Чтобы выплавить 1 т стали необходимо 1,2 т металлургического лома, стоимость которого в 10-12 раз ниже, чем выплавка 1 т чугуна. Стальной и чугунный лом подвергают копровой разделке, резке на ножницах, ломке на хладноломах, огневой резке и взрывной разделке. Остальную стружку подвергают дроблению, пакетированию, брикетированию.

 Наличие на ломе неметаллических покрытий: масел, нефти на стружке, смазочно-охладительных эмульсий отрицательно сказывается на стойкости футеровки и на качестве ведения сталеплавильных процессов.

Первичное разделение лома осуществляется при помощи огневой резки, обычно для этого используют ручные кислородные горелки. Перспективным является использование высокотемпературных воздушно-пламенных языков. Они имеют производительность в 3 раза выше.

Дальнейшее измельчение лома производится на пресс-ножницах с усилием резания 3-16 МН. Современные пресс-ножницы имеют механизированную подачу исходного сырья и уборку измельченной продукции. Производительность пресс-ножниц увеличивается при условии предварительной подпрессовки исходного металлургического лома. 

Для ударного разрушения листового металлургического лома используют различные типы молотковых дробилок. После дробления сечка проходит магнитный сепаратор. Эффект ударного разрушения многократно увеличивается при глубоком охлаждении исходного сырья. При погружении в жидкий азот становится хрупким материал и легко разрушается. Литая стружка имеет насыпную массу 0,1-0,4 т/м³. В таком виде она непригодна к транспортировке и загрузке в сталеплавильные агрегаты. После размола на дробилках получается мелкокусковой продукт с насыпной массой 2-4 т/м³.

Пакетирование отходов листового металла производится на механических или гидравлических прессах с усилием обжатия 2,5-35 МН. После заполнения камеры пресса легковесным ломом и перекрытия ее прочной верхней плитой вдвигается плунжер и производится первичное уплотнение материала. После его остановки в конечном положении начинает двигаться боковой плунжер и окончательно формируется пресс-пакет.

Брикетирование стружки производится на брикетировочных прессах. Обычно перед брикетированием стружку обжигают для снижения твердости и удаления масла. Брикетирование – трудоемкий процесс, так как быстро изнашиваются брикетировочные пресс-формы.  

       Тема 4 Агрегаты для дробления стружки

Дробление осуществляется двумя способами:

1. Непосредственно на металлорежущих станках;

2. На стружкодробилках.

Стружку дробят в конусных, молотковых и валковых дробилках. Стружка проходит во фрезерных стружкодробилках 3 зоны дробления. Верхнюю зону составляют верхний ряд спиральных ножей и длинный нож конического дробителя. Среднюю зону образуют средний ряд спиральных ножей и конический дробитель с тремя ножами. Нижняя зона дробления образуется цилиндрическим дробителем с прямыми ножами и охватывающим кольцом со спиральными ножами на внутренней поверхности.

Окончательное измельчение стружки осуществляется в молотковых стружкодробилках (особенно малопластичных углеродистых и легированных сталей).

Валковая стружкодробилка состоит из корпуса, приемного бункера, трех дробящих валков предварительного дробления, валка окончательного измельчения и четырех приводов из электродвигателей с червячным редуктором. Валковых стружкодробилок, по сравнению с конусными и молотковыми отличает более спокойная работа, лучшее растаскивание стружки, которое осуществляют непосредственно дробящие валки, большая производительность, возможность подачи больших массивов стружки крану непосредственно в бункер дробилки. Недостаток – большой разброс фракционного состава.

Стружкодробильный агрегат непрерывного действия СДА-7 предназначен для дробления стружки до крупности не более 50 мм. Стружка проходит предварительную и окончательную стадии дробления. В состав агрегата входит разрывная машина, молотковоножевая стружкодробилка и ленточный конвейер.

Миксерные отделения

Для хранения и транспортирования жидкого чугуна используют чугуновозы небольшой вместимости (140 т) или передвижные миксеры большой емкости (до 600 т). Использование передвижных миксеров дает значительный экономический эффект за счет сокращения капиталовложений в основные сооружения (отпадает необходимость постройки миксерных отделений). Внедрение такого способа перевозки жидкого чугуна улучшает организацию производства (сокращается потребность в подвижном составе, снижаются потери тепла при перевозке чугуна в открытых ковшах, уменьшается количество переливов, улучшаются условия труда рабочих литейного двора, доменного цеха).

Стационарный миксер предназначен для временного (7-9 ч) хранения жидкого чугуна. Благодаря чему создаются независимые отходы доменных печей, условия работы для конвертеров и мартенов. В миксере выравнивается химический состав и температура чугуна, частично удаляются вредные примеси. Для поддержания необходимой температуры чугуна миксеры обогревают с помощью горелок. Вместимость миксера 2500 т.

Миксер имеет

- механизм поворота;

- механизм открывания крышек заливочных отверстий и сливных носков;

- миксерный заливочный кран;

- машина для скачивания шлака из чугуновозных ковшей;

- установки для улавливания графита;

- весы для взвешивания жидкого чугуна;

- стенды для шлаковых ковшей;

- тельфер для проведения ремонтных работ.

Система улавливания графита снабжена зондами, которые расположены над заливочными отверстиями и сливными носками. Чугун доставляют в миксерное отделение составами чугуновозов. Поочередной слив чугуна производят миксерным краном грузоподъемностью 180/50 т. Заполненный шлаком ковш переставляют в долифет шлаковоза и транспортируют за пределы отделения.

Конструкция стационарных миксеров

Форма миксера определяется условиями минимальной теплоотдачи и рационального конструктивного размещения заливочного и выпускного отверстий.

Различают три формы миксеров

- цилиндрические короткие, L/D=1-1,3;

- цилиндрические длинные, L/D>1,3;

- бочкообразные.

Наиболее распространены цилиндрические короткие с выпуклыми днищами. Они обладают такими преимуществами: уменьшаются тепловые потери, улучшаются условия перемешивания чугуна, повышается срок службы футеровки.

Днища выполнены съемными, соединены с фланцами цилиндрической частью болтами. Внутри миксер выложен огнеупорной футеровкой, между кожухом и футеровкой теплоизоляционный материал. Для проверки состояния футеровки в верхней части днищ предусматривается особые смотровые окна.

При аварии механизма поворота или прекращении подачи электроэнергии повернутый миксер сам возвращается в исходное положение, так как центр тяжести расположен на 140 мм ниже оси вращения и 140 мм ближе к носку.

Опорно-поворотная часть миксера состоит из опорных бандажей (4 секции), соединенных друг с другом и корпусом миксера болтами. Цилиндрическая часть миксера опоясана по краям двумя бандажами, которые опираются на ролики, заключенные в двух обоймах. Роликовые обоймы упираются на две дугообразные направляющие опоры, закрепленные на железобетонном фундаменте.

Механизм поворота двухреечного типа. На опорных металлических конструкциях смонтированы буферные устройства, ограничивающие обратный ход корпуса, стопорное устройство для фиксации корпуса при ремонтах и смене футеровки. Имеются защитные кожухи для защиты роликовых обойм от брызг жидкого металла. Для ограничения поворота применяют пружинный и гидравлический демпферы.

В качестве механизма поворота миксера наиболее широко используют реечный механизм с электроприводом. В механизме два узла: приводной и реечный. Они соединены промежуточным валом с зубчатыми муфтами. Приводной узел состоит из двух реверсивных электродвигателей, двухступенчатого редуктора и двух тормозов. Реечный узел включает в себя цилиндрический одноступенчатый редуктор. Две приводные шестерни смонтированы в качающихся обоймах. Рейки верхними концами шарнирно соединены с проушинами на кожухе миксера. Поворотный механизм установлен на массивной раме, расположенной под миксером. Электродвигатели и редуктор расположены в стороне в безопасном месте для удобства обслуживания и ремонта.

Привод механизма поворота имеет командо-аппараты, ограничивающие предельные углы наклона. Смазка механизма поворота и опорно-ходовой части миксера централизована.

Передаточное число миксера

,

где u₁ – передаточное число зубчатых передач; h – плечо рейки; r₁ – начальный радиус приводной шестерни.

Привод механизма поворота развивает крутящий момент, равный сумме моментов от веса жидкого металла, веса порожнего миксера, веса подвижных роликовых обойм, от сил трения в роликовых опорах и динамических моментов в период неустановившегося движения привода.

       Тема 5 Оборудование кислородно-конверторных цехов

В кислородных конверторах выплавляют высокоуглеродистые и легированные стали, не уступающие по качеству мартеновской стали. Увеличение производства стали происходит за счет строительства новых кислородно-конверторных и электросталеплавильных цехов, при полном прекращении строительства мартеновских печей. Это обусловлено следующими преимуществами кислородно-конверторного способа:

- более высокая производительность на единицу продукции;

- меньшие капитальные затраты;

- лучшие условия для механизации и автоматизации производственных процессов;

- возможность совмещения выплавки с непрерывной разливкой.

Развитие конверторного способа идет по пути увеличения единицы вместимости конвертора с одновременным повышением интенсификации работы и расширением сортамента производимой стали (200, 300, 400 т). Повышение вместимости конвертора в значительной степени зависит от создания высокопроизводительных МНЛЗ.

Существует несколько способов подачи кислорода.

     Грузопотоки кислородно-конверторного цеха

В цехе действуют следующие основные линии:

1. Подача и загрузка лома в конвертор;

2. Доставка и заливка жидкого чугуна;

3. Подачи, дозирования и загрузки сыпучих шлакообразующих материалов;

4. Подачи кислорода;

5. Доставки, дозирования, нагрева и подачи ферросплавов в сталеразливочные ковши;

6. Приема, транспортирования и разливки стали;

7. Уборки и переработки шлака.

Система весового дозирования и подачи состоит из весовых дозаторов, конвейеров, промежуточных бункеров и течек. Система обеспечивает загрузку определенных порций шлакообразующих в конвертор в процессе плавки. Подачу техники чистого кислорода производят специальной машиной через кислородную фурму, снабжением по магистрали из кислородного цеха.

Ферросплавы из приемных бункеров выдают на ленточные конвейеры, тракта подачи сыпучих материалов и заполняют расходные бункеры. Взвешенные порции ферросплавов нагревают в камерных печах и по течке подают в сталеразливочный ковш на сталевозе.

В обоих случаях разливки сталь сливают из конвертора в разливочный ковш, установленный на сталевозе. По первому способу (в изложницы) ковш передают сталевозом в разливочное отделение. Изложницы заполняют жидким металлом из ковша, перемещаемого разливочным краном над составом с изложницами. После затвердевания и полной кристаллизации слитков составы с изложницами подают локомотивом в стрипперное отделение. Стрипперное отделение для снятия прибыльных надставок и подрыва слитков с уширением сверху. После этого состав подают в нагревательное отделение обжимного стана, в котором слитки устанавливают в нагревательные колодцы, а состав с изложницами направляют на душирующую установку. Изложницы совершают замкнутый цикл работы.

По второму способу ковш подают сталевозом в отделение непрерывного литья. Заготовки после МНЛЗ поступают в прокатный цех. Шлак из конвертора сливают в ковш самоходного шлаковоза и направляют в шлаковое отделение для охлаждения и последующего дробления. Переработанный шлак отгружают в отвал.

       Тема 6 Конструкция кислородных конверторов и механизмов поворота

Конверторы большой вместимости отличаются большими габаритами корпуса: высота до 12 м, диаметр до 8 м, масса достигает 2500 т. Тяжелыми условиями работы механизма поворота и опорных узлов являются большие статические и динамические нагрузки, высокая и неравномерная температура нагрева корпуса и опорного кольца, большие силовые и температурные напряжения в элементах металлоконструкции и привода.

Современные конверторы состоят из цилиндрической средней части, сферического днища и концентричной горловины в виде усеченного конуса. Отношение внутреннего объема к массе металла (удельный объем) находится в пределе 0,7-1,1 м³/т; отношение высоты конвертора к диаметру 1,8-1,2; глубина ванны металла составляет 1,6-1,9 м; удельная площадь поверхности ванны (отношение площади поверхности к вместимости конвертора) 0,12-0,18 м²/т.

При заливке чугуна, загрузки лома, взятии проб металла, сливе стали и шлака, при ремонте футеровки конвертор поворачивают. Для улучшения работы подшипников и равномерного распределения смазки конвертор периодически поворачивают насколько раз.

Конверторы снабжены механизмами поворота с электроприводами. Для повышения надежности приводы делают многодвигательными. Применяют приводы конверторов трех типов: стационарные, полунавесные и навесные. В зависимости от того, одна или две цапфы приводные различают односторонние и двусторонние приводы.

Корпус конвертора глуходонный сварной. На горловине закреплен водоохлаждаемый сменный шлем.

Крепление корпуса в опорном кольце осуществляется 16-тью кронштейнами, приваренными к корпусу сверху и снизу опорного кольца. Нижние кронштейны выполнены с наклонными плоскостями и находятся в контакте с угловыми башмаками, приваренными к опорному кольцу. Правильный выбор угла наклона контактных поверхностей нижних опорных узлов должен обеспечить надежность крепления и независимость деформации опорного кольца и корпуса конвертора при их нагревании.

Опорное кольцо – составное. Цапфовые плиты прикреплены к полукольцам шпильками. Правая и левая опоры конвертора установлены на сварных станинах. В опорах использованы сферические и конические роликовые подшипники (одна опора жестко фиксирована, другая – плавающая). Приводы механизма поворота установлены на отдельных рамах и соединены с цапфами опорного кольца универсальными шпинделями, выполняющие роль компенсирующих соединительных муфт.

Каждый привод снабжен двумя электродвигателями постоянного тока, двумя тормозами, двумя быстроходными двухступенчатыми редукторами, тихоходным двухступенчатым редуктором с двумя валами и универсальным шпинделем. Это обеспечивает нормальную работу подшипников при перекосе цапфы и деформациях металлоконструкции.

Тахогенератор, включенный в схему управления электроприводом, поддерживает требуемую частоту вращения конвертора, в заданных положениях конвертор останавливается командо-аппаратом.

Технические характеристики конверторов со стационарными приводами

Полунавесные многодвигательные приводы позволяют уменьшить размеры тихоходной передачи за счет уменьшения модуля зацепления, позволяют увеличить число электродвигателей без особого усложнения конструкции, т.е. повысить надежность механизма поворота. Главный недостаток полунавесных приводов – значительная длина валов и большое количество соединений.

Применение в механизмах поворота приводов навесного типа резко уменьшило динамическую напряженность раскачивания корпуса, повысило эксплуатационную надежность, значительно уменьшило массу и габариты механизма. Навесными приводами оборудованы конверторы вместимостью 50, 100, 160, 300, 350, 400 т.

Корпус конвертора сварен из нескольких обечаек, полученных гибкой и штамповкой из листа. К горловине конвертора болтами крепят массивный литой шлем. Отсутствие выступающих частей на шлеме и обечайки облегчает удаление настылей. Опыты эксплуатации водоохлаждаемых шлемов не показал их преимуществ перед цельнолитыми. В сферическую обечайку вварено литое кольцо, служащее для крепления стального днища клиньями.

Опорные кольца бывают цельносварные и составные. Цельносварные представляют собой статически неопределимую систему, в которой возникают значительные напряжения от неравномерного распределения усилия и нагрева кольца. В составном кольце цапфовые плиты соединены со сварными цапфами цилиндрическими шарнирами, образуя статически определимую систему. При этом в элементах кольца резко снижаются механические и температурные напряжения. Цапфу запрессовывают в цапфовую плиту предварительно охлаждая в азоте или нагревая плиту.     

Система крепления 300, 350-тонного конвертора состоит из трех подвесок, расположенных под углом 120° друг к другу и двух упоров, установленных под цапфами. Тяги подвесок соединены с корпусом и опорным кольцом сферическими шарнирами. Фиксированная подвеска снабжена дополнительным цилиндрическим шарниром, ликвидирующим степени свободы корпуса в плоскости, проходящей через ось цапф. Этим исключается раскачивание корпуса при продувке металла кислородом. Упоры воспринимают усилие при наклоне конвертора и одновременно предупреждают раскачивание корпуса под воздействием колебаний жидкого металла. В вертикальном положении конвертора нагрузка от силы тяжести корпуса с футеровкой передаются опорному кольцу только тремя подвесками.

Применение навесных быстроходных редукторов позволяет ускорить их замену и создает условия для поузлового централизованного ремонта. Перекос цапф не влияет на работоспособность привода. Значительно меньше общие габариты и масса по сравнению со стационарным приводом той же мощности. Не требует специального массивного фундамента.

Опора состоит из литого основания, корпуса подшипников, крышки, двух конических роликоподшипника, двух опорных колонн со сферическими пятами и фиксатора. Конические подшипники посажены на промежуточную втулку, напрессованную на цапфу и зафиксированную в осевом направлении концевой гайкой. Торцевые крышки подшипникового узла снабжены лабиринтными и сальниковыми уплотнениями.

Закладные стержни с молотковыми головками ограничивают наклон корпуса при поломке и заклинивании роликовых подшипников. Фиксированная и плавающая опоры отличаются конструкцией фиксатора.