Непрерывная разливка сортовой заготовки
  Раздел 3.7

Особенности работы промковша семиручьевой МНЛЗ

Использование сортовых МНЛЗ в цехах с большой единичной емкостью плавильных агрегатов обусловливает необходимость применения высокоскоростных машин с 7-8 ручьями. В этом случае достигается производительность МНЛЗ, которая эквивалентна производительности плавильного агрегата. Это обеспечивает разливку металла длинными и сверхдлинными сериями в рамках технологического модуля «плавильный агрегат – УКП – МНЛЗ». Мировая практика свидетельствует о достаточно широком распространении 7-8 ручьевых сортовых МНЛЗ. Большая часть таких МНЛЗ расположена в электросталеплавильных цехах с большой единичной мощностью печей. Между тем, 7-8 ручьевые МНЛЗ применяются и в конвертерных цехах. Например, в ККЦ ОАО «Западносибирского металлургического комбината» успешно функционирует 8-ми ручьевая МНЛЗ, характерной конструктивной особенностью которой является применение одновременно двух промковшей (по четыре ручья на каждый) [299]. Также в последние годы двумя 7-ми ручьевыми сортовыми МНЛЗ был оснащен конвертерный цех ПАО «Днепровского металлургического комбината», который имеет в своем составе два конвертера вместимостью 230 т каждый и две УКП [300].

В целом, как показывает анализ, разливке стали на 7-8 ручьевых МНЛЗ присущи значительные отличия в организации движения потоков расплава в промковше в сравнении с наиболее распространенными в металлургической практике 4-6 ручьевыми машинами. В первую очередь это объясняется крайне большой протяженностью промковша, требующей достаточно длительного времени для продвижения металла от места падения струи до крайних ручьев. При этом задача обеспечения низких потерь тепла при условии эффективного усреднения металла по температуре в жидкой ванне длиной 8 м и более, по-прежнему, является крайне сложной технической задачей, требующей комплексного подхода, учитывающего действие многих факторов. Одним из важнейших факторов является повышенный износ рабочего слоя футеровки промковша на отдельных участках, что обусловлено формированием в жидкой ванне локальных областей повышенной турбулентности. Опыт работы таких промковшей показывает, что снижение температуры на крайних ручьях достигает иногда 20-30 oС в сравнении с центральными. Это вызывает необходимость корректировки скорости вытягивания и интенсивности охлаждения заготовок крайних ручьев.

Еще одним специфическим фактором работы промковшей является повышенный расход стали, поступающей из сталеразливочного ковша, что способствует увеличению кинетической энергии падающей струи и вызывает повышенный износ огнеупоров в области бойного места. Помимо этого мощная струя металла, поступающая из сталеразливочного ковша, существенно влияет на гидродинамику жидкой ванны промковша. Соответственно, определенные дополнительные мероприятия имеют место в подготовке таких промковшей к разливке, обслуживанию их в процессе эксплуатации и при распределении стали по большому количеству ручьев.

Конструкция семиручьевого промковша сортовых МНЛЗ конвертерного цеха ПАО «Днепровского металлургического комбината» представлена на рисунке 3.38.

Общий вид семиручьевого промковша МНЛЗ ПАО ДМКД

Рисунок 3.38 – Общий вид семиручьевого промковша МНЛЗ ПАО «ДМКД»

Практика эксплуатации этих МНЛЗ показала, что достаточно важным конструктивным элементом промковша, влияющим на стабильность процесса разливки сверхдлинными сериями является металлоприемник, обеспечивающий эффективное торможение стали, падающей из сталеразливочного ковша.

На предприятии были исследованы технологические особенности работы различных конструкций металлоприемников типа «turbostop» (рисунок 3.33 а), рекомендованных поставщиком основного оборудования для МНЛЗ. Однако в качестве основного лимитирующего звена продолжительности разливки выступили не стенки и днище металлоприемников, а незащищенные элементы стен промковша, подвергающиеся значительным термическим, механическим и химическим воздействиям. В частности, установлено, что наиболее интенсивному износу подвергаются участки дельты и прямая стенка промковша в зоне среднего ручья. Увеличение стойкости этих элементов позволяет создать определенный резерв для повышения серийности разливки.

Для предотвращения повышенного износа шлакового пояса были также испытаны промковши, футеровка которых включала металлоприемники типа «колодец» (рисунок 3.39). Для организации направленного движения потоков в жидкой ванне промковша в таких металлоприемниках были использованы специальные окна, выполненные в нижней части стен. Однако, как показали исследования, такой подход к решению проблемы увеличения стойкости футеровки промковша не всегда обеспечивает достижение требуемого уровня технического результата, что обусловлено целым рядом технологических и организационных причин.

Металлоприемники типа колодец

Рисунок 3.39 – Металлоприемники типа «колодец»

Так, подача металла в промковш семиручьевой МНЛЗ ПАО «ДМКД» осуществляется с использованием защитной трубы, и днище металлоприемника подвергается воздействию плотно сформированной струи металлического расплава, имеющей высокую кинетическую энергию, что оказывает значительное влияние как на стойкость днища и стен металлоприемника, так и отдельных элементов футеровки. В этих условиях гарантировать безопасную разливку сверхдлинной серии весьма проблематично.

На наш взгляд, решение данной проблемы, заключается в создании условий, способствующих снижению энергии падающей струи металла внутри металлоприемника при условии обеспечения направленного движения потоков, вытекающих из промковша. Например, использование комбинированной системы металлоприемника с гасителем турбулентности (рисунок 3.40), может не только обеспечить увеличение серийности разливки за счет снижения вероятности механического разрушения элементов футеровки, но и повысить качество разливаемой стали по содержанию неметаллических включений.

Комбинированный металлоприемник для разливки на семиручьевой сортовой МНЛЗ

Рисунок 3.40 – Комбинированный металлоприемник для разливки на семиручьевой сортовой МНЛЗ

Разработанный комбинированный металлоприемник в нижней части содержит внутреннюю камеру с бандажом, что обеспечивает торможение падающей струи и уменьшает интенсивность возникающих турбулентных потоков металла. За счет взаимного гашения потоков поступающего и отраженного металла предотвращается интенсивное перемешивание металла и шлака у стен промковша в зоне падения струи. Это обеспечивает низкоскоростное движение циркуляционных потоков в направлении дальних стенок промковша, усредняя металл по химическому составу и температуре, а также предотвращая повышенный износ футеровки промковша.

Сущность работы металлоприемника такой конструкции заключается в том, что высокоскоростная струя металла, попадая в нижнюю его камеру (гаситель турбулентности) отражается от днища и образует высокотурбулентный подпор (рисунок 3.41). После этого металл заполняет верхнюю камеру металлоприемника, где образуется ламинарная зона с низкими скоростями движения жидкого расплава.

Математическое моделирование движения металлического расплава в нижней камере комбинированного металлоприемника

Рисунок 3.41 – Математическое моделирование движения металлического расплава в нижней камере комбинированного металлоприемника

Благодаря имеющейся перегородке, квазиламинарные потоки металла равномерно распределяются по выпускающим каналам металлоприемника, откуда они попадают в ванну промковша, двигаясь вдоль границы раздела фаз шлак-металл.

Далее вытекающие из металлоприемника потоки металла первоначально движутся вдоль зеркала жидкости и попадают в периферийную зону объема промковша, где располагаются стаканы-дозаторы ручьев МНЛЗ (рисунок 3.42). Затем потоки жидкости постепенно изменяют направление движения на преимущественно нисходящие к днищу потоки, которые продолжают движение, как к крайним, так и к средним стаканам-дозаторам.

Кинограмма движения расплава в промковше при использовании комбинированного металлоприемника

Рисунок 3.42 – Кинограмма движения расплава в промковше при использовании комбинированного металлоприемника

Фактически представленная схема движения потоков характеризуется отсутствием зон критической турбулентности (в том числе и у поверхности раздела шлак-металл), а также «мертвых» зон, которые слабо вовлекаются в перемешивание. Это особенно важно в случае разливки металла сверхдлинными сериями в плане обеспечения стабильности процесса литья. При этом рассмотренная картина движения конвективных потоков в основном сохраняется при падении уровня расплава в промковше на 20-25%.

Как видно из фотографии, приведенной на рисунке 3.43, наружные криволинейные поверхности стенок металлоприемника позволяют точно фиксировать его положение относительно стенок промковша.

Фотография расположения металлоприемника в промковше 7-ми ручьевой МНЛЗ

Рисунок 3.43 – Фотография расположения металлоприемника в промковше 7-ми ручьевой МНЛЗ

Промышленные испытания комбинированного металлоприемника выполнены при разливке конструкционных марок стали длинными сериями с использованием защитной трубы. При разливке стали в течение 27-28 ч износ рабочего слоя футеровки стен промковша составил 60-70% от начальной толщины. Зон повышенного локального износа футеровки стен и днища отмечено не было, что свидетельствует об отсутствии в жидкой ванне областей повышенной турбулентности. Наиболее значительному износу было подвержено дно металлоприемника (80-85% от начальной толщины), что можно связать с использованием защитной трубы. Вместе с тем в такой конструкции металлоприемника имеется возможность увеличения толщины днища, что является резервом повышения стойкости и увеличения серийности разливки.

  Раздел 3.7
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ