Непрерывная разливка

Промежуточный ковш МНЛЗ. Функциональное назначение и конструкция промежуточного ковша

Промежуточный ковш является одним из важнейших технологических элементов при разливке стали на МНЛЗ. Промковш обеспечивает тем самым прием металла из сталеразливочного ковша, его усреднение и перелив в кристаллизаторы.

Промковш перемещается к МНЛЗ и устанавливается над кристаллизаторами с помощью специальной транспортной тележки. При разливке стали длинными и сверхдлинными сериями в случае износа футеровки (или переходе на разливку другой марки стали) осуществляется замена промковша на новый, который подается другой транспортной тележкой. Функционирование промковша в процессе разливки в значительной степени определяет устойчивость и стабильность процесса литья на МНЛЗ в целом.

Схема перелива металла из сталеразливочного ковша в промковш и кристаллизаторы МНЛЗ

Рисунок 1 - Схема перелива металла из сталеразливочного ковша в промковш и кристаллизаторы МНЛЗ

Жидкий металл, который поступает в промковш из сталеразливочного ковша через открытый шиберный затвор. При этом температура стали оказывает существенное влияние на процесс литья, а потери тепла на этом участке движения должны иметь минимальные значения. Кроме того, сталь должна минимально перемешиваться со шлаком в промковше и не контактировать кислородом воздуха.

Потери тепла сталью связаны, по меньшей мере, с тремя основными технологическими факторами:

  • потерями тепла металлом в процессе его нахождения в сталеразливочном ковше за счет излучения через стенки, днище и зеркало металла (эти потери составляют 0,45-0,6 oС в минуту и зависят от состояния футеровки сталеразливочного ковша);
  • потерями тепла металлом в ходе перелива из сталеразливочного ковша в промежуточный (эти потери составляют, как правило, 15-30 oС; потери тепла уменьшаются при наличии огнеупорной защитной трубы, устанавливаемой между сталеразливочным и промежуточным ковшами);
  • потерями тепла через футеровку и зеркало металла в промежуточном ковше. Для снижения тепловых потерь промковш оснащен крышкой.
  • Дополнительные потери тепла металлом наблюдаются при разливке первого ковша в серии, что объясняется необходимостью прогрева футеровки промковша при попадании в него жидкой стали. Как правило, промковш уже подается на МНЛЗ разогретым. Температура футеровки при этом составляет 1000-1100 oС, а температура стали в первом в серии сталеразливочном ковше обычно предусматривается на 15-20 oС выше, чем в последующих.

Таким образом, промковш МНЛЗ выполняет следующие основные функции:

  • принимает сталь, истекающую из сталеразливочного ковша;
  • накапливает металл в объемах, необходимых для стабильного процесса литья (высота налива h = 700…1000 мм) в течение всего период разливки;
  • обеспечивает резерв металла для разливки в период замены сталеразливочного ковша (до 3–5 мин разливки без подачи металла из сталеразливочного ковша, уровень стали при этом падает до 400-350 мм);
  • обеспечивает распределение и дозирование стали при переливе из промковша в кристаллизаторы МНЛЗ;
  • усредняет сталь по температуре и по химическому составу в ходе разливки;
  • обеспечивает минимальные потери тепла металла в промковше;
  • обеспечивает рафинирование металла за счет всплытия неметаллических включений.

Поэтому конструкция промковша должна учитывать следующие основные факторы:

  • количество и расположение ручьев МНЛЗ и сечение разливаемых заготовок;
  • способ регулирования процесса истечения металла из промковша;
  • способ начала процесса разливки и метод удаления шлака и остатков металла после ее окончания;
  • оснащенность промковша специальными устройствами и приспособлениями (например, для непрерывного замера температуры или подогрева металла в ходе литья);
  • характер рационального движения конвективных потоков металла, способствующих всплытию неметаллических включений в шлак или обеспечивающих повышенный износ элементов футеровки промковша;
  • возможность дополнительной рафинирующей обработки металла в промковше посредством его продувки инертным газом;
  • количество последовательно разливаемых плавок в серии.

Геометрическая форма промковша выбирается по возможности наиболее простой и приближенной к параллелепипеду. Это упрощает процесс изготовления футеровки промковша и его эксплуатации (например, извлечения остатка металла после разливки). Для удобства эксплуатации также выполняются технологические уклоны стенок (сужение) промковша сверху вниз. Для более эффективного приема струи металла из сталеразливочного ковша в конструкции промковша может предусматриваться специальная полость в виде «кармана».

общий вид промежуточного ковша сортовой МНЛЗ Енакиевского металлургического завода

Рисунок 2 - Общий вид промежуточного ковша 6-ти ручьевой сортовой МНЛЗ Енакиевского метал- лургического завода (Украина)

С целью скачивания избыточного количества шлака, скопившегося в промковше, конструкция последнего предусматривает наличие шлакового носика.

Оптимальная емкость промковша определяется сечением (шириной) отливаемых заготовок, числом ручьев, расстоянием между ручьями, скоростью разливки, требованиями к возможности всплытия неметаллических включений и ассимиляции их шлакообразующим покрытием. На величину емкости промковша влияет также и режим разливки: в случае серийной разливки емкость промковша увеличивается с целью обеспечения запаса металла, необходимого для замены сталеразливочного ковша.

Как показывает практика, для высокоскоростных сортовых 6-ти ручьевых МНЛЗ, например, емкость промковша составляет, как правило, 25-30 тонн при высоте налива металла не менее 0,7-0,8 м. Для многоручьевых (4-6 ручьев) блюмовых МНЛЗ емкость ковша колеблется в пределах 25-35 тонн металла при той же высоте налива стали. Для двухручьевых слябовых МНЛЗ в последнее десятилетие отмечена тенденция повышения объема промковша до 45-55 тонн и более. Важным критерием выбора рационального значения массы металла в промковше является также время пребывания жидкой стали в промковше, то есть так называемое «резидентное» время. Значение этого показателя обычно выбирается на уровне 8-10 минут. При его выборе руководствуются соображениями обеспечения всплытия неметаллических включение из металла в в покровный шлак.

Важную роль в стабильности работы промковша играет организация движения потоков стали в момент начала разливки и по ее ходу. Металл, попадающий в промковш из сталеразливочного ковша, движется в виде компактной струи вертикально вниз со скоростью несколько метров в секунду. При падении такой струи может происходить вовлечение в перемешивание покровной теплоизолирующей смеси, а также удар струи о днище промковша, что приводит к изменению направления движения потоков: вверх под наклоном или горизонтально. При этом днище ковша в месте удара имеет повышенный износ и разрушения. Обычно эта зоны футеровки промковша выполняется из более прочных огнеупоров. Для торможения струи в области ее контакта с днищем используются дополнительные приемные устройства, которые выполняются из специальных высокопрочных огнеупорных материалов и имеют геометрическую форму типа «стакан».

металлоприемник turbostop

Рисунок 3 - Огнеупорное изделие, обеспечивающее торможение падающей из сталеразливочного ковша струи

Основным функциональным недостатком металлоприемников такой кон-струкции является неравномерное разрушение стенок «стакана», что существенно меняет с направленность движения потоков стали.

Для организации рационального движения потоков в промковше дополнительно устанавливают пороги и перегородки определенной конструкции. Кроме того, для повышения чистоты стали в промковше устанавливаются специальные фильтрационные перегородки, представляющие собой вертикальные плиты с отверстиями. Положение перегородок и порогов выбирается индивидуально для каждой конструкции промковша и зависит от целого ряда соображений.

Схема движения потоков стали в промковше

Рисунок 4 - Схема движения потоков стали в промковше

При разливке сталей с повышенными требованиями к содержанию неметаллических включений в днище промковша могут устанавливаться специальные пористые блоки, обеспечивающие вдувание в расплав инертного газа (аргона). Как правило, такая технология обеспечивает удаление до 30-40% оксидов непосредственно в промковше.

Для обеспечения стабильного температурного режима разливки на практике могут использовать дополнительный (корректирующий) подогрев металла в промковше, что позволяет поддерживать температуру на заданном уровне (25-30oС выше температуры ликвидус). Наиболее часто для подогрева металла в промковше используют плазменную горелку. Прирост температуры жидкой стали в промковше при использовании плазменных горелок этого типа составляет примерно 10оС. При использовании плазменной горелки повышается точность регулирования температуры стали в промковше до ±5oС. Это улучшает качество металла, увеличивает выход годного, а также несколько снижает удельный расход воды на тонну разливаемой стали.

РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ