металла и транспортировки его [4].

Секция характеризуется следующими техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Габариты секции, мм 1975x2025x3320

Диаметр роликов, мм 215, 250

Число приводных роликов диаметром 250 мм, шт 4

Семироликовая секция представляет собой единый сменный узел, настройка и ремонт которого производятся вне установки, и состоит из следующих основных узлов: рамы нижней, рамы верхней, роликов неприводных диаметром 215 мм, роликов приводных диаметром 250 мм, роликов неприводных диаметром 250 мм.

г) роликовых секций радиального 15, криволинейного 14 и горизонтального 13 участков, предназначенных для удержания слитка от раздутия под действием ферростатического давления, а также для охлаждения, плавного выпрямления и вытягивания слитка [4].

Секции роликовые характеризуются следующими техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Диаметр роликов секции №3, мм 270

Диаметр роликов секции №4, мм 300

Диаметр верхних роликов секций №5 и №6, мм 370

Диаметр нижних роликов секций №5 и №6, мм 380

Диаметр роликов секций №7,8,9,10, мм 380

Число пар роликов в каждой секции, шт 10

Длина бочки ролика, мм 2050

На радиальном участке устанавливаются две секции №3 и №4 одинаковой конструкции: первая из десяти пар роликов диаметром 270 мм и вторая из десяти пар роликов диаметром 300 мм. Радиальный участок распространяется до ролика 34.

На криволинейном участке устанавливаются две секции №5 и №6 одинаковой конструкции, каждая из которых содержит по10 пар роликов диаметром 370 мм - верхние, диаметром 380 мм - нижние. Конструктивно секции роликовые криволинейного участка включают ролики с 35-го по 54-й, из которых нечетные ролики нижнего ряда приводные, четные нижнего ряда и все верхние ролики холостые.

На горизонтальном участке устанавливаются четыре секции №7, 8, 9, 10 одинаковой конструкции по 10 пар роликов диаметром 380 мм в каждой. Ролики нижнего ряда нечетные с 55-го по 83-й и все последние с 85-го по 93-й выполнены приводными, ролики верхнего ряда и все остальные нижнего ряда холостые.

д) затравки 7, предназначенной для образования временного дна кристаллизатора перед началом очередной разливки металла и для последующего вытягивания слитка из кристаллизатора и роликовой зоны вторичного охлаждения [4].

Затравка характеризуется следующими техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Давление воздуха в камерах, МПа 0,4ч0,6

Толщина отливаемых слитков, мм 250315

Ширина отливаемых слябов, мм 12501850

Максимальная длина затравки, мм 7675

Вес тела затравки, кг 6000

Объем воздуха в камерах, м³ 0,31

Затравка состоит из ряда шарнирно связанных между собой звеньев с крышками внутри которых проложены 3 резиновых рукава. В переднем звене затравки имеется разводка труб с обратными клапанами для надувания затравки, колодка для установки манометров и соединительные шланги. В комплект затравки входит несколько головок для отливки слитков разной толщины. Для изменения размера головки затравки по ширине, к головке с боков крепятся болтами и планками сменные накладки.

Неработающие кристаллизаторы сверху закрываются защитными плитами со сменными воротниками.

УНРС обслуживается:

самоходным напольным устройством для подъема и заведения затравки 8, и отделения затравки 12, предназначенным для своевременного отделения затравки от слитка, подъема ее на разливочную площадку и последующего заведения затравки через кристаллизатор в роликовую зону УНРС [4].

Устройство характеризуется следующими техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Усилие отделения головки затравки, кН 220

Ход отделяющих упоров, мм 250

Ход траверсы до выхода из направляющих, мм 8885

Полный ход траверсы, мм 18105

Скорость подъема траверсы с затравкой, м/с 0,167

Максимальная масса устройства (с затравкой), т 60

Скорость перемещения устройства, м/с 0,25

Максимальный ход тележки, мм 30000

Максимальный поднимаемый устройством груз, т 21

Скорость опускания траверсы с затравкой, м/с 0,15

Механизм отделения затравки представляет собой установку гидроцилиндра, которая через коленвал воздействует на упоры ползуна, отделяющего в определенный момент головку затравки от слитка. Устройство для подъема и заведения затравки представляет собой самоходную тележку, которая перемещается на колесах по рельсам от электромеханического привода, имеет подъемное устройство с подвижной траверсой, перемещающейся от канатного электромеханического привода.

Основные составные части устройства отделения, подъема и заведения затравки - механизм отделения затравки, пути, траверса, буфера, устройство для подъема и заведения затравки, упоры и натяжное устройство.

машиной 10 газовой резки слитка (МГР), предназначенной для разрезки сляба в процессе разливки на мерные длины согласно заказу.

Машина газовой резки представляет собой самоходную рельсовую тележку с установленными на ней резаками и приводами перемещения, а также снабженную механизмом захвата сляба [4].

МГР характеризуется следующими основными техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Максимальный рабочий ход МГР, м 8

Скорость перемещения МГР, м/мин 0,21,6

Скорость перемещения суппорта с резаком при резке, мм/мин 30600

Максимальный ход суппортов, мм 2300

Диаметр поршня пневмоцилиндра механизма захвата, мм 180

Диаметр ходовых колес, мм 200

Основные составные части МГР: рама, балки, катки, направляющие, каретки, захваты, цилиндры пневматические, суппорты, винты, приводы передвижения суппортов, механизмы подъема резаков, привод передвижения МГР, валы промежуточные, мостик.

устройством для разогрева промковша, который предназначен для приема жидкого металла из сталеразливочного ковша и подачи его стабильной дозированной струей в кристаллизаторы двух ручьев УНРС [4].

Промковш характеризуется следующими техническими данными (Согласно Пояснительной записке №56.04280. ЧерМК КП. Оборудование УНРС №3):

Рабочий уровень металла в промковше, мм 1025

Емкость промежуточного ковша, т 27

Масса футеровки ковша, не более, т 17

Масса промковша с металлом, т 56,4

Ход стопора максимальный, мм 90

Усилие на рукояти, не более, кН 150

Промежуточный ковш является общим для двух ручьев УНРС и устанавливается на тележке, осуществляющей его подъем (опускание) и центрирование относительно кристаллизатора, а также перемещение из резервной позиции в рабочую и обратно.

Ковш состоит из корпуса с футеровкой, двух стопорных механизмов и двух механизмов для смены погружаемых стаканов. Сверху ковш закрывается крышками.

Как упоминалось ранее во введении дипломного проекта, реконструкция УНРС №3 может повлиять на повышение качества выпускаемой продукции, уменьшение количества простоев и снижение издержек на обслуживание.

В ходе анализа работы данной УНРС было выявлено, что наиболее проблемная зона - это кристаллизатор.

Существующий кристаллизатор имеет ряд недостатков:

применяется устаревшая технология изменения ширины сечения сляба: необходимо снимать кристаллизатор с УНРС и настраивать его на нужный размер на специальном стенде. Настройка осуществляется при помощи системы стяжек и ползунов. Настройка занимает большое количество времени, а ее качество сильно зависит от квалификации обслуживающего персонала.

кристаллизатор имеет небольшой диапазон ширин отливаемых слябов от 1250 мм до 1850 мм, технически невозможно получить больший диапазон.

данный кристаллизатор изготовлен в 80-х годах, когда еще не была разработана технология нанесения износостойких материалов на медные плиты, поэтому в нем используются медные плиты без покрытия, что приводит к их быстрому износу (уменьшению срока их службы) и к появлению трещин на поверхности слябов.

Таким образом, можно сделать вывод, что требуется провести реконструкцию существующего кристаллизатора.

При проектировании принято решение установить на кристаллизаторе механизм передвижения узких стенок, который даст возможность изменять ширину отливаемого сляба, без необходимости прерывать процесс разливки.

Применение кристаллизатора, перестраиваемого по ширине отливаемой заготовки непосредственно в процессе разливки позволит сократить простои и увеличить машинное время УНРС, что соответственно приведет к росту производительности установки.

В данной работе предложено покрыть износостойким материалом стенки кристаллизатора с целью защиты их от износа. В качестве износостойкого материала выбран никель. Этим будет достигнута низкая адгезионная активность поверхности кристаллизатора в контакте с литой заготовкой, снижение деформационной компоненты силы трения, обеспечение высокой сопротивляемости термическим ударам и прочное сцепление покрытия со стенкой кристаллизатора при сохранении высокой интенсивности теплопередачи, что в целом дает увеличение долговечности кристаллизатора и улучшение качества литых заготовок.

После внедрения механизма передвижения узких стенок кристаллизатора и применения никелевого покрытия возрастет продолжительность безостановочной работы УНРС, следовательно, возрастет нагрузка на поддерживающие ролики кристаллизатора, поэтому необходимо добавить еще один комплект поддерживающих роликов на обе широкие стенки кристаллизатора, это позволит в несколько раз уменьшить нагрузку на ролики, увеличить продолжительность их работы.

Таким образом, данные нововведения позволят без больших затрат повысить качество выпускаемой продукции, уменьшить количество простоев и снизить издержки на обслуживание.