Thép lỏng đạt yêu cầu được cẩu lên bệ xoay máy đúc, ở đây thùng thép được xoay 180 độ. Sau khi bắt đầu đúc. Dòng thép lỏng tháo từ lỗ rót của lò thùng qua ống bảo vệ vào thùng trung gian. Tiếp theo nó được tháo vào khuôn đúc. Sau khi được làm lạnh trong khuôn đúc sẽ tạo ra một lớp vỏ phôi. Dòng đúc được làm mát thêm và tạo thành hình khối trong khu vực làm nguội thứ cấp. Phôi đúc đi qua máy kéo nắn và được cắt bởi máy cắt ngọn lửa di chuyển theo chiều dọc phôi. Cuối cùng phôi được chuyển sang sàn ra phôi làm nguội kiểu bước, làm nguội và thu hồi, cẩu lên xe vận chuyển. Hình 3.1 thể hiện lưu trình công nghệ đúc phôi thép liên tục.
Hình 3.1. Lưu trình công nghệ đúc liên tục 3.1.2. Thiết bị và đặc điểm kỹ thuật:
Thiết bị:
- Ụ xoay thùng được lắp đặt thiết bị cân.
Thùng tinh luyện LF Bệ quay thùng thép Thùng trung gian Hộpkết tinh Thiết bị làm nguội lần 2 Máy kéo nắn Đường con lăn
trước cắt
Máy cắt phôi
Đường con lăn sau cắt
Đường con lăn vận chuyển
Hệ thống ra phôi
Chất đống
Thanh dẫn phôi
Đường con lăn dài
và máy chuyển thép
Thồi khí Ar
Sấy thùng trung gian
Khống chế mặt nước
thép trong hộp
- Thùng trung gian: Thùng trung gian được thiết kế điều khiển ngắt dòng để đảm bảo nhiệt độ phát sinh của thép lỏng trong thùng trung gian và các vật thể nổi lên mặt (Khi mà lượng thép lỏng trong thùng trung gian khoảng 17 tấn, thời gian tĩnh của thép lỏng nên dài hơn 10 phút để chiều sâu làm việc của thép lỏng khoảng 800 mm).
- Xe thùng trung gian: Được trang bị cơ cấu nâng, hạ thuỷ lực điều chỉnh trực tiếp theo phương ngang.
- Hộp kết tinh: Hộp kết tinh kiểu kim cương, nó giúp ngăn chặn tạo hình thoi thân phôi trong trường hợp tốc độ kéo phôi cao.
- Cơ cấu rung khuôn: Việc lắp cơ cấu rung khuôn nhằm cải thiện chất lượng bề mặt phôi.
- Hệ thống nước làm mát trực tiếp: Các ống nước làm mát thứ cấp được phân chia rải rác tại 4 khu (bàn con lăn, đoạn 1, đoạn 2 và đoạn 3). Tất cả sử dụng các mảng ống phun áp lực cao và được trang bị với hệ thống điều khiển phân tán tự động. Đoạn dẫn hướng làm nguội thứ cấp là một kết cấu điều chỉnh tự do. Khi lắp đặt con lăn dẫn hướng, ở trong vị trí chính xác của bán kính 9 m để đảm bảo bán kính máy đúc luôn chuẩn xác, đảm bảo chất lượng phôi.
- Máy kéo nắn: Máy kéo nắn kiểu làm mát bằng nước (gồm giá đỡ, con lăn, hộp giảm tốc đều có nước làm mát bên trong nhằm giảm nhiệt độ phát ra từ thiết bị và nhiệt độ tác động do phôi nóng chạy qua). Hơn nữa, công nghệ cân bằng liên tục thép lỏng đảm bảo tỷ lệ biến dạng của bề mặt phôi nhỏ hơn 10-3s-1.
- Hệ thống cắt phôi: Sử dụng máy cắt ngọn lửa. Cắt lửa là dùng oxy và khí đốt thông qua mỏ đốt cắt phôi. Thiết bị cắt bao gồm giá đỡ và xe máy cắt được làm mát bằng nước, xác định chiều dài cắt bằng camera tự động.
Xe cắt bao gồm cơ cấu vận chuyển và mỏ đốt. Trên xe nắp mỏ đốt, cơ cấu kẹp và giữ đồng bộ. Lúc cắt, cơ cấu giữ đồng bộ kẹp chặt phôi đúc làm cho xe cắt
chuyển động đồng thời với phôi đúc, cắt xong buông phôi khỏi đầu kẹp, xe quay trở lại hoàn thành một chu kỳ cắt.
- Thanh dẫn giả: Đầu của thanh dẫn giả giúp bịt các lỗ đáy khuôn đúc và xử lý sự cố. Việc rút đầu thanh dẫn giả kết thúc bằng các thiết bị báo mức sóng và thiết bị điều chỉnh quay thanh dẫn, do vậy thậm chí khi thanh dẫn giả bị biến dạng nhẹ nó vẫn có thể ăn khớp với miệng dưới khuôn đúc. Thiết bị chứa thanh dẫn giả có thể được điều chỉnh để làm giảm đỉnh cao của các ống thanh dẫn giả và thuận tiện cho di chuyển của cầu trục. Thiết bị này cũng giữ các thanh dẫn giả cứng cách xa phôi nóng và tránh các biến dạng.
- Bàn con lăn vận chuyển sau cắt: Được truyền động bởi con lăn ngắn xích tải tập trung để điềi khiển tự động tốt hơn ra phôi. Tất cả các gối đỡ con lăn được làm mát bằng nước bên trong và một vài con lăn được trong vùng cắt cũng được làm mát bằng nước bên trong để đảm bảo vận hành tin cậy trong thời gian dài.
- Bàn con lăn ra phôi: Được trang bị 4 đường con lăn dài và truyền động nhóm bằng xích tải trung.
- Máy chuyển phôi: Chuyển các phôi đúc tới vùng đẩy của sàn làm nguội. Các tay đẩy từng thanh phôi tới vị trí gom phôi trên sàn làm nguội kiểu bước. Sau khi đã được làm nguội, các phôi đúc được chuyển từ sàn làm nguội tới bàn thu phôi, ở đây một mâm từ nâng phôi đến vị trí chứa phôi. Tại vị trí gom phôi của sàn làm nguội kiểu bước, có thiết kế chỗ dự phòng cho đường chuyển phôi nóng trực tiếp tới dây chuyền cán trong tương lai. Công nghệ này có thể tiết kiệm một lượng lớn năng lượng.
Đặc điểm thiết bị:
Cấu tạo thiết bị máy đúc liên tục tuân thủ yêu cầu của công nghệ: - Ụ xoay trang bị cân thép lỏng.
- Thùng trung gian dung tích lớn được sử dụng công nghệ điều khiển dòng thép lỏng.
- Cơ cấu đóng và ngắt dòng được sử dụng để điều khiển dòng thép với xỉ bảo vệ lỗ rót đúc.
- Xe thùng trung gian kiểu giá có thể nâng hạ truyền động bằng động cơ biến tần. Nó cũng có thể nâng lên và hạ xuống 400mm và có hệ thuỷ lực điều chỉnh ngang.
- Hộp kết tinh hiệu suất cao chiều dài 900mm. - Thiết bị rung khuôn đúc.
- Phân phối nước làm nguội thứ cấp điều khiển tự động với các vòi phun (điều khiển độc lập 4 phân đoạn làm mát).
- Đoạn dẫn hướng làm nguội thứ cấp không cần điều chỉnh. - Các bộ báo mức sử dụng công nghệ báo mức liên tục. - Các bộ báo mức được làm mát toàn bộ bằng nước.
- Thanh dẫn giả cứng với sự điều chỉnh bán kính và đầu đòn bẩy để tách đầu phôi.
- Lắp đặt cơ cấu đỡ thanh dẫn giả.
- Toàn bộ các thiết bị phụ được làm mát bằng nước.
- Các ổ đỡ hộp giảm tốc của bàn con lăn được làm mát bằng nước bên trong. - Bàn con lăn trước cắt được làm mát bằng nước bên trong các con lăn.
- Máy cắt ngọn lửa được sử dụng và giá đỡ và xe máy cắt được làm mát bằng nước.
- Sử dụng camera tự động xác định chiều dài cắt.
- Bàn con lăn sau cắt được truyền động riêng từng dòng bằng xích tải và sau đó phôi được chuyển qua sàn con lăn làm nguội.
- Bàn con lăn ra phôi có 4 nhánh bàn con lăn dài được truyền đồng theo nhóm bằng xích.
- Máy di chuyển nâng phôi truyền động bằng cơ cấu hộp số thanh răng. - Sàn làm nguội và mỗi tay gạt gạt phôi đến vị trí sàn làm nguội kiểu bước. - Sàn làm nguội nghiêng kiểu bước sử dụng truyền động thuỷ lực.
- Bàn thu phôi để thu hồi phôi.
- Hệ thống điều khiển tích hợp điện, máy tính và thiết bị đo lượng đảm bảo tin cậy và dễ vận hành. Chế độ điều khiển phân thành hai cấp.
- Màn hình hiển thị lớn.
3.1.3. Quy trình công nghệ
Chuẩn bị thùng trung gian:
- Sau khi xây xong lớp làm việc đưa thùng trung gian lên sấy tới nhiệt độ ≥ 300oC theo nguyên tắc từ lửa nhỏ → lửa vừa → lửa to.
- TTG có nắp đạy thì trước khi sấy phải làm sạch xỉ dính bám trong nắp thùng, nếu không trong quá trình sấy xỉ dính bám ở vật liệu chịu lửa nắp thùng sẽ chảy ra có thể làm tắc miệng cốc rót khi mở rót.
- Sau khi TTG đã được sấy khô và được đưa vào vị trí đúc phải điều chỉnh sao cho tâm của cốc rót TTG thẳng hàng với tâm của hộp kết tinh để đảm bảo dòng thép lỏng không bị bắn tóe ra miệng hộp kết tinh trong quá trình đúc.
- Khi thùng trung gian ở vị trí đúc, dùng thanh chặn dòng bịt bốn miệng rót dưới TTG, đổ đầy cát dẫn dòng vào bên trong bịt kín miệng rót. Chú ý cát dẫn dòng phải được sấy khô.
Chuẩn bị thanh dẫn giả:
- Kiểm tra kích thước ngoại hình đầu thanh dẫn thỏi, đảm bảo kích thước chính xác và đảm bảo đầu thanh dẫn thỏi không bám xỉ, thép và tạp chất.
- Tấm đệm và đầu chữ T lắp ở buồng làm nguội lần 2, sau đó sử dụng hộp thao tác cầm tay cạnh cửa buồng làm mát lần 2 đưa đầu thanh dẫn thỏi với vận tốc chậm đi vào miệng dưới hộp kết tinh khoảng 100 ÷ 150mm. Khi đưa đầu dẫn thỏi vào HKT phải tránh làm hỏng ống đồng.
- Dùng dây amiăng nhét chặt vào khe hở giữa đầu dẫn thỏi với vách trong HKT và đổ một lớp mỏng cát chịu nhiệt trên đầu dẫn thỏi.
- Trong HKT cho một lượng phoi thép phù hợp để tăng tốc độ kết tinh
- Sau khi hoàn thành thao tác lắp đầu dẫn thỏi phải đề phòng nước và các dị vật lọt vào trong hộp kết tinh.
Chuẩn bị hộp kết tinh:
Trước khi thanh dẫn giả được đưa vào và làm kín, khuôn phải được vệ sinh và kiểm tra mức độ hư hỏng. Các vết cào sước phải được mài bóng. Nếu mức độ hư hỏng ở khu vực mức thép lỏng khá lớn (> 1.0mm) thì khuôn phải được thay thế
Kiểm tra tình trạng ụ xoay thép:
- Phải vận hành ụ xoay thùng thép, xoay thuận chiều, ngược chiều có hoạt động bình thường không. Bộ phận truyền động có tiếng ồn lạ không
- Kiểm tra tình trạng hoạt động cân của ụ xoay
- Các loại dụng cụ như: ống đốt oxy, que đo nhiệt, chất bảo vệ thùng trung gian, thép vớt xỉ, thùng cấp cứu, thanh chặn dòng… phải chuẩn bị đầy đủ.
Kiểm tra trạng thái của cơ cấu rung hộp kết tinh.
- Trước khi lắp thanh dẫn giả phải kiểm tra cơ cấu rung hộp kết tinh. Phải đóng nguồn điện rung để quan sát vận hành cơ cấu rung xem có hoạt động ổn định không, có tiếng kêu khác
- Kiểm tra vận hành máy kéo nắn. Kiểm tra hệ thống làm mát.
- Lượng cấp nước vào hộp kết tinh phù hợp với yêu cầu quy trình công nghệ của mác thép tương ứng khi đúc.
- Kiểm tra các đầu phun con lăn chân hộp kết tinh, khu vực làm nguội lần 2 có bị tắc không
- Kiểm tra tình hình làm việc cảu thiết bị máy cắt bằng ngọn lửa, máy di chuyển phôi và sàn làm nguội… phải hoạt động tốt
- Chuẩn bị mỏ cắt thủ công dự phòng, xè beng kìm nhỏ…
Sau khi quá trình kiểm tra, chuẩn bị cần thiết đã hoàn thành thì ta tiến hành Đúc.
Thao tác đúc:
- Khi bên lò tinh luyện mà thành phần hóa học đã đạt mác và nhiệt độ thép lỏng = 1625 ÷ 1640oC (đối với từng mác thép có nhiệt độ ra tương ứng) thì tiến hành ra thép để đưa sang đúc. Trong quá trình đúc chồng nhiều mẻ thì các mẻ tiếp theo có nhiệt độ khoảng 1600 ÷ 1620oC.
- Khi thùng tinh luyện đã được chuyển đến vị trí đúc, tiến hành kiểm tra nhiệt độ.
- Khi đã tiến hành đo nhiệt độ xong, ta tiến hành dùng hệ thống thủy lực để mở trượt thùng tinh luyện, nếu thép lỏng không chảy được từ thùng LF xuống thùng trung gian thì ta có thể tiến hành:
+ Dùng ống ôxy để thổi cho đến khi thép lỏng chảy ra được.
+ Nếu phương pháp trên không được, thì đốt đầu ống thổi ôxy để đốt, ban đầu thổi ôxy với lưu lượng nhỏ sau đó thổi ôxy với lưu lượng tăng dần để đốt cho đến khi thép lỏng chảy ra được.
- Trường hợp ta đốt khoảng 4÷5 ống thổi mà thép lỏng không chảy ra được thì phải tiến hành san thùng khác, hồi lò để tăng nhiệt độ thép lỏng.
- Khi thùng trung gian chứa một lượng thép lỏng, tiến hành cho xỉ bảo vệ, lượng xỉ tiêu hao = 0,6 kg/1 tấn thép lỏng.
- Tiến hành đo nhiệt độ thùng trung gian, nhiệt độ để đúc thích hợp trong khoảng = 1540 ÷ 1550oC (mỗi một mác thép có một khoảng nhiệt độ riêng).
- Chiều sâu làm việc thích hợp của thép lỏng trong thùng trung gian khoảng 700 ÷ 800mm.
- Khi chiều sâu thép lỏng khoảng 350 ÷ 400mm thì tiến hành mở dòng đúc theo thứ tự lần lượt từ dòng 1→ 4→2→3. Nếu thép lỏng không chảy được thì tiến hành dùng ống thổi ôxy để mở dòng. Cát lấp miệng cốc cùng với thép lỏng chảy vào hộp kết tinh. Chú ý, các dòng ổn định mới được phép mở dòng tiếp theo.
- Sau khi mặt nước thép trong hộp kết tinh dâng lên đến một chiều cao nhất định, trên tủ thao tác đúc rót của dòng đó ấn nút đúc rót, máy kéo nắn, máy rung … bắt đầu làm việc. Điều chỉnh sao cho tốc độ đúc dần tiến đến 1 m/phút. Sau khoảng 60 giây thì đạt đến vận tốc đúc ổn định từ 2,4 ÷2,8 m/phút.
- Trong quá trình đúc rót, công nhân đúc phải thường xuyên vớt xỉ trong hộp kết tinh. Mặt thép lỏng khống chế cách miệng trên của hộp kết tinh khoảng 100÷200mm.
- Trong quá trình đúc rót, phải kiểm tra nhiệt độ thùng trung gian 3 lần. - Kết thúc quá trình đúc.
Quan sát thấy lượng thép lỏng trong thùng LF gần hết, ta mở to cửa trượt để thùng trung gian chứa được lượng thép lỏng tối đa để thuận lợi cho việc đúc chồng mẻ tiếp theo. Khi thùng LF đã rót hết thì đóng cửa trượt, từ hộp thao tác điều khiển ụ xoay đưa thùng khỏi vị trí đúc rót xoay tới vị trí tiếp nhận.
3.2. Kết quảthực tế
3.2.1. Các loại khuyết tật nứt của phôi đúc xảy ra tại nhà máy
Nứt liên kết hạt trên bề mặt phôi
Thường thấy trên bề mặt dòng có nứt ở biên giới các tinh thể, có trường hợp nứt sâu. Ở những trường hợp nứt sâu từ 1-3 mm, có nghĩa rằng chúng có thể dẫn đến khuyết tật bề mặt trên sản phẩm cán. Hầu hết khuyết tật có độ sâu là 0.5- 1mm và đều không nguy hại.
Hình 3.2. Nứt liên kết hạt trên bề mặt phôi
Nứt các mạng hạt tinh thể trên bề mặt phôi sau khi tẩy gỉ. Mẫu thứ 2 (từ trên xuống) cho thấy nứt sâu 1-3 mm.
Khuyết tật xỉ trên bề mặt phôi
Khuyết tật xỉ đơn (đường kính 5mm) trên bề mặt và dạng miếng tương tự sau khi mài
Nứt ngang
Nứt ngang thường được phát hiện ở các góc, khuyết tật này cũng có ở khu vực giữa bề mặt. Hình 3.4. Nứt ngang góc Hình 3.5. Nứt bề mặt Nứt ngang góc Nứt bề mặt
Nứt dọc góc
Nứt dọc xuất phát ở trong hộp kết tinh, nhưng kích thước của chúng có thể tăng lên trong toàn bộ quá trình đúc phụ thuộc vào nhiệt và ứng xuất cơ. Hàm lượng Al và N cao có ảnh hưởng đến khả năng nứt như S và P.
Hình 3.6. Nứt dọc trên góc phôi
Dấu hộp kết tinh và lõm ngang trên bề mặt phôi
Dấu hộp kết tinh thường tách biệt bởi khoảng cách bằng với số lượng thép đã ra trong một chu kỳ rung. Từ điểm quan sát chất lượng bề mặt dòng, dấu hộp kết tinh có thể gây ra khuyết tật sản phẩm, đặc biệt nứt trong.
Nứt trung gian
Hình 3.9. Nứt trung gian
Nứt đối góc.
Xảy ra khi phôi đúc bị biến dạng không còn là hình vuông. Tại nhà máy