Металлургические мини-заводы
  4.2 Промежуточный ковш в системе процессов перемещения металла на участке сталеразливочный ковш – кристаллизатор МНЛЗ

Жидкая сталь подается к МНЛЗ с помощью сталеразливочных ковшей. Учитывая дискретный способ подачи стали к МНЛЗ, для обеспечения непрерывного процесса литья используется система технологических переливов металла, которая обеспечивает дозирование стали в течение всего цикла работы МНЛЗ. Общая схема движения металла на участке «сталеразливочный ковш» - «кристаллизатор МНЛЗ» представлена на рис.4.6.

Важнейшим функциональным и технологическим элементом является промежуточный ковш, так как благодаря ему в значительной степени определяет устойчивость и стабильность процесса разливки в целом. Промковш предназначен для приема из сталеразливочного ковша жидкого металла, сохранения его с минимальными тепловыми потерями и распределения его по отдельным ручьям машины со сравнительно одинаковым ферростатическим давлением в ходе разливки при одновременном обеспечении предотвращения вторичного окисления расплавленного металла и загрязнения его неметаллическими включениями, а также попадания шлака в кристаллизатор. Кроме того, промковш выполняет функции усреднения металла по химическому составу, температуре и повышению качества заготовки.

Общая схема движения металла

Рис. 4.6. Общая схема движения металла: 1 - сталеразливочный ковш; 2 – жидкий металл; 3 – промковш; 4 – защитная труба; 5 – стопор-моноблок; 6 – стакан-дозатор; 7 – погружной стакан; 8 кристаллизатор; 9 - заготовка

Промковш является последней емкостью, которая футерована огнеупорами на пути стали от сталеплавильного агрегата к кристаллизатору. В связи с этим конструкция промковша оказывает значительное влияние на качество литого металла, его дальнейший передел и выход годного.

Жидкий металл, который поступает из сталеразливочного ковша в промковш, должен по возможности иметь минимальные потери тепла на этом участке движения и минимально контактировать со шлаком промковша и воздухом. Помимо этого, в промковше должны быть созданы благоприятные условия для всплытия неметаллических включений в шлак при условии предотвращения дополнительного загрязнения стали неметаллическими включениями, попадающими в нее при разрушении футеровки промковша.

Поэтому конструкция промковша должна учитывать следующие основные факторы:

  • число и расположение ручьев МНЛЗ;
  • число последовательно разливаемых плавок;
  • оснащенность специальными устройствами;
  • сечение заготовок;
  • характер конвективных потоков металла, способствующих отделению неметаллических включений;
  • достаточную вместимость, позволяющую осуществлять замену сталеразливочных ковшей во время серийной разливки;
  • способ начала разливки и метод удаления шлака и остатков металла после окончания разливки;
  • способ регулирования процесса истечения металла из промковша;
  • возможность финишной рафинирующей обработки металла в промковше посредством его продувки нейтральным газом;
  • возможность корректирующей доводки химического состава стали посредством ввода порошковой проволоки специального состава.

Для того чтобы снижение температуры металла было незначительным, в частности, в начале разливки, путь стали в промковше должен быть как можно короче. Днище и стенки промежуточного ковша должны иметь ровные поверхности, чтобы не препятствовать движению потока стали. Выступающие углы футеровки, кроме того, подвергаются большему износу, сокращают таким образом срок службы промежуточного ковша и затрудняют удаление настылей из промежуточного ковша. Внешняя форма промковша должна позволять свободное наблюдение за уровнем жидкого металла в кристаллизаторе. Вместе с тем, для многоручьевых МНЛЗ проблема снижения разности между температурой стали для крайних и средних ручьев остается, по-прежнему, достаточно серьезной технологической проблемой, решение которой требует применения специальных приемов.

В практике непрерывной разливки стали следует, например, отметить стремление использовать два асимметричных промежуточных ковша при разливке стали на 8-ми ручьевых МНЛЗ, что уменьшает число прорывов при разливке сортовой заготовки [306].

Вышеперечисленным требованиям для многоручьевых МНЛЗ в наибольшей степени удовлетворяет промежуточный ковш, форма которого представляет собой удлиненный прямоугольник с некоторым увеличением сечения в зоне металлоприемника (рис.4.6). При этом длина промковша может варьироваться в довольно широких пределах в зависимости от конструкции МНЛЗ, числа ручьев и расстояния между ручьями. Определенные специальные мероприятия по распределению металла между ручьями целесообразно предусматривать при нечетном их количестве [307].

Необходимая вместимость промковша определяется сечением отливаемых заготовок, числом ручьев, скоростью разливки, требованиями к возможности всплытия неметаллических включений и ассимиляции их шлакообразующим покрытием. На вместимость промковша влияет также и режим разливки: в случае серийной разливки она увеличивается с целью обеспечения запаса металла, необходимого для замены сталеразливочного ковша [308]. Как показывает практика, для сортовых 6-ти ручьевых МНЛЗ вместимость промковша составляет, как правило, 23 - 26 тонн при высоте налива металла 0,7 - 0,8 м. Для многоручьевых блюмовых МНЛЗ вместимость промковша колеблется в пределах 25 - 35 тонн металла при той же высоте налива. Вместе с тем, для современных МНЛЗ вместимость промковша увеличивается, что обеспечивает возможность разливки металла с повышенными скоростями при достаточном времени для всплытия неметаллических включений.

В качестве теплоизолирующего перекрытия промковша применяются различного рода крышки с кирпичной кладкой или с огнеупорной набивной или наливной футеровкой. Для уменьшения потерь тепла и окисления в промковше применяют специальные защитные теплоизолирующие покрытия. Защитное покрытие в промковше должно ассимилировать всплывающие включения, изолировать зеркало металла от взаимодействия с воздухом и уменьшить потери тепла. По ходу разливки оно практически не расходуется. Его физические характеристики меняются в результате ассимиляции всплывающих неметаллических включений, попадания шлака из сталеразливочного ковша и разрушения футеровки.

В настоящее время в зарубежной и отечественной практике широко применяется высокоэффективное теплоизолирующее покрытие на основе золы рисовой шелухи. В последнее время такое покрытие стали использовать на сортовых МНЛЗ ЗАО «ММЗ «Isteel (Украина)», Белорусский металлургический завод, Череповецкий металлургический комбинат «Северсталь» и пр. Это обеспечивает стабильность разливки стали длинными сериями при минимальном износе футеровки промковша в зоне шлакового пояса. Расход такой теплоизолирующей смеси составляет 0,22-0,25 кг/т стали, а колебания температуры стали в процессе разливки одного сталеразливочного ковша обычно не превышают 3-4 °С.

Существуют различные версии композиционного состава этих смесей, которые отличаются незначительными добавками других растительных отходов (например, зола подсолнечниковой лузги и т.п.). Однако наилучшие результаты показывает именно чистая зола рисовой шелухи. При контакте с жидкой сталью оно быстро формирует жидкую пленку, которая резко уменьшает поглощение кислорода и азота жидкой сталью. В то же время это покрытие поглощает неметаллические включения (оксиды алюминия), находящиеся в жидкой стали, препятствуя образованию настылей в промежуточных ковшах.

Свойства золы рисовой шелухи в области точки плавления материала являются оптимальными для эксплуатации. Над тонким расплавленным слоем покрытие остается в стабильно твердом состоянии и сохраняет свои высокие изолирующие свойства. Его низкая насыпная плотность гарантирует максимальную теплоизоляцию при низком коэффициенте расхода материала. На практике установлено, что при использовании золы рисовой шелухи потери тепла в промковше сокращаются в 2-3 раза в сравнении с использованием синтетических шлакообразующих смесей.

Для обеспечения максимального ассимилирующего эффекта на ряде металлургических заводов Германии и Японии используется комбинированное защитное покрытие типа «сэндвич». С этой целью поверхность металла в промковше сначала покрывают гранулированным материалом на основе чистого магнезита, а поверх него насыпают слой обожженной рисовой шелухи, которая выполняет функцию теплоизоляции. Как показывает практика, такое защитное покрытие обеспечивает максимальную эффективность рафинирования стали от неметаллических включений. Вместе с тем, учитывая высокую стоимость такого комбинированного покрытия, его, видимо, следует рекомендовать при разливке высококачественных марок стали.

Величина температуры стали в промковше влияет на производительность МНЛЗ и качество получаемых заготовок. При малом перегреве возможно «замораживание» и преждевременное прекращение разливки. При высокой температуре приходится снижать скорость разливки во избежание прорыва корочки слитка, что приводит к снижению выхода годного металла. Каждой марке стали обычно соответствует некоторый оптимальный диапазон температур перегрева над температурой ликвидус, при которых достигается самая высокая производительность МНЛЗ и наилучшее качество продукции.

Определение температуры ликвидус обычно осуществляется по эмпирическим формулам в виде полиномных выражений с использованием данных о химическом составе стали [309-311]:

где TплавFe - температура плавления чистого железа (в соответствии с большей частью рекомендаций TплавFe =1539 °С); ao– коэффициент приведения температуры плавления чистого железа (вводится в случае принятия значения температуры плавления железа, отличного от приведенного выше); al- коэффициент значимости для соответствующего i–того элемента, содержащегося в стали данной марки; [i] - содержание элемента i в данной марке стали в процентах.

В качестве основы выражений такого типа принята гипотеза о том, что каждый из химических элементов влияет на снижение температуры ликвидус железа независимо один от другого. Поэтому эти выражения различаются только тем, каким образом аппроксимируется линия ликвидус в бинарной диаграмме (табл.4.1).

Вместе с тем, расчет температур ликвидус для различных марок стали невозможно провести с помощью только одной «универсальной» формулы [308 - 310]. В соответствии с выполненными статистическими исследованиями, проведенными авторами на основании практических данных, рекомендации по использованию этих зависимостей даны в табл.4.2.

Значительный перепад температуры металла по высоте сталеразливочного ковша определяет характер изменения температуры металла в промежуточной емкости уже после слива первых порций металла [312]. Эти первые порции обычно имеют самую низкую температуру, поскольку они наиболее охлаждены у стенок и днища сталеразливочного ковша и промежуточной емкости. Обычно через 15 - 25 минут после слива первых порций температура металла в промежуточной емкости постепенно повышается на 10 - 15 градусов, затем в течение 30 - 40 мин. она остается практически постоянной и лишь в конце разливки она опять изменяется в меньшую сторону на 5 - 10 градусов [313, 314]. Вместе с тем, для больших сталеразливочных ковшей отмечается снижение температуры по ходу разливки.

Таблица 4.1. Коэффициенты а0 и аli, характеризующие степень влияния содержащихся в стали химических элементов на снижение температуры ликвидус

Недостаточно нагретый металл является причиной появления на зеркале металла в кристаллизаторе плавающей корки, приводящей к образованию на поверхности заготовки заворотов, плен, поясов, местных скоплений шлаковых включений из-за ухудшения условий их всплывания, приводит к прихватыванию стопора к седлу стакана в промковше, образованию настылей в канале стакана-дозатора и т.п. Из-за прожигания кислородом канала стакана-дозатора резко ухудшается организация струи, обрызгиваются металлом стенки кристаллизатора, загрязняется сталь из-за попадания продуктов окисления в металл. Перегретый же металл является одной из основных причин развития дефектов усадочного характера и повышенной эрозии огнеупоров.

Таблица 4.2. Рекомендуемые формулы для расчета температуры ликвидус в зависимости от химического состава стали

Рекомендуемые формулы для расчета температуры ликвидус в зависимости от химического состава стали

Таким образом, правильно выбранный стабильный температурный режим является одним из основных параметров процесса непрерывной разливки стали. Принято считать, что оптимальная температура металла в промковше должна превышать температуру ликвидус на 25-30 °С. Для этого в процессе разливки поддерживают температуру металла в промковше на заданном уровне.

Наряду с различными вариантами снижения потерь тепла металла, находящегося в промковше, известны способы их компенсации. Наиболее часто для подогрева металла в промковше используют плазменный факел [315, 316]. В результате такого подогрева достигается усреднение и стабилизация температуры в течение всей разливки, что улучшает качество металла и увеличивает выход годного.

Так, компанией «Nucor Steel» проведена модернизация промковша, одним из элементов которой стало изучение и организация регулирования перегрева стали при непрерывной разливке. Показано, что колебания температуры в промковше можно несколько уменьшить за счет тщательного подбора огнеупоров, а также строгого соблюдения режимов технологических операций (при подогреве сталеразливочного и промежуточного ковшей, обработке в агрегате «ковш–печь», соблюдении скорости разливки, уровня стали в промковше, условий смены сталеразливочных ковшей). Однако полностью исключить колебания температуры практически невозможно.

В 1992 г. на заводе «Nucor Steel» в Норфолке была смонтирована система плазменного подогрева стали в промковше. С установкой плазменной горелки повышена точность регулирования температуры (отклонение от заданной температуры уменьшено с 10 °С до 5 °С). Более узкий допуск на температуру способствовал улучшению показателей процесса разливки и повышению качества литой заготовки. Снижение температуры перегрева позволило повысить на 10 – 15 % среднюю скорость разливки и снизить тем самым длительность разливки в среднем на 4 минуты.

Одним из основных положительных результатов внедрения подогрева стали в промковше стала успешная разливка холодных плавок. В течение первого года эксплуатации системы плазменного подогрева с ее помощью удалось разлить 20 холодных плавок.

В 1994 г. общие затраты на эксплуатацию и обслуживание системы составили 1326215 $ США. При этом масса стали, разлитой с применением плазменного подогрева, составила 372576 т. Следовательно, суммарные удельные затраты на систему нагрева составили 0,365 $ США. Коэффициент использования плазменной системы за 1994 г. превысил 92 % и непрерывно повышался при снижении температуры перегрева.

Согласно общим оценкам, достигнутое снижение температуры перегрева в среднем на 10°С дало компании «Nucor Steel» в 1994 г. экономию 1889415 $ США (за счет снижения затрат на электроэнергию, огнеупоры и графитовые электроды для агрегата ковш - печь).

Компания «Nippon Steel» разработала и успешно внедрила у себя плазменную горячеэлектродную горелку одинарного типа «NS-Plasma I» [316]. Для МНЛЗ с производительностью менее 3 т жидкой стали в минуту достаточный нагрев может быть получен за счет установки одной горелки. Прирост температуры жидкой стали при использвовании горелок этого типа составляет 10 °С. «Nippon Steel» оптимизировала количество и положение погружаемых в промковш анодов, а также управление магнитным полем, стабилизировав тем самым систему и устранив изгиб дуги. Температура огнеупоров в камере нагрева повышается за счет радиационного нагрева от плазменной дуги. Для того чтобы огнеупоры не разрушались, компания выполнила температурное моделирование и нашла оптимальное расстояние между ними и дугой.

Основные показатели системы плазменного подогрева следующие:

  • максимальный электрический ток 7000 А;
  • напряжение 100-120 В;
  • расход плазменного газа 8-20 нм3/ч;
  • расход уплотнительного газа 50 нм3/ч;
  • длина плазменной дуги 400 мм.

Таким образом, на основании приведенных данных можно предположить, что подогрев стали в промковше является высокоэффективной технологической операцией, которая способствует стабилизации работы МНЛЗ в целом и сокращению текущих расходов. Вместе с тем нельзя не отметить, что использование дополнительного подогрева должно быть совмещено с мероприятиями по усовершенствованию конструкции промковша в части усреднения металла по температуре и регламентирования движения конвективных потоков.

В последние 10-15 лет полностью оформилась тенденция обработки стали в промковше порошковыми проволоками [315]. Обычно, таким образом, в сталь вводят алюминий, титан, кальций и пр. С точки зрения эффективности воздействия на металл такая обработка представляется достаточно перспективным технологическим приемом, поскольку воздействие на металл оказывается непосредственно перед его попаданием в кристаллизатор. Технология обработки стали порошковой проволокой в промежуточном ковше имеет определенные отличия от аналогичного варианта технологии для сталеразливочного ковша. Это, в первую очередь, следует отнести к специфике разливки металла на МНЛЗ:

  • небольшая глубина металла в промковше в сравнении со сталеразливочным ковшом;
  • ограниченное время пребывания стали в промковше, что лимитирует условия обработки и степень усвоения вводимого материала;
  • проточный характер движения стали в промковше с явно выраженными зонами конвективных течений и застойными зонами;
  • непрерывность процесса нахождения металла в промковше в течение 10-15 часов и более.

В соответствии с вышеизложенным, для реализации технологии введения проволоки в промковш необходимо иметь рекомендации по оптимальному диаметру проволоки, толщине стальной оболочки и скорости ее ввода в металл.

Проведенные многочисленные исследования позволили установить, что существует оптимальный интервал скорости ввода порошковых проволок в зону стопора промковша (0,3–0,8 м/с). При скорости ввода порошковой проволоки, лежащей в указанном интервале, не наблюдается пироэффекта и газо- пылевыделений, а также не снижается качество поверхности непрерывнолитой заготовки [316, 318-319].

Дальнейшее повышение чистоты непосредственно в процессе непрерывной разливки, видимо, может быть достигнуто при применении методов вакуумной обработки стали в промковше. В этом случае достигается уменьшение скорости зарастания погружных стаканов оксидами, а необходимость рафинирующей продувки стали аргоном через стопор-моноблок или шиберный затвор отпадает. Концептуально метод порционного вакуумирования стали в промковше, разработанный фирмой «British Steel», позволяет в определенной степени обеспечивать рафинирование металла, а также регулировать расход вытекающей стали путем изменения ее уровня в специальной камере промковша, перекрываемой стопором-моноблоком.

Одним из крайне важных элементов, обеспечивающих эффективное функционирование промковша, является футеровка его стен и днища. При эксплуатации футеровки промковша происходит ее длительный контакт с металлом в течение всей разливки. В настоящее время эта длительность может составить 17 - 18 часов и более при разливке стали длинными сериями.

Характерной особенностью работы промковша является удаление слоя футеровки, контактирующего с металлом, вместе с остатком металла и настылей после завершения каждой разливки. Соответственно, для подготовки промковша к эксплуатации всякий раз требуется изготовление нового слоя футеровки, контактирующего с металлом. Современный способ подготовки промковшей к эксплуатации предполагает нанесение специального торкрет–покрытия на рабочий слой футеровки [318, 320, 321]. Обычно в качестве торкрет-массы используется смесь на основе магнезита (MgO = 88%; SiO2: < 5,0%; Fe2O3: < 1,5%; Al2O3: < 1,50%), в которой также имеются специальные добавки, обеспечивающие повышенные механические и теплоизоляционные свойства. Гранулометрический состав такой смеси колеблется в пределах 0,1-1,0 мм.

Торкрет-покрытие промежуточных ковшей обеспечивает следующие эффекты:

  • защиту от износа рабочего слоя футеровки и ее многократное использование, что сокращает расход огнеупоров;
  • обеспечение заданной чистоты стали по неметаллическим включениям за счет исключения контакта стали с огнеупорами, содержащими оксиды алюминия и кремния;
  • уменьшение потерь тепла металлом в промковше в силу специфики структуры торкрет-материала (при прогреве промковша нанесенный слой приобретает пористую структуру, за счет выгорания некоторых составляющих);
  • беспрепятственное удаление остатков защитного покрытия после окончания разливки и охлаждения промковша и, следовательно, возможность быстрого оборота промковшей.

Требуемая эксплуатационная стойкость покрытия промежуточного ковша при разливке длинными сериями достигается посредством выбора соответствующей толщины покрытия и определенной технологии его подготовки к работе.

Торкрет-массы для промковшей по своим свойствам должны удовлетворять специфическим требованиям, определяемым условиями нанесения и эксплуатации покрытия: обеспечивать отсутствие сползания при нанесении покрытия нужной толщины; обеспечивать достаточную прочность, чтобы покрытие не осыпалось при транспортировке ковша и разогреве до 1100 °С при подготовке к разливке. Для облегчения очистки промковша после разливки материалы покрытий должны предотвращать проникновение стали в огнеупорный слой, образовывая лишь тонкий слой из окалины, а также они не должны полностью спекаться и прилипать к рабочей многоразовой футеровке.

Нанесение покрытия обычно осуществляют с помощью специальной торкрет-машины, принцип действия которой предполагает перемешивание сухой массы с водой в специальном бункере и подачу подготовленной массы в торкрет-форсунку. Вместе с тем, на практике также используются торкрет-машины и материалы, технология нанесения которых предполагает смешивание с водой непосредственно в торкрет-форсунке. Однако, прочность такого покрытия несколько ниже, и применение его при разливке длинными сериями представляется достаточно проблематичным.

Подготовленный промежуточный ковш перед нанесением покрытия необходимо предварительно разогреть до температуры 80-120°С (для новых ковшей). Масса на поверхность стенок и днища промковша наносится равномерным слоем, начиная с боковых (малых) стенок от днища к верху, и затем равномерным фронтом к центру. В последнюю очередь производится торкретирование днища. Особое внимание следует уделять угловым участкам ковша, а также местам установки гнездовых блоков (стаканам-дозаторам).

Толщина слоя торкрет-покрытия, наносимого на стенки и днище промежуточного ковша зависит от длительности серии разливки и составляет от 30 мм до 80 мм. Минимальная толщина покрытия должна составлять 30 мм (это обеспечивает оптимальный эффект сцепления торкрет-покрытия с рабочей футеровкой). При нанесении покрытия меньшей толщины могут возникать трудности с отделением остатков торкрет-покрытия после окончания разливки. Толщина покрытия 30-35 мм обеспечивает разливку сериями 6-8 плавок в случае использования защитной трубы для подвода металла из сталеразливочного ковша. Для толщины 30 - 40 мм масса наносится ровным слоем на стенки и днище за один проход. Если толщина покрытия превышает 40 мм, то торкрет-масса наносится в два этапа. В местах, работающих в наиболее тяжелых условиях, таких как зона уровня шлакового пояса, место падения струи металла на днище промковша, а также стенки в зоне падения струи, толщина торкрет-покрытия выполняется на 15 - 30 мм больше (в зависимости от скорости износа). После нанесения торкрет-покрытия по всей поверхности промежуточного ковша его отправляют на просушивание.

В результате накопленного опыта следует отметить основные преимущества технологии торкретирования промковшей перед другими решениями:

  • простота и надежность технологии нанесения торкрет–покрытия на рабочий слой;
  • высокая стойкость торкрет–покрытия и возможность сокращения расхода штучных огнеупорных изделий;
  • сокращение трудозатрат и времени на подготовку промковшей к разливке стали;
  • сокращение теплопотерь при разливке стали вследствие предварительного высокотемпературного разогрева футеровки перед разливкой;
  • облегчение условий удаления затвердевших остатков металла и шлака после разливки;
  • повышение оборачиваемости ковшей, обусловливающей возможность организации работы с меньшим ковшевым парком.

Основным способом изготовления арматурного слоя промковша является применение наливной бетонной огнеупорной футеровки многоразового использования. Основным препятствием при внедрении таких футеровок является выполнение требования максимального уменьшения количества воды в этой массе, поскольку в дальнейшем эта влага может попасть в металл, повышая содержание водорода и кислорода. В последнее десятилетие химическая промышленность предложила новые продукты, что позволило уменьшить содержание воды в наливных футеровках до 4 ± 1% [319]. Эти наливные футеровки до 4 ± 1% [319]. Эти наливные футеровки получили название «тиксотропные» наливные футеровки. Примерный состав тиксотропных масс следущий: Al2O3 – 91%; CaO – 1,0%; MgO – 6,0%; Fe2O3 < 0,1%. Заливка и уплотнение таких футеровок осуществляется с использованием вибрационных технологий.

Поскольку тиксотропные материалы являются весьма дорогостоящими, то промковш с тиксотропной футеровкой целесообразно использовать только для большого числа разливок (500 - 1000 плавок). Одним из преимуществ такого типа футеровки, по мнению производителей тиксотропных масс, является повышение жесткости промковша в целом. Однако на практике для больших промковшей наблюдается быстрое появление длинных продольных трещин, что нарушает монолитность футеровки и нивелирует это преимущество. Когда футеровка изнашивается на 40 - 60%, она может быть долита новым материалом после предварительной очистки кислородным или газокислородным обдувом, или методом механической обдирки.

Основные преимущества применения бетонных наливных футеровок промковшей заключаются в следующем:

  • высокая оборачиваемость промковшей (в несколько раз превышающая промковши с кирпичной футеровкой);
  • меньшее время подготовки и подогрева промковша перед эксплуатацией;
  • увеличение числа разливаемых плавок из одного промковша;
  • более равномерное распределение температурных профилей по сечению футеровки;
  • значительное уменьшение удельного расхода огнеупоров на тонну стали;
  • более равномерный износ футеровки.

Определенным недостатком тиксотропных футеровок является необходимость весьма сложного ремонта отдельных наиболее изнашивающихся зон промковша при уменьшении толщины слоя до критического допустимого.

В настоящее время в Западной Европе, Японии и США широко применяют наливные тиксотропные футеровки промковшей, получаемые с использованием виброшаблонов или погружаемых вибраторов. Вместе с тем, выбор оптимальной системы выполнения футеровки промежуточного ковша (включая изоляционный слой) должен быть, видимо, осуществлен индивидуально для каждого сталеплавильного цеха с учетом заданного качества стали, экономических показателей и имеющегося опыта организации работы участка подготовки ковшей.

Перед подачей под разливку футеровка промковша должна быть нагрета до температуры 1000 – 1100 °С. Для того, чтобы обеспечить хороший нагрев футеровки, продолжительность подогрева должна составлять не менее 60 мин. На основании технологических расчетов установлено, что повышение температуры поверхности футеровки на 300-350°С приводит к увеличению температуры металла в контактном слое в момент заполнения на 20 - 25 oС. Эти данные хорошо согласуются с практическими, полученными при замерах перепадов температуры между струями из сталеразливочного и промежуточного ковшей. При этом следует избегать крайне высоких температур подогрева, чтобы предотвратить размягчение частей футеровки, крышки промковша и стекания защитной глазури стопора-моноблока. При нормально подогретом промковше температура стали в течение всего времени разливки имеет минимальные колебания, если в разливочном ковше было достигнуто однородное распределение температуры путем предварительной продувки, а зеркало металла было защищено от теплового излучения теплоизолирующей смесью.

Весьма важным показателем для оценки работы промковша является поведение в нем стали. Как правило, управление процессом движения стали в промковше осуществляется с помощью специальных порогов, разделительных стенок и препятствий, а также определенной конструкции металлоприемника (рис. 4.7) [322-323].

Схематическое представление управления процессами движения металла в промковше с помощью перегородок и металлоприемника

Рис. 4.7. Схематическое представление управления процессами движения металла в промковше с помощью перегородок и металлоприемника

В целом это обеспечивает следующие положительные эффекты:

  • увеличение времени пребывания стали в промковше и обеспечение наиболее благоприятных условий для удаления включений;
  • минимизацию возможных турбулентных течений в зоне внедрения струи металла и уменьшение вторичного окисления стали;
  • уменьшение или полное исключение образования застойных зон металла в промковше;
  • предотвращение попадания шлака в кристаллизаторы в силу формирования вихреобразных и воронкообразных течений металла;
  • предотвращение аварийной остановки ручья МНЛЗ вследствие попадания в стакан-дозатор «холодных» порций металла (особенно в момент старта машины).

Обобщая приведенные данные, следует отметить, что современная практика непрерывной разливки стали в значительной степени расширяет требования к промежуточному ковшу как функционально-технологическому агрегату. Это следует отнести к конструкции и вместимости промковша, огнеупорным материалам, используемым для его футеровки, а также к возможности проведения операций доводки стали по температуре и химическому составу непосредственно в промковше. Видимо, в ближайшее время эти тенденции будут продолжать развиваться, а промковш станет многофункциональным агрегатом, позволяющим стабилизировать работу МНЛЗ и повысить качество непрерывнолитой заготовки.

  4.2 Промежуточный ковш в системе процессов перемещения металла на участке сталеразливочный ковш – кристаллизатор МНЛЗ
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ