Непрерывная разливка

Основные типы МНЛЗ

Конструкционное оформление МНЛЗ непрерывно развивается в течение всего периода их применения в промышленности. Основные конструктивные и технологические решения обычно направлены повышение производительности МНЛЗ, ее компактности, обеспечение высокого качества заготовки, снижение трудоемкости процесса, уменьшение энергозатрат и повышение обеспеченности автоматическими системами управления. Основными вопросами при этом являются рациональная конфигурация, расположение и протяженность главной технологической оси, профиль поперечного сечения заготовки, совмещение дискретного характера подачи стали от плавильного агрегата с непрерывной работой МНЛЗ и т.п.

Основные типы вертикальных МНЛЗПервоначально (50-е и 60-е годы прошлого столетия) МНЛЗ имели вертикальную архитектуру (вертикальная мнлз), включая участок порезки заготовки на мерные длины. Преимущества таких МНЛЗ заключаются в том, что все процессы формирования заготовки происходят в вертикальной плоскости (так же как и у слитка). Это обеспечивает получение высокого качества внутренней структуры заготовки и упрощает конструкцию машины в целом.

Рисунок 1 - Основные типы вертикальных МНЛЗ

Между тем вертикальные МНЛЗ имеют достаточно серьезные ограничения по скорости разливки (а, следовательно, производительности), поскольку ее повышение предполагает увеличение технологической длины машины и существенное удорожание оборудования. Однако развитие кислородно-конвертерного процесса, бурно происходившее именно в 60-е и 70-е годы прошлого века, обусловило существенное увеличение удельной производительности конвертеров как за счет уменьшения цикла плавки, так и за счет повышения ее массы. Поэтому развитие конструкции МНЛЗ в этот период характеризуется стремлением повысить их производительность за счет увеличения скорости разливки и количества ручьев. Поэтому более поздние конструкции вертикальных МНЛЗ предусматривали загиб заготовки после ее затвердевания и порезку заготовки при ее расположении в горизонтальной плоскости. Загиб заготовки при этом осуществлялся как по одноточечной, так и по многоточечной схемам. Существенным преимуществом таких машин является улучшение условий выдачи заготовки на холодильник.

В настоящее время вертикальные МНЛЗ используются довольно редко и в основном для получения высококачественного блюма и сляба.

Схема МНЛЗ радиального типаВ 70-е и 80-е годы прошлого столетия наибольшее распространение при разливке стали получили МНЛЗ радиального типа.

Конструктивной особенностью таких машин является наличие кристаллизатора определенного радиуса (соответствует базовому радиусу МНЛЗ Ro), что обеспечивает получение радиальной технологической линии. После затвердевания заготовки осуществляется ее разгиб в горизонтальной плоскости. Следовательно, выдача готовой заготовки на холодильник осуществляется в горизонтальной плоскости.

Рисунок 2 - Схема МНЛЗ радиального типа (Ro – базовый радиус МНЛЗ)

Преимущества радиальных МНЛЗ перед вертикальными следующие: меньшая высота машины, высокая скорость разливки, что увеличивает производительность, горизонтальная выдача заготовки на холодильник и пр. Недостатки таких МНЛЗ относятся, главным образом к качеству заготовки, которое, как правило, несколько ниже, чем у вертикальнолитой, что объясняется всплытием неметаллических включений в кристаллизатор к стенке большего радиуса и возможным появлением внутренних трещин, возникающих при разгибе заготовки. Последнее устраняется путем применения системы многоточечного разгиба. В настоящее время радиальные МНЛЗ используются преимущественно для получения сортовой и блюмовой заготовки.

Развитием концепции высокопроизводительных МНЛЗ следует считать так называемые криволинейные МНЛЗ, отличительной особенностью которых является наличие вертикально расположенного кристаллизатора и вертикального участка под ним длиной 1,5-2,5 м (рис.3).

Сравнение условий формирования заготовки в вертикальном и радиальном кристаллизаторе

Далее заготовка загибается до определенного (базового) радиуса. Это позволяет обеспечить благоприятные условия для формирования заготовки в на-чальный период затвердевания, в том числе для всплытия неметаллических включений.

Рисунок 3 - Сравнение условий формирования заготовки в вертикальном (слева) и радиальном кристаллизаторе

Загиб затвердевающей заготовки осуществляется в 5-8 и более точках, что предотвращает возможность образования трещин и прорывов металла в твердой корочке. Последующие участки криволинейной МНЛЗ в целом аналогичны дизайну радиальных МНЛЗ. Основные преимущества крисволинейных МНЛЗ находятся в плоскости повышения качества заготовки (в первую очередь, поверхностных и подповерхностных слоев) и увеличения компактности машины. Между тем определенным недостатком таких МНЛЗ является повышение требований к точности настройки роликов ЗВО и технологической линии в целом. Наиболее важными функциональными моментами при этом являются зона загиба и разгиба заготовки, где жестко регламентируется величина деформации твердой корочки. Наибольшее применение криволинейные машины получили при разливке слябовой заготовки.

В последнее десятилетие все большее распространение получают криволинейные МНЛЗ для отливки тонких слябов (около 40-60 мм и менее). Отличительной особенностью таких МНЛЗ является принципиально новая конфигурация внутренней полости кристаллизатора, имеющая т.н. «чечевицеобразную форму». Среди преимуществ тонкослябовых МНЛЗ можно назвать возможность получения слябов шириной свыше 3000 мм и уменьшение потерь энергии и металла в ходе последующего прокатного передела, который совмещается с разливкой в едином агрегате, называемом литейно-прокатный модуль (ЛПМ).

Рисунок 4 - Схема МНЛЗ криволинейного типа (L1 – участок разгиба заготовки; L2 – участок загиба заготовки; Ro – базовый радиус МНЛЗ)

На рубеже тысячелетий в сталелитейной практике появились первые промышленные МНЛЗ для прямого получения листа, в которых удается исключить из технологической схемы цикл горячей прокатки заготовки. В агрегатах прямой отливки тонкого листа кристаллизатор состоит из двух валков, расположенных непосредственно под промковшом и вращающихся в противоположных направлениях.

Схема МНЛЗ для прямой отливки листа

Рисунок 5 - Схема МНЛЗ для прямой отливки листа

Жидкая сталь при разливке поступает в пространство между валками и при контакте с поверхностью валков кристаллизуется, образуя корочки, которые двигаются вместе с поверхностью и выходят из валков в форме листа, толщина которого определяется расстоянием между валками, а ширина – боковыми стенками кристаллизатора. Для отвода выделяющегося тепла валки, изготовленные, как правило, из сплава меди с хромом, охлаждаются водой. В качестве покрытия валков используют различные материалы на основе никеля, хрома или керамики. Технологическая схема получения тонкого листа с применением двухвалковых МНЛЗ имеет огромный потенциал в части экономии энергетических ресурсов (в 8-10 раз), снижения потерь с окалиной (в 40-50 раз), повышения производительности работы персонала (5-10 раз), снижения выбросов парникового газа (в 10-20 раз) при существенном снижении затрат на капитальное строительство, что обеспечивает экономическую мотивацию в части его дальнейшего развития и совершенствования.

В металлургической практике известны также МНЛЗ, технологическая линия которых расположена горизонтально. Горизонтальные МНЛЗ представляются весьма перспективными в части снижения затрат на строительство машины. Они компактны и их удобно размещать в действующих цехах. При этом нет необходимости увеличивать высоту здания или формировать глубокий колодец. Обслуживание такой машины, ремонт и замена основных узлов весьма удобны и просты. Между тем отсутствие деформации заготовки в процессе затвердевания даёт возможность лить горизонтальным способом хрупкие и трещиночувствительные стали и сплавы, которые не выдерживают деформации в процессе литья.

Схема горизонтальной МНЛЗ

Рисунок 6 - Схема горизонтальной МНЛЗ

Однако достаточно очевидным представляется и тот факт, что качество заготовки при этом будет значительно ниже, вследствие того, что неметаллические включения и пузырьки газа будут всплывать к верхней грани. Такая физическая неоднородность существенно снижает кондиции продукции из заготовки. Кроме того, до настоящего времени на практике не решены полностью вопросы успешного совмещения работы металлоприемника и кристаллизатора (для условий разливки стали). Поэтому в черной металлургии такие МНЛЗ практически не используются.

Широкое распространение горизонтальные МНЛЗ получили при разливке цветных металлов и сплавов.

РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ