Непрерывная разливка сортовой заготовки
  Раздел 8.1

Перспективы применения литейно-прокатных агрегатов для получения длинномерной продукции

В условиях нарастающей нестабильности экономики, обусловленной затяжным кризисом мировой кредитно-финансовой системы, становится затруднительно прогнозировать долгосрочную потребность в тех или иных позициях металлопродукции. С большей уверенностью можно лишь выйти на обобщающее утверждение, что металл как таковой все-таки будет востребован любой экономикой. Соответственно, в определенных секторах производства металлопродукции существует потребность в технологических построениях для получения небольших партий металла, обеспечивающих возможность гибко реагировать на запросы изменчивого рынка. Такие производства имеют возможность оперативно перестраиваться на ту или иную металлопродукцию, работая «под заказ» с мелкими потребителями.

Производство стали и проката характеризуется высокой энергоемкостью и потреблением практически всех видов топливо-энергетических ресурсов. Совмещение процессов литья и прокатки при производстве длинномерного проката представляется весьма привлекательным в плане минимизации потерь тепла за счет исключения операции охлаждения заготовки до температуры окружающей среды (по традиционной технологии) и максимального использования внутреннего тепла заготовки, выходящей из МНЛЗ (за счет передачи ее к прокатным клетям в горячем состоянии). Кроме того применение литейно-прокатного агрегата (ЛПА) позволяет многократно сократить площадь склада непрерывнолитых заготовок, а также автоматизировать процессы разливки и прокатки в совмещенном режиме.

Основная сложность создания ЛПА связана с большой разницей скоростей выхода заготовки из сортовой МНЛЗ (4-6 м/мин) и ее входа в первую клеть прокатного стана (10-30 м/мин) [531-533]. Соответственно, при прямом объединении традиционной непрерывной разливки сортовой заготовки с прокаткой на стане обычной конструкции прокатные станы оказываются недогруженными в 7-10 раз. Кроме того рабочие валки первых клетей при малых скоростях прокатки будут подвергаться повышенному нагреву и разрушению.

Следовательно, для обеспечения эффективной работы ЛПА необходимо обеспечить существенное увеличение скорости вытяжки непрерывнолитой заготовки. Одним из технологических решений в этом плане является уменьшение сечения разливаемой заготовки, что для МНЛЗ общепринятой конструкции оказывается неразрешимым в силу целого ряда технических и технологических причин. Кроме того, уменьшение сечения заготовки снижает производительность МНЛЗ, что позволяет рассматривать целесообразность использования такого подхода только для небольших масс металла, что присуще микро-заводам.

Один из перспективных вариантов совмещения процесса литья и прокатки основывается на применении для разливки металла МНЛЗ роторного типа (рисунок 8.1) [534]. Принцип разливки на МНЛЗ такого типа заключается в том, что вращающееся с определенной скоростью колесо (диаметр 3000 мм) имеет медный бандаж с углублением (выточкой). Внутренняя поверхность стенок бандажа является формообразующей поверхностью для трех граней разливаемой сортовой заготовки. Формирование четвертой грани заготовки осуществляется благодаря прилегающей к колесу стальной ленты толщиной 1,6 мм, охлаждаемой водой.

Жидкая сталь заливается в полость между медным бандажом и стальной лентой посредством стакана-дозатора, выполненного из оксида циркония. Медная часть вращающегося колеса охлаждается водой, которая пропускается на высокой скорости через щели, выполненные в теле бандажа. Уровень мениска в ванне полости колеса измеряется с помощью гамма-индикатора уровня и автоматически поддерживается путем изменения скорости вращения колеса.

Принципиальная схема роторной МНЛЗ

Рисунок 8.1 – Принципиальная схема роторной МНЛЗ

Принципиальная схема разливки меди на роторной МНЛЗ

Рисунок 8.2 – Принципиальная схема разливки меди на роторной МНЛЗ: 1 – получаемая заготовка; 2 – желоб для подачи меди из миксера; 3 – промежуточный ковш; 4 – стальная лента; 5 – зона водяного охлаждения колеса

Медь, полученная в рафинирующей печи, по системе подогреваемых желобов поступает в миксер, расположенный в непосредственной близи от МНЛЗ, а из миксера по желобу 2 непрерывно подается в промковш 3, из которого с заданным расходом вытекает компактной струей в зазор между внутренней полостью колеса и стальной лентой, прижимающейся с помощью системы роликов к поверхности ребер колеса.

Основные характеристики роторной МНЛЗ (конструкция фирмы «Properzi») следующие:

  • диаметр литейного колеса с бандажом – 2000 мм;
  • производительность – 6,0-14,5 т/ч (662-1580 об/ч);
  • конфигурация поперечного сечения заготовки – трапеция;
  • высота заготовки – 35±10 мм;
  • ширина заготовки – 65/55±10 мм;
  • материал бандажа литейного колеса – хромовая бронза с добавкой циркония (твердость 110-120 НВ);
  • материал ленты – низкоуглеродистая сталь.

Процесс формирования заготовки начинается в рабочей полости вращающегося колеса, которую можно рассматривать как кристаллизатор открытого типа (рисунок 8.3).

Фотография процесса подачи меди в кристаллизатор и выхода заготовки с колеса на роторной МНЛЗ

Рисунок 8.3 – Фотография процесса подачи меди в кристаллизатор (а) и выхода заготовки с колеса на роторной МНЛЗ: 1 – промежуточный ковш; 2 – керамический стакан; 3 – газовая горелка для подогрева меди; 4 – струя расплава; 5 – рабочее колесо в защитном кожухе; 6 – прижимной ролик; 7 – непрерывнолитая заготовка

При этом расплав меди попадает в кристаллизатор из промежуточного ковша, в котором предусмотрено стопорное устройство для дозирования. Истечение меди осуществляется через специальный керамический стакан определенного диаметра. Выточка бандажа и лента постоянно покрываются противопригарным покрытием.

На качество непрерывнолитой заготовки в значительной степени оказывает влияние интенсивность процесса ее затвердевания. Как правило, заготовка полностью затвердевает на участке колеса длиной 1,5-2,0 м. При этом наибольшее влияние на формирование кристаллической структуры заготовки оказывает величина длительности контакта заготовки с рабочей поверхностью колеса. Так, при минимально допустимых по требованиям технологии скоростях разливки наблюдается получение заготовки с полностью транскристаллитной структурой.

Формирование мелкозернистой кристаллической структуры удается обеспечить за счет модифицирования меди при поддержании в металле определенного количества кислорода, а также при повышении скорости разливки, которая обусловливает увеличение протяженности зоны жидкой фазы (например, при увеличении скорости вращения колеса). Это обычно сопровождается повышением количества внутренних дефектов типа «усадочная пористость», располагающихся по всей плоскости поперечного сечения.

После выхода из полости колеса затвердевшая заготовка по стальному дугообразному направляющему желобу поступает к тянущим роликам. При этом она разгибается до прямолинейного состояния и подается в машину подготовки полосы, которая предназначена для правки заготовки в горизонтальной и вертикальной плоскости. Далее заготовка проходит в задающие ролики и подается в черновую клеть прокатного стана. Прокатка заготовки осуществляется последовательно в 9-ти клетях. При прокатке используется универсальная схема калибровки: «ящичный калибр» – «овал» – «круг». Подобранные по каждой клети режимы обжатий позволяют получать размер катанки с минимальными отклонениями (допусками) по диаметру.

Регулирование скорости прокатки осуществляется с помощью системы автоматического управления, встроенной в технологическую цепочку оборудования. Скоростной режим прокатки задается на привод колеса, а далее с помощью микроконтроллера на всех остальных приводах скорости устанавливаются автоматически по специально рассчитанным коэффициентам в зависимости от заданной скорости вращения колеса. Корректировку скоростного режима прокатки можно также осуществлять в определенном диапазоне в ручном режиме, не изменяя скорости вращения разливочного колеса. Скорости приводов остального оборудования в этом случае изменяются автоматически.

Разработанная совмещенная технология непрерывной разливки и прокатки позволяет получать металлопродукцию, которая удовлетворяет всем требованиям для изделий электротехнической промышленности. В целом достигнутый уровень качества катанки из меди огневого рафинирования производства ПАО «АЗОЦМ» соответствует принятой в мире системе стандартов ASTM B49-90 и ISO 1553.

Совмещение процессов выплавки, рафинирования, разливки и прокатки для получения качественной металлопродукции позволило реализовать в промышленных условиях гибкую высокоэффективную технологию переработки медного лома до уровня электротехнической продукции, которая конкурентоспособна с известными технологическими решениями.

Таким образом, промышленное применение концепции построения типа «микро-завод» для производства круглой и арматурной стали диаметром 12-24 мм на базе литейно-прокатного агрегата с плавильными печами малой и средней мощности представляется достаточно перспективным и позволяет разместить оборудование на свободных площадях существующих цехов предприятий со сложившейся инфраструктурой и имеющих резервы по энергоносителям. Такое решение имеет неоспоримые преимущества, обусловленные значительным снижением капитальных затрат.

  Раздел 8.1
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ