В конвертерном производстве

Безопасность труда в разливочном отделении конвертерного цеха

Разливочное отделение занимает один или два пролета в главном здании цеха. Основные работы здесь связаны с разливкой стали в слитки и с вывозом их из цеха (прием разливочных составов, подготовка сталеразливочных ковшей, разливка стали, отстой металла в изложницах, вывоз залитых составов в стрипперное отделение, очистка, футеровка и сушка ковшей, наборка стопоров и др.).

Основные работы

Прибывший в отделение состав изложниц принимает мастер разливки. Сдвинутые с места изложницы, прибыльные надставки поправляют краном. Качество смазки изложниц проверяют с помощью ручной переносной электролампы напряжением 12В. Сквозные изложницы для слитков кипящей и полуспокойной стали тарируют, т.е. на внутренних гранях намечают мелом риску, означающую нормальный уровень налива. Если плавка маркируется бирками до начала разливки, их навешивают на верхний торец изложницы. Проверенный состав продувают сжатым воздухом (эжектором). Для работы на изложницах применяются откидные или переносные площадки. Ковш к плавке подготавливают в следующем порядке. Вначале очищают от скрапа и шлака кожух и верхнюю кромку ковша, обрезают автогеном настыли; затем опускают краном в ковш кессон для установки в днище магнезитового стакана. Кессон оборудован приточным вентиляционным устройством и безопасным освещением (подключается компрессорный воздух, используется переносная лампа на 12В). Ковшовый стакан предварительно притертый к пробке, вставляется в гнездовой кирпич осторожно, без ударов и утапливается на 2—3 мм, чтобы под фаской гнезда иметь углубление в форме воронки. Это требование имеет существенное значение, так как создается оптимальный контур днища для полного вытекания стали из ковша. Облегчается также центровка стопора в нужном положении. Оно улавливается ковшевым в тот момент, когда сферический конец пробки соскальзывает с края гнездового кирпича в седловину стакана.

Для обмазки стакана важно применить глинистую массу однородного замеса. Наличие в ней твердых вкраплений из-за плохого помола глины вызовет появление вокруг стакана трещин, через которые металл пройдет в днище. Поспешное и небрежное выполнение операции закрепления стакана в гнезде может привести к уходу стали из ковша.

В большегрузных ковшах вставляются в днище два гнездовых кирпича — верхний и нижний. Первый подвергается более сильному разгару вытекающей струей металла и заменяется чаще. Нижний гнездовой кирпич служит дольше. В итоге удельный расход ковшового кирпича снижается.

Подготовка ковша завершается установкой стопора. Во многих сталеплавильных цехах успешно внедряется бесстопорная разливка стали с шиберными затворами, что улучшает технологию разливки, облегчает труд рабочих в отделении. Преимущества этого способа разливки рассмотрены ниже.

Ковш с небольшой скрапиной внутри подают к очередной плавке без очистки от остатка металла. При выпуске плавки такой козелок обычно расплавляется.

Сильно закозленный ковш направляют на удаление скрапа. Это нелегкая и опасная операция. Чтобы ускорить охлаждение и ослабить сцепление металла с футеровкой, ковш заливают водой в несколько приемов. И каждый раз после того, как предыдущая порция воды выкипит. Иначе заболотится рабочее место вокруг стенда.

Скрап отрывают специальными приспособлениями (якорями, крючками, зацепами), откованными из среднеуглеродистой стали марки Ст5, имеющими клеймо последнего испытания. Для доступа в ковш применяется металлическая накидная лестница.

Тяжелый козел удаляют под руководством мастера разливки. Участвующий в операции рабочий опускается по лестнице в ковш и подводит под скрап якорь или крюк захватного приспособления. Все действия должны быть четко согласованы с машинистом крана. Команду «натянуть трос» мастер дублирует знаковой сигнализацией. Не допускаются другие сигналы — словесные выкрики, покачивание головой, взмахи и жесты, которые машинист может понять неправильно. Команда на отрыв козла может последовать только после того, как рабочийвыберется из ковша на площадку стенда, уберет лестницу и все стоящие под краном отойдут в безопасное место, хорошо видимое машинисту крана.

Чтобы предохранить футеровку ковша от повреждения, большой козел нередко удаляют по частям. В этом случае приставший металл подрезают кислородом по контуру сцепления с футеровкой и рассекают на части. В каждой из них выплавляются прорезы для захвата чалочным приспособлением.

Козел в ковше машинисту крана запрещается отрывать в таких случаях: без команды мастера, руководящего операцией; при нахождении людей в опасной зоне; неисправных захватных приспособлениях и неисправном кране. Не допускается резкий подъем при отрыве козла.

Таким приемом можно качнуть или сдвинуть ковш и причинить ушибы людям, вовремя не отошедшим в безопасный конец площадки. Невыполнение хотя бы одного из этих требований может повлечь за собой травмирование работающих тросом, якорем, крюком.

Вырванный козел надо погрузить на железнодорожную дежурную платформу или положить в стороне для отгрузки в той же смене. Не разрешается хранить скрап в случайных местах и загромождать им цех. Продолжительное нахождение скрапа в отделении приводит к деформации пола и разрушению строительных конструкций.

Разливка стали

Марку стали и температуру выпускаемой плавки передают мастеру разливки по селекторной связи. Вместе со старшим разливщиком они обязаны и сами визуально контролировать поведение стали на выпуске (по виду струи). Хорошо нагретый металл может разливаться сифоном, но не исключена опасность прорыва стали из под изложницы или центровой. Менее нагретый металл можно разливать только сверху, но он может прихватить шамотную пробку стопора в стакане. Это приведет к ее отрыву и разливке металла неорганизованной струей. Пробку может оторвать и при нормально нагретом металле в таких случаях:

  • ковшевой плохо поставил стопор, не отцентрировав его в ковше. Тогда металл просачивается в зазор между пробкой и стаканом и закозляется там;
  • ковшевой взял в работу бракованную пробку с трещинами и сколами на сферической части.

По сигналу старшего разливщика машинист крана поднимает со сталевоза ковш с металлом на высоту до 100 мм, делает короткую выдержку для проверки исправности тормоза главного подъема, снимает ковш и переносит его к месту разливки. При подъеме ковша с металлом машинисту запрещается производить комбинированные движения ходом моста и грузовой тележки, переносить ковш над головами людей или находящимся в пролете локомотивом. На всем пути от сталевоза до разливочной площадки он обязан подавать звуковые предупредительные сигналы.

Старший разливщик руководит наведением стакана ковша по центру первой в составе изложницы при разливке сверху или первого центрового литника при разливке сифоном.

Перед освобождением стопора или открытием шиберного затвора все, кто не участвует в разливке, должны быть отведены мастером в безопасное место — не ближе 10 м от ковша с металлом (на аварийный балкон или за опорную колонну). Выходы на балкон надо держать открытыми и свободными. Предосторожности эти нужны на случай выплеска или прорыва металла из ковша. Возможен отгар стопора и выброс его на рабочее место. В начале разливки брызги металла из изложницы могут
причинить работающим ожоги.

Как правило, перед открытием стопора выходное отверстие стакана промывают кислородом для выплавления козелков стали. Эту операцию выполняют два человека: один управляет кислородной трубкой, другой регулирует вентилем подачу кислорода. Требования безопасности в обращении с кислородом те же, что и описанные
выше (при обрезке настыли на фурме).

Если и после прожигания стакана не удается открыть стопор, его выталкивают (выдавливают) деревянным колышком, насаженным на длинную рукоятку. Исход такой операции не всегда благополучен: шамотная пробка может повредиться и разливку придется начинать неуправляемой струей. Опытному разливщику удается приработать стопор на следующих слитках. Но случается, что всю плавку разливают некроющим стопором — аварийно.

Стопор может быть прихвачен загустевшим в ковше  шлаком. Разливщик забрасывает тогда с разливочной площадки через верх ковша на шлак одну-две лопаты коксика или дробленого ферросилиция. Запрещается подниматься по стремянке, приваренной к кожуху ковша, чтобы обить корочку шлака вокруг стопора. Прием этот опасен для жизни человека.

Разливку начинают вполструи, чтобы ослабить удар се в изложнице, избежать сильного всплеска металла и появления поверхностных дефектов в нижней части слитка — плен и заливин. В дальнейшем по ходу разливки стопор можно открыть полностью, но плавно, без рывков.

Разливку стали ведут обычно через стакан с диаметром отверстия 80—90 мм. Применение стаканов с отверстием большего диаметра хотя и ускоряет разливку, но вместе с тем увеличивает и потери стали по ряду дефектов усадочного происхождения. Известно, что металл идет струей из ковша и брызгами, выделяющимися в изложнице, поглощает кислород из атмосферы. За счет его и происходит кипение. Сокращение времени слива стали из ковша, при большем диаметре стакана, приведет к ослаблению кипения стали в изложнице. Образующиеся сотовые пузыри в слитке не вместят всей его усадки. Появится сосредоточенная усадочная раковина, осевая пористость и рыхлость в теле слитка, возрастет головная обрезь на блюминге, выход годного уменьшится.

Пробы стали из ковша надо отбирать сухой ложкой в сухую пробницу; образующиеся под стаканом настыли (сосульки) — отбивать длинным штырем на поддон. Обычно это делается во время переезда на другую изложницу. Падение настыли в изложницу ухудшит структуру кристаллизирующего слитка, усиливая, в частности, общую и зональную ликвацию.

Разливающему необходимо правильно определить в конце разливки количество остающегося металла в ковше, чтобы последние в плавке слитки вышли полновесными.

Залитые слитки кипящей и полуспокойной стали подвергают химической закупорке алюминием (жидким или гранулированным) или дробленым ферросилицием марки Си75. Реже применяют механическую закупорку слитков, накрывая изложницы чугунными крышками. Этими средствами охлаждения верха слитка добиваются ускорения образования на нем прочной корочки с целью лучшего распределения сотовых пузырей в кристаллизующемся наружном слое. Прибыльная часть слитков спокойной и легированной стали утепляется экзотермической и теплоизолирующей смесью (люнкеритом). Для улучшения качества слитка применяются также шлакообразующие порошки. Их задают в изложницы в бумажных или полиэтиленовых пакетах.

При заливке черпаком жидкого алюминия или забрасывании лопатой порошков и смесей во второй ряд изложниц, при сбивании настыли со стакана не следует приближаться к самому краю разливочной площадки, чтобы не упасть на горячий состав или на пол.

Доливать в изложницу шлак из ковша нельзя. Это чревато опасными последствиями. Машинист стрипперного крана примет его за обычный слиток и будет раздевать без особых предосторожностей. Тогда не вполне затвердевший шлак выплеснет из изложниц и в пролет и причинит работающим ожоги. После разливки шлак из ковша выливают в сухую чашу, стоящую на шлаковозе или стенде. Стопор освобождают от крепежной вилки, вынимают крапом и вываливают в коробку, предназначенную для сбора шамотного боя. В другую коробку выдавливается пневматическим молотком (или ломиком) магнезитовый стакан. Чистоту опорожненного ковша проверяют сперва на весу, а затем более внимательно на стенде. Определяют надежность футеровки (нет ли где значительных вымоин в нижней части кладки, в днище, сильного разгара швов в стыках кирпичей), проверяют исправность механической части — стопорного механизма, кантовочной тяги, состояние кожуха, стремянки, фланца под стаканом, цапф. При выявлении дефектов ковш направляют в ремонт.

Чистый, незакозленный, исправный ковш по указанию мастера поступает на подготовку к следующей плавке.

Аварийный уход стали на разливке

Выпущенную из конвертера плавку не всегда удается благополучно разлить. В любом месте нахождения ковша с металлом возможен аварийный уход стали — на сталевозе или на весу под краном, из изложницы или центровой на тележке у разливочной площадки.

Внезапные потери стали в разливочном отделении опасны для работающих, выводят из строя оборудование, наносят материальный ущерб производству, дезорганизуют деятельность цеха. Персонал отделения должен уметь предотвратить аварию, а если она случилась — принять срочные меры к устранению последствий.

Если на выпуске плавки из конвертера прогорел на сталевозе ковш, выпуск надо прекратить. Машинист сталевоза обязан быстро вывезти прогоревший ковш в разливочный пролет, а машинист ближайшего разливочного крана — поднять ковш со сталевоза, опустить на полметра от пола и, двигаясь посредине пролета с предупредительными сигналами, довезти его до запасного ковша, перелить в него сталь и с исправным ковшом вернуться к конвертеру для окончания выпуска плавки.

От машиниста крана требуется умение и самообладание, чтобы в критической ситуации не заварить стопорный механизм резервного ковша или другое оборудование при переливе стали.

Причиной ухода стали под стопор на сталевозе может послужить повреждение гнездового кирпича или стакана во время их установки, плохое закрепление стопора, смещение его струей стали на выпуске, разрушение катушек или пробки при загрузке ферросплавов на дно ковша.

Ковш с металлом на кране может прогореть по разным причинам:

  • если металл прошел вокруг стакана — здесь явная вина ковшевого, который небрежно обмазал огнеупорной массой стакан, неплотно вставил его в гнездовой кирпич, либо повредил и не заменил старый гнездовой кирпич;
  • если металл прошел через кладку ковша — тут недосмотрели мастер и старший разливщик, назначившие в работу ковш с изношенной футеровкой.

Металл в этих случаях переливают из прогоревшего ковша в резервный указанным выше способом и продолжают разливку.

Прошибы стали на поддоне из-под изложницы или центровой замораживают песком, железной рудой, мелким скрапом, не прекращая по возможности и разливку стали. Перекрытие стопора при заполнении изложницы приведет к браку слитка по поперечному спаю. Причиной прорыва стали на поддоне могут быть: разливка перегретой стали без предварительной выдержки ее в ковше; применение деформированного чугунного поддона, к которому сквозные изложницы плотно не пристают нижними торцами; несвоевременная выбраковка изложниц и поддонов по сквозным трещинам и глубоким разгарам; неправильная схема укладки проводникового кирпича при сифонной разливке — часть его не была накрыта чугунной оснасткой; недоброкачественный сифонный припас по вине поставщика или из-за небрежного хранения на складе огнеупоров; неисправный центровой литник и др.

В аварийной ситуации мастер разливки обязан принять срочные меры по пресечению ухода стали, отдавать распоряжения четко, спокойно, не допуская суеты и паники. Лиц, не участвующих в ликвидации аварии, нужно быстро отвести в безопасное место, светофор на въезде переключить на запрещающий (красный) свет, выставить одного-двух рабочих для живого ограждения (охраны) опасной зоны. Машинисты разливочных кранов и разливщики должны в этих случаях уметь действовать самостоятельно.

Уборка в пролете горячего аварийного скрапа — работа опасная. Охлаждать его водой из шланга надо осторожно, с перерывами, чтобы она на скрапе выкипала, не затекала под плиточный настил пола на песчаный грунт. Плохо зачаленный скрап может сорваться с крюка крана, накрыть обнаженный влажный грунт и вызвать взрыв. Громоздкие куски скрапа надо порезать на части для удобства погрузки на железнодорожную платформу.

Характерными травмами в разливочном пролете являются ожоги, ушибы и ранения. Ожоги причиняют брызги металла и шлака: при работе разливщиков в неисправных суконном костюме и спецобуви; без наголовной металлической сетки или защитного экрана из органического стекла, без очков-светофильтров из синего кобальтового стекла; при разливке стали неорганизованной струей; неточном наезде ковша на состав и попадании струи стали на изложницу или тележку; при неосторожном обращении с технологическим кислородом во время прочистки стакана в ковше — кислородную трубку можно выработать до остаточной длины 2м (вместе с зажимом); при использовании влажной ложки и пробницы; отгаре стопора и выбросе его из ковша; засыпке в изложницы и прибыльные надставки влажного люнкерита и экзотермической смеси; прошибах стали или фонтанировании ее в изложнице.

Причиной ушибов и ранений работающих бывают чаще всего неудовлетворительное содержание рабочих мест, разбросанный инструмент, выбитый настил пола, неисправные маршевые лестницы, недостаточно освещенные проходы, хождения в неположенных местах и т. п.

Наборка стопоров

Сталеразливочные ковши большой емкости применяются с одним или двумя стопорами. Предпочтение отдают одностопорным в связи с меньшим участием людей в разливке плавки.

Наборка стопоров производится сменными и дневными бригадами из 2—3 чел., в их распоряжении — мастерская в разливочном отделении. На один стопор расходуется 15 шамотных катушек и пробка. Опорой стопору служит стальной стержень длиной около 5м, диаметром 60 мм и массой 110кг. Он изготавливается из прутковой стали марки Ст5, имеет резьбу на обоих концах: на одном — метрическую для крепежной гайки, на другом — винтовую для пробки. В работу берут новые стержни или старые, выправленные под кузнечным молотом.

Труд стопорщиков включает тяжелые ручные операции. Они доставляют за смену от мест складирования к станку 25—30 стержней и 400—450 катушек и пробок (по количеству плавок, разливаемых со стопорами). Масса каждой катушки более 13 кг, пробки — более 7 кг (ГОСТ 5500—75).

На станок наборки сперва горизонтально укладывается стержень, на нем насухо пригоняются катушки инавинчивается пробка. Предварительно проверяется визуально качество припаса — отсутствие на них трещин и  сколов. Стопор окончательно собирают на огнеупорной глине и закрепляют его гайкой, под которую ставится деревянная шайба для амортизации. В последней операции на стержень наворачивается полая гайка с приваренной на крыше скобой для крюка консольного крана.

На каждый стопор навешивается бирка с указанием даты изготовления, времени поставки на сушку и номера бригады, набравшей его. Подъем стопора краном выполняется осторожно, чтобы не повредить нижний конец, не сдвинуть стыки между катушками или в пробке. Краном он переносится в сушило, ставится вертикально в гнездо и находится там не меньше 24 ч при температуре 120— 150°С. Запрещается брать в работу недосушенные стопоры.

Стопорщики чаще травмируют пальцы и конечности, это случается при выпадении из рук катушек, стержней и гаек; от ударов ручным инструментом при навинчивании и свинчивании гаек; при перевозке консольным краном стопоров к сушилу и обратно; при посадке на сушку и выдаче после сушки.

В работах под краном непосредственной причиной травм стопорщиков служит несогласованность действий рабочего и машиниста консольного крапа, несоблюдение знаковой сигнализации.

Профилактика травматизма стопорщиков должна проводиться путем механизации и лучшей организации труда. Шамотные катушки надо складывать на ровных площадках в устойчивые штабеля вблизи рабочего места, а пробки хранить в коробках. Металлические стержни держать на невысоких стеллажах (не выше 1,2м). Следует механизировать передачу малых грузов со склада в мастерскую при помощи конвейеров, кран-балок и тельферов. Готовые стопоры доставлять в сушило с применением пневматических подъемников. Плохо выправленные стержни в работу не брать и возвращать на ремонт. Надо оборудовать мастерскую удобными сидениями для кратковременного отдыха и не загромождать подходы к ней. Освещение в мастерской должно быть не менее 150лк. Обязательно стопорщиков обучить смежной профессии подкранового рабочего. Для безопасной работы выдавать им кожаные ботинки с металлическими носками.

Установка стопора в ковше

К установленному на стенде очищенному и исправному ковшу доставляется консольным краном из сушки стопор. Ковшевой обязан тщательно проверить качество сборки и просушки стопора. Сырые и недостаточно просушенные стопоры (менее 24 ч по навешенной бирке) с дефектными, неплотно состыкованными катушками, плохо обмазанными, с поврежденной пробкой — в работу брать нельзя. Исправлению они не подлежат. Их следует разбить в коробке для боя шамота. Стержень и крепежные гайки освобождаются для повторного употребления.

Годный стопор заводится верхним концом в соединительную (крепежную) вилку, плавно опускается в ковш, притирается пробкой к стакану и подгоняется по месту.

Стопор при опускании должен садиться точно в седловину стакана. Отцентрированный таким образом, он закрепляется в вилке и проверяется графитом на плотность закрытия стакана. Отсутствие графита на подставленной под днище ковша лопате свидетельствует о хорошей подгонке стопора, о надежном запоре ковша. После этого нижняя часть канала стакана закрывается асбестовой пробкой, а отверстие сверху засыпается сухим мелким песком (через трубу). Оставшаяся в седловине лунка досыпается графитом, и стопор окончательно закрепляется в рабочем положении. Верхний открытый конец стержня (хвостовик) и крепежные гайки с металлическими прокладками (под верхней гайкой) обмазываются огнеупорной глиной для предохранения их от намерзания металла и шлака.

Устанавливает стопор ковшевой со стенда. Здесь должны соблюдаться правила безопасности при работе на высоте. Ковшевой обязан закрепиться монтажным поясом к стойке стопорного механизма, не держать инструмент на кладке и не бросать его на пол, не загромождать рабочее место вокруг стенда. При доставке стопора в ковш — согласовывать свои действия с машинистом консольного крана, применяя знаковую сигнализацию.

Бесстопорная разливка стали

Бесстопорная разливка стали из ковшей с шиберными скользящими затворами освоена на многих металлургических заводах. В ряде цехов вся выплавляемая сталь разливается без стопоров.

Шиберный затвор монтируется снаружи ковша, под днищем. Основными элементами его конструкции служат две высокоогнеупорные керамические плиты (корундовые, муллито-корундовые или цирконовые) и стакан коллектор. Плиты пропитываются смолой заводом-изготовителем. При сборке затвора они запрессовываются вручную на огнеупорной массе: одна — в подвижный, другая — в неподвижный металлические корпуса. Коллектор вставляется в держатель. Диаметры каналов в ковшовом стакане, в плитах и в коллекторе неодинаковые (соответственно 80, 70 и 60—70 мм). Коллектор организует струю стали из ковша.

Затвор готовят к плавке в отдельной мастерской разливочного отделения. Его очищают от скрапа, шлака и огнеупорного раствора. Плиты и коллектор притираются контактными (рабочими) поверхностями на притирочном станке, покомплектно. Собранные элементы переносятся кран-балкой в электрическую печь и сушатся при 120— 180°С в течение 40—50 мин.

Поверхности скольжения подвижной и соединительной рам, болты крепления смазываются графито-масляной эмульсией. Конструкция стягивается болтами без пережатия с применением тарировочного ключа. Собранный затвор передается в разливочный пролет электрифицированной тележкой или автопогрузчиком. Масса затвора в собранном виде 120 кг. Цилиндр гидропривода присоединяется к раме подвижного корпуса на удлинителе, благодаря которому привод выводится из зоны высоких температур.

Во время выпуска плавки в ковш отверстия плит смещены. Для открытия стопора разливщик, имея в руке пакет управления (кнопочное устройство), включает гидропривод, и нижняя подвижная плита, скользя по верхней — неподвижной, приходит в положение совмещения каналов — в стакане, плитах и коллекторе. Движение плиты возвратно-поступательное с ходом 160 мм. Гидропривод с рабочим давлением 15—20МПа действует от маслостанции, укрепленной на кране.

Надежность работы шиберного затвора обеспечивается применением высококачественных огнеупоров. Плиты служат в условиях резких колебаний температур от 1600— 1650°С в стакане до 200—300°С по краям. Вместе с коллектором они испытывают значительные механические напряжения во время крепления в корпусе и в истирающих воздействиях. Поэтому плиты должны быть плотными, прочными, термостойкими.

Работа затвора в большой степени зависит от тщательности притирки рабочих поверхностей, от исправности гидропривода. Невыполнение первого условия приведет к затеканию стали между плитами, к подтекам в коллекторе. Затягивание и вымывание ковшового стакана дезорганизует разливку плавки. Не допускаются пропуски масла в гидросистеме. Соединительные шланги должны быть надежными в эксплуатации под давлением масла, превышающим 10 М Па. При повреждении наружной оболочки и появлении масла на поверхности шлангов их надо немедленно заменять исправными.

Преимущества бесстопорной разливки стали очевидны. Имеется возможность длительно удерживать плавку в ковше для технологической обработки металла (продувка аргоном или азотом); вести разливку со многими перекрытиями струи, что недостижимо для шамотного стопора; ковшевому приходится работать в менее горячей зоне (затвор находится снаружи ковша); вместо полукустарной стопорной мастерской оборудовать механизированный участок шиберных затворов. Кроме того, увеличивается пропускная способность разливочного отделения, так как злектромостовые краны высвобождаются от переноски части грузов (стопорного припаса и набранных стопоров), ускоряется оборачиваемость ковшей, повышается стойкость футеровки и сокращается удельный расход огнеупоров. Меньше становится аварийных плавок и потерь стали в скрап. Повышается степень механизации тяжелых работ и общая культура производства.

Фонтанирование стали в изложницах

Слитки кипящей стали массой 8 т отстаиваются у разливочной площадки 40 мин, 12 т — 70 мин, а слитки спокойной и низколегированной стали того же развеса — соответственно 80 и 140 мин. Отстой полуспокойной стали продолжается до прекращения искрения (40—50 мин).

В это время работа с залитыми плавками не прекращается. С поверхности рослых химически закупоренных слитков срезают кислородом скрап, неуспокоенные и долго искрящие слитки примораживают песком и мелкой железной рудой. Но составы не должны стоять в пролете больше положенного времени, чтобы избежать продолжительной тепловой радиации и не ухудшать условий труда разливщиков, ковшевых и машинистов кранов.

После разливки металл не всегда застывает спокойно. Отдельные слитки кипящей стали фонтанируют. Выброс жидкого металла из изложницы происходит под напором газов, прорывающихся из-под корочки кристаллизирующего слитка. Механизм этого явления известен. Кислород, поступающий в зону реакций, поглощается из воздуха открытой струей металла из ковша и окисляющимися брызгами кипящего металла. Оксид углерода вначале выделяется по фронту кристаллизации металла и в усадочные поры между дендритами. По мере затвердения слитка часть газов остается в периферийной зоне в виде сотовых пузырей. В них рассредоточивается объемная усадка слитка кипящей стали.

Распределение зон сотовых пузырей регулируют химической закупоркой слитка или замораживанием его головной части чугунной крышкой (реже). Образование верхней корки на слитке само по себе не представляет опасности. Механизм фонтанирования стали срабатывает в конце периода кристаллизации слитка. Скопившиеся под коркой газы (Рг) подавляют выделение из металла пузырей СО в силу противодействия Рг > Рсо , где Рсо — давление оксида углерода.

Постепенно сокращающаяся жидкая сердцевина сильно обогащается ликвирующими примесями: углеродом, серой, водородом, неметаллическими включениями. В этой массе количество активных центров газозарождения увеличивается. В какой-то момент выделение газов возобновляется и их поток, преодолевая сопротивление оболочки, прорывается наружу, увлекая с собой жидкий металл.

Предугадать фонтанирование стали не всегда возможно, но некоторые настораживающие внешние признаки могут послужить сигналом. Если искрение над коркой усиливается и не устраняется охлаждающими добавками песка и железной руды, то слиток является потенциальным источником выброса жидкого металла. Мастер разливки обязан сообщить о грозящей опасности составителю плавочного поезда, в стрипперное отделение и предупредить людей в пролете.

Фонтанирование стали из изложницы можно предупредить правильной организацией конвертерного процесса. Не передувать плавки, назначенные на мягкие марки стали, и не допускать попадания воды в конвертер, что обогащает металл водородом. Этот газ в атомарном состоянии свободно диффундирует в слитке и повышает давление выделяющихся газов в конце кристаллизации.  Надо вовремя выбраковывать изложницы и поддоны с глубоким разгаром рабочей поверхности, чтобы избежать скопления в их массе молекулярного водорода.

Непрерывная разливка стали

Непрерывная разливка стали представляет одно из основных направлений развития сталеплавильного производства. В ближайшие годы предусматривается блокирование всех строящихся конвертеров с установками непрерывной разливки стали (УНРС). В таком комплексе уже работают 350-тонные конвертеры металлургических заводов Новолипецкого, Западно-Сибирского, «Азовстали», Череповецкого. Каждая установка включает несколько машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), преимущественно двухручьевых, слябовых.

Преимущества этого способа разливки стали заключаются в высокой механизации производства, в исключении из технологической цепи многих трудоемких работ участков и цехов.

Кислородно-конвертерный цех становится компактным техническим объединением агрегатов по отливке стали в заготовках разных профилей (слябов и блюмов). Строительство его обходится дешевле по удельным капитальным затратам и себестоимости выпускаемой продукции.

Большое распространение получили УНРС в криволинейном (радиальном) исполнении. Часть пути, от кристаллизатора до выхода на уровень пола, делают дугообразным с диаметром кривизны 10—12 м. Формируемый слиток проходит по направляющим роликам, которые прижимаются к поверхности (корочке) амортизационными пружинами.

Кристаллизатор — медный, полый, водоохлаждаемый — служит металлоприемником, образующим оболочку слитка — заготовки. Размеры его внутренней полости задаются сечением заготовки, а высоту назначают по соображениям лучшего отделения корочки от стенок, обычно в пределах 1000—1200 мм. В более высоких кристаллизаторах есть опасность прихвата слитка. На 350-тонном сталеразливочпом (основном) ковше монтируют два шиберных затвора. Один из них — резервный.

Ковш с металлом после выпуска плавки отвозят краном для продувки стали аргоном на специальной установке. Через односопловую футерованную шамотом погружную фурму с пористой пробкой продувку ведут в течение 8—10 мин, с интенсивностью 50—80 м3/ч, под давлением 0,25—0,50 МПа. Обработку аргоном производят для усреднения металла в ковше, придания ему однородности по температуре, химическому составу концентрации неметаллических включений по всей длин непрерывного слитка.

Плавку подают затем на стационарный разливочны стенд, где находится накрытый футерованной крышко промежуточный ковш с горячей кладкой, предварительно нагретой горелками до температуры 1100—1200°С. Вме стимость его — 23 т. Один из шиберных затворов уста навливается по центру промежуточного ковша. В кри сталлизатор заводят машиной затравку и помещают е на расстоянии 600 мм от головки до верхнего среза кри сталлизатора. Зазоры уплотняются асбестовым шнуром. Затравка — штанга, предназначенная для удержания заливаемого в кристаллизатор металла,— должна вытягиваться тянущим устройством и двигаться впереди формируемого слитка до окончания разливки. К промежуточному ковшу подвешивают на днище два погружных стакана. Каждый — с двумя боковыми отверстиями диаметром 75 мм, через которые металл заполняет кристаллизатор в одном и другом ручье МНЛЗ.

Перед началом разливки подают воду в кристаллизаторы, где начинается путь слитка, и в зону вторичного охлаждения, где затвердевание его заканчивается. Начинать разливку стали раньше подачи воды для охлаждения запрещается. Затем шиберный затвор открывается и металл из основного ковша через магнезитовый стакан диаметром 100 мм выпускается открытой струей в промежуточный ковш (через проем в крышке). Из промежуточного ковша с двумя стопорами, через два цирконо-графитовых разливочных кварцевых стакана он поступает закрытой струей в кристаллизаторы.

Для предотвращения вторичного окисления разливаемого металла забрасывают на его поверхность в малом ковше шлакообразующую многокомпонентную смесь. В кристаллизаторе она способствует образованию гарнисажа и смазке внутренних граней во время прохождения слитка. Горячий слиток образуется в машине радиальным, по дуге радиуса 10 м. На криволинейном участке он разгибается и в конце пути выравнивается. В таком состоянии, после некоторого охлаждения, заготовка на уровне пола разрезается газовыми горелками на мерные слябы.

Вытягивание и разгибание слитка производится со скоростью 0,6—0,7 м/мин (υ0). Для лучшего отхода слитка от стенок кристаллизатора (предотвращения зависания) последнему сообщается возвратно-поступательное движение и качение с помощью механизма, совмещенного с приводом вытягивания сляба.

Качество заготовки регулируется параметром υр. При скорости вытягивания, превышающей 0,7 м/мин, корочка слитка получается тонкой и непрочной. В момент усадки она не всегда может преодолеть противодавление жидкой сердцевины. Слабыми местами и микроучастками повышенных термомеханических напряжений становятся скопления неметаллических включений, где возникают поверхностные и подповерхностные надрывы и трещины. Заготовку приходится зачищать.

Продолжительность разливки стали из 350-тоиного ковша 70—80 мин, что кратно циклу плавки в конвертере. Появляется возможность разливать серии плавок одной марки стали методом «плавка на плавку». Основные ковши с металлом ставятся на стенд один за другим, по мере их опорожнения.

В целях безопасности труда следует иметь на площадке резервные емкости для перелива металла в случае неорганизованной разливки.

Все подготовительные работы по очистке от скрапа и шлака основного ковша, закреплению под ним шиберных затворов, очистке и сборке промежуточного ковша, навеске стопоров и погружных стаканов должны проводиться под наблюдением мастера. Залогом безопасности на разливочной площадке служит надежная работа всех узлов и деталей МНЛЗ.

Особенности физиологии труда в разливочном отделении

Доминантная настройка организма человека в разливочном отделении испытывает воздействие большого числа внешних раздражителей — функциональных и побочных (шумов). Сигналы подаются машинистами кранов и сталевозов; передаются диспетчерами и лаборантами по громкоговорящей связи. Их сообщают светофорами на въездах и т.д. Чтобы эта сигнализация доходила до сознания и укрепляла полезный условный рефлекс, чтобы человек осмысленно соотносил ее с окружающей обстановкой и выполняемыми действиями, производительно работал, необходимо должным образом организовать его труд.

Рабочая доминанта (или нейродинамический рабочий стереотип) персонала разливочного отделения стойко поддерживается стабильным спектром внешних раздражителей. Укрепляются выработанные постоянные ориентировочные, системные и защитные условные рефлексы — «что можно делать и чего делать нельзя!».

У разливщиков рабочая доминанта включает неослабную настороженность по поводу опасных контак­тов с жидким металлом и шлаком, нерациональных действий в системе «человек и машина» — под краном, при движении локомотива или поезда.

Организация труда и профилактика травматизма предполагают ритмичную работу цеха, четкое соблюдение графиков подачи разливочных составов, выпуска плавок из конвертеров, вывоза их в стрипперное отделение.

Администрация обязана во время выпуска плавки прекратить все ремонтные, наладочные и уборочные работы в опасной зоне, вблизи конвертера и разливочной площадки. Нельзя допускать скопления людей на нулевой отметке возле залитых составов и шлаковых чаш. Особенно нужно следить за этим в холодные месяцы и в ночное время.

­