Непрерывная разливка сортовой заготовки
  Введение: Непрерывная разливка сортовой заготовки

Тенденции и перспективы развития непрерывной разливки стали на сортовую заготовку

Одной из основных тенденций развития мирового рынка длинномерной продукции является повышение ее конкурентоспособности за счет снижения производственных затрат и повышения качества. Минимальные затраты энергии на производство сортового проката достигаются при использовании непрерывнолитой сортовой заготовки, которая имеет сечение, достаточное для ее нагрева и прокатки в один технологический цикл.

В настоящее время примерно треть всей выплавляемой в мире стали разливается на сортовых МНЛЗ. Особенно широкое распространение они получили при реализации концепции высокоэффективных металлургических мини-заводов, базирующихся на выплавке стали в дуговых сталеплавильных печах. Такое распространение сортовых МНЛЗ оказалось возможным благодаря постоянному совершенствованию технологии непрерывной разливки и конструкции основных функциональных механизмов, агрегатов и узлов: конфигурации промковшей, оптимизации геометрии внутренней полости кристаллизатора, повышению производительности одного ручья, что обеспечилосущественное снижение инвестиционных и удельных затрат.

В 60-70-е годы прошлого века на металлургических заводах бывшего СССР сортовые МНЛЗ не имели существенного распространения. Применение технологии непрерывной разливки стали на сортовые заготовки ограничивалось разливкой специальных сталей в цехах малой мощности. Первые высокопроизводительные (шестиручьевые) МНЛЗ были введены в эксплуатацию в середине 80-х годов прошлого века на металлургическом заводе «Амурсталь» (конструкция завода ЮУМЗ) и Молдавском металлургическом заводе (конструкция ВНИИМЕТМАШ-ЮУМЗ). Примерно в это же время две шестиручьевые сортовые МНЛЗ конструкции итальянской фирмы «Danieli» были запущены в эксплуатацию на Белорусском металлургическом заводе.

В Украине первые промышленные испытания по непрерывной разливке сортовой заготовки были проведены в 1996-1997 годах, когда в условиях конвертерного цеха ПАО «Днепровский металлургический комбинат» (ПАО «ДМКД») на шестиручьевой блюмовой МНЛЗ была выполнена реконструкция, позволившая на двух ручьях разливать сортовую заготовку сечением 160x160 мм параллельно с разливкой блюмовой заготовкой сечением 330x400 мм на остальных ручьях. Разливка осуществлялась закрытой струей по 6-12 плавок в серию. Такая комбинированная МНЛЗ функционировала в течение нескольких лет, что позволило исследоватьи проанализировать основные аспекты разливки стали на сортовую заготовку в условиях крупного конвертерного цеха.

Комбинированная МНЛЗ ПАО Днепровский металлургическийкомбинат (на ручьях №2 и №3 разливается сортоваязаготовка

Комбинированная МНЛЗ ПАО «Днепровский металлургическийкомбинат» (на ручьях №2 и №3 разливается сортоваязаготовка

В настоящее время конвертерный цех ПАО «ДМКД» оснащен двумя семиручьевыми сортовыми МНЛЗ и по объемам годового производства непрерывнолитой сортовой заготовки является одним из крупнейших в Европе (в 2011 г. произведено свыше 1,8 млн.т заготовки сечением 130x130 мм и 150x150 мм). Не менее важным комплексным проектом в Украине представляется реконструкция конвертерного цеха ПАО «Енакиевский металлургический завод» (ПАО «ЕМЗ»). Для реализации проекта реконструкции была принята модульная схема, предполагающая проведение ее без остановки производства. Каждый модуль включал в себя агрегат «ковш-печь» и шестиручьевую сортовую МНЛЗ. Генеральным проектантом и изготовителем оборудования выступило АО «Ново-краматорский машиностроительный завод» (главный конструктор – Белобров Ю.Н.). Проект пуска в эксплуатацию первого модуля был завершен в 2002 г., а второго – в 2003 г.

Применение модульной схемы реконструкции позволило обеспечить согласованную работу технологической цепочки «конвертер – установка внепечной обработки стали – МНЛЗ». В этом плане ключевыми параметрами, определяющими выбор нового оборудования, являются длительность конвертерной плавки и ее масса, а также требования к качеству стали и заготовки. Реальноевремя выплавки металла в конвертере (42-46 мин) и масса металла одной плавки (145 т) предполагают достаточно высокие требования к производительности и функциональным возможностям МНЛЗ.

В настоящее время, благодаря модернизации отдельных узлов оборудования и совершенствованию технологии подготовки и разливки стали, две сортовые МНЛЗ ПАО «ЕМЗ» обеспечивают разливку более 2,5 млн. т заготовки в год. Достигнутая рекордная серийность разливки из одного промковша составляет 87 плавок. Фактически такие показатели производительности сортовой МНЛЗ не уступают лучшим показателям в Европе.

В настоящее время в Украине непрерывнолитая сортовая заготовка производится на трех интегрированных и четырех мини-заводах на 46 ручьях. По результатам 2011 г. В Украине произведено свыше 5,7 млн. т непрерывнолитой сортовой заготовки. При этом суммарные потенциальные возможности запущенных в эксплуатацию сортовых МНЛЗ могут быть оценены на уровне 8,0-8,5 млн. т заготовки в год.

Первые промышленные МНЛЗ для производства сортовой заготовки примерно одновременно появились в Европе, США и Японии во второй половине 50-х годов прошлого ве-ка. Наибольшее количество машин в инженерном аспекте были разработаны конструкторскими бюро З.Юнгханса (Германия) и И.Росси (США). Между тем, первые сортовые МНЛЗ имели достаточно серьезные технические ограничения в части производительности и качества заготовки, что обусловливало их применение в небольших сталеплавильных цехах.

В дальнейшем развитие теории и практики непрерывной разливки сортовой заготовки было обеспеченомногочисленными инновационными решениями, разработанными ведущими мировыми производителями сортовых МНЛЗ: «ConcastStandard», «Danieli», «Rokop», «Mitsubishi» и некоторыми другими. На наш взгляд, тотальному распространению сортовых МНЛЗ в мире способствовало, основанное на глубоком понимании процессов формирования твердой корочки, создание в середине 80-х годов прошлого века концепции параболлических гильзовых кристаллизаторов, обеспечивающих увеличение скорости вытяжки заготовки, по меньшей мере, в 2-3 раза. При этом эффективность функционирования высокопроизводительных сортовых МНЛЗ рассматривалась разработчиками в совокупности со всем комплексом технологий сталеплавильного производства, базирующихся на достаточно небольшомколичестве технологических парадигм, нашедших свое воплощение в устойчивых технических системах, ограниченных проявлением базовых физических и химических закономерностей. Благодаря последним достижениям в области непрерывной разливки, на практике созданы все необходимые предпосылки для производства сортовой заготовки в сталеплавильных цехах с высокой единичной мощностью основных агрегатов. Это достигается путем использования многоручьевых сортовых МНЛЗ с высокой скоростью вытяжки заготовки в совокупности с применением агрегатов типа «ковш-печь», обеспечивающих требуемое качество жидкого металла и ритмичность его подачи на МНЛЗ. Экономический потенциал такой технологической схемы очень велик.

Последнее десятилетие ознаменовалось пуском сортовых МНЛЗ на многих металлургических заводах России, Украины и Казахстана. Помимо этого в ряде стран СНГ появились многочисленные мини-заводы различной мощности. Успешная реализация этих проектов в целом подтвердила эффективность применения в сталеплавильных цехах сортовых МНЛЗ. Между тем каждая успешная реализация разливки стали на сортовых МНЛЗ потребовала, как правило, от производствен-ников определенных индивидуальных решений в части совершенствования машин и адаптации технологии литья. По мнению авторов настоящей монографии, известные многочисленные результаты, достигнутые на различных металлургических заводах СНГ в части выбора рациональных технологических построений и конструкционных решений, требуют системного анализа и обобщения. Такой подход будет способствовать более глубокому пониманию сущности системы технологий разливки стали на высокоскоростных сортовых МНЛЗ и обеспечит дальнейший прогресс в этой области.Следует ожидать, что в ближайшие 10-15 лет прогресс в непрерывной разливке на сортовых МНЛЗ будет и далее достигаться на базе традиционных решений и конструкций МНЛЗ, за счет проведения небольших, но глубоких и тонких конструкционных и технологических трансформаций. Дальнейшее улучшение качества непрерывнолитой сортовой заготовки и повышение ее конкурентоспособности, видимо, будет достигаться за счет широкогоиспользования методов защиты стали от вторичного окисления, например, при использовании разливки через систему «стопор-моноблок» – «стакан-дозатор» – «погружной стакан».

В монографии обобщен современный опыт эксплуатации отечественных и зарубежных сортовых МНЛЗ, освещены актуальные вопросы теории и технологии непрерывной разливки заготовок для длинномерного проката, дана характеристика функциональных возможностей применяемого оборудования, проанализированы наиболее важные технологические параметры, оказывающие влияние на качество заготовок и конкурентоспособность металлопродукции. Особое внимание уделено методикам физического и математического моделирования технологического процесса получения сортовых заготовок, позволяющим создавать новые высокоэффективные технологии.

Материалы монографии могут быть полезны инженерно-техническим работникам предприятий, конструкторско-проектных организаций, ученым, аспирантам и студентам металлургических специальностей.

  Введение: Непрерывная разливка сортовой заготовки
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ