Разливка металла на мнлз

НЕПРЕРЫ́ВНАЯ РАЗЛИ́ВКА СТА́ЛИ

  • В книжной версии

    Том 22. Москва, 2013, стр. 477-478

    Скопировать библиографическую ссылку:

    НЕПРЕРЫ́ВНАЯ РАЗЛИ́ВКА СТА́ЛИ, осу­ще­ст­в­ля­ет­ся на спец. аг­ре­га­те при не­пре­рыв­ном по­сту­п­ле­нии жид­ко­го ме­тал­ла в во­до­ох­ла­ж­дае­мый кри­стал­ли­за­тор с од­но­вре­мен­ным не­пре­рыв­ным вы­тя­ги­ва­ни­ем из не­го фор­ми­рую­ще­го­ся слит­ка (не­пре­рыв­но-ли­той за­го­тов­ки). Спо­соб по­лу­че­ния про­дук­ции не­по­сред­ст­вен­но из жид­ко­го ме­тал­ла (т. н. бес­слит­ко­вая про­кат­ка) пред­ло­жен Г. Бес­се­ме­ром в 1855, но не был реа­ли­зо­ван из-за тех­нич. труд­но­стей. Бо­лее пер­спек­тив­ным ока­зал­ся ме­тод по­лу­че­ния из жид­ко­го ме­тал­ла про­ме­жу­точ­ной за­го­тов­ки по­сред­ст­вом от­лив­ки че­рез во­до­ох­ла­ж­дае­мую фор­му (из­лож­ни­цу) – кри­стал­ли­за­тор. Сталь­ная за­го­тов­ка та­ким ме­то­дом впер­вые по­лу­че­на З. Юн­ган­сом (Гер­ма­ния) в 1939. Не­пре­рыв­ная раз­лив­ка по­зво­ли­ла ор­га­ни­зо­вать вы­со­ко­про­из­во­дит. про­цесс про­из-ва за­го­то­вок, по про­фи­лю и раз­ме­рам при­год­ных для не­по­средств. ис­поль­зо­ва­ния их на со­от­вет­ст­вую­щих про­кат­ных ста­нах. При Н. р. с. улуч­ша­ет­ся ка­че­ст­во за­го­то­вок и зна­чи­тель­но по­вы­ша­ет­ся (на 12–25%) вы­ход год­но­го ме­тал­ла из жид­кой ста­ли, а так­же эко­но­мит­ся энер­гия (на 85% со­кра­ща­ет­ся рас­ход ус­лов­но­го то­п­ли­ва на на­грев под про­кат­ку), соз­да­ют­ся ус­ло­вия для пол­ной ме­ха­ни­за­ции и ав­то­ма­ти­за­ции про­цес­са раз­лив­ки ста­ли, улуч­ша­ют­ся ус­ло­вия тру­да и сни­жа­ет­ся за­гряз­не­ние ок­ру­жаю­щей сре­ды.

    Источник

    Машина непрерывного литья заготовок

    МНЛЗмашина непрерывного литья заготовок (или УНРС — установка непрерывной разливки стали). В настоящее время около 60 % отливаемых непрерывным литьем заготовок разливается на слябовых МНЛЗ. Жидкая сталь непрерывно заливается в водоохлаждаемую форму, называемую кристаллизатором. Перед началом заливки в кристаллизатор вводится специальное устройство с замковым захватом («затравка»), как дно для первой порции металла. После затвердевания металла затравка вытягивается из кристаллизатора, увлекая за собой формирующийся слиток. Поступление жидкого металла продолжается и слиток непрерывно наращивается. В кристаллизаторе затвердевают лишь поверхностные слои металла, образуя твердую оболочку слитка, сохраняющего жидкую фазу по центральной оси. Поэтому за кристаллизатором располагают зону вторичного охлаждения, называемую также второй зоной кристаллизации. В этой зоне в результате форсированного поверхностного охлаждения заготовка затвердевает по всему сечению. Этот процесс слиткообразования является способом получения слитков неограниченной длины. В этом случае по сравнению с разливкой в изложницы резко уменьшаются потери металла на обрезку концов слитков, которые, например, при литье спокойной стали составляют 15—25 %. Кроме того, благодаря непрерывности литья и кристаллизации, достигается полная равномерность структуры слитка по всей его длине.

    Основными производителями непрерывнолитых слябов в мире являются Япония, США, КНР, Германия, Корея и Россия. На их долю приходится более двух третей мирового объема производства слябов. Сейчас в мире насчитывается чуть более 500 слябовых МНЛЗ с общим числом ручьев свыше 700 шт.

    Различают 4 конструкции МНЛЗ:

    • вертикальные;
    • криволинейные;
    • радиальные.
    • горизонтальные

    По количеству ручьёв МНЛЗ разделяют на 1—7 ручьевые.

    В зависимости от геометрии слитка МНЛЗ делятся на

    На нижнем рисунке показан подъёмно-поворотный стенд.

    Содержание

    История

    Идея непрерывного литья была выдвинута в середине XIX в. Г. Бессемером, который предлагал разливать жидкую сталь между двумя водоохлаждаемыми валками. Однако не только при том уровне техники, но и в настоящее время реализовать такую идею бесслитковой прокатки невозможно. В 1943 г. С. Юнган разработал подвижный кристаллизатор для разливки заготовок. В Японии и СССР освоение МНЛЗ началось в 1955 г. Тогда на заводе «Красное Сормово» заработала первая машина непрерывного литья заготовок, созданная под руководством академика И. П. Бардина, удостоенного за эту работу Ленинской премии [1] .

    Начало 1970-х годов характеризуется широким промышленным внедрением машин непрерывной разливки слябовой заготовки. На смену низкоскоростным вертикальным МНЛЗ(УНРС) пришли радиальные и криволинейные машины, имеющие значительно большую скорость разливки.

    Оборудование и процесс

    МНЛЗ состоит из сталеразливочного (1) и промежуточного (2) ковшей, водоохлаждаемого кристаллизатора (3), системы вторичного охлаждения, устройства для вытягивания, оборудования для резки и перемещения слитка.

    Читайте также:  Кальций земельно щелочной металл

    После выпуска металла из сталеплавильного агрегата, доводки по химическому составу и температуре на АКП, ковш поднимается литейным краном на поворотный стенд МНЛЗ. Поворотный стенд представляет собой вращающуюся конструкцию с двумя позициями для установки ковшей. После опустошения ковша в позиции разливки, стенд поворачивается на 180° и уже полный ковш находится в позиции разливки. После открытия шибера ковша (1), жидкий металл начинает поступать в промежуточный ковш (2). Пром-ковш является своего рода буфером между сталь-ковшом и кристаллизатором (3). После открытия стопора (5) (стопорный механизм позволяет плавно регулировать поток металла в кристаллизатор, поддерживая в нем постоянный уровень) пром-ковша металл поступает в кристаллизатор. Кристаллизатор представляет собой водоохлаждаемую конструкцию, которая при помощи серво-клапана совершает вертикальные колебания, для предотвращения застывания металла на стенках кристаллизатора. В зависимости от конструкции МНЛЗ размеры кристаллизатора могут варьироваться. В кристаллизаторе происходит застывание стенок сляба. Далее, под воздействием тянущих роликов (7) сляб попадает в зону вторичного охлаждения (криволинейный участок ручья), где на металл через форсунки разбрызгивается вода. После выхода металла на прямолинейный участок ручья, происходит отрезание слябов (газовая резка или ножницы).

    Пуск литья, управление процессом и проблемы

    Для пуска процесса непрерывного литья, перед открытием шибера на пром-ковше, на радиусный участок ручья заводится «затравка», таким образом в районе кристаллизатора образуется своего рода карман. После наполнения этой полости металлом начинается вытягивание «затравки». На конце радиусного участка расположен механизм отделения затравки. После отделения она отводится рольгангом на большей скорости, чем скорость разливки.

    Преимущества МНЛЗ перед разливкой в изложницу

    По сравнению с прежним методом разливки стали в изложницу при непрерывной разливке можно сократить не только время за счет исключения некоторых операций, но и капиталовложения (например, на сооружение обжимных станов). Непрерывная разливка обеспечивает значительную экономию металла вследствие уменьшения обрези и энергии, которая тратилась на подогрев слитка в нагревательных колодцах. Исключение нагревательных колодцев позволило в значительной степени избавиться от загрязнения атмосферы. По ряду других показателей: качеству металлопродукции, возможности механизации и автоматизации, улучшению условий труда непрерывная разливка также эффективнее традиционных способов. Но непрерывная разливка имеет и Отрицательные стороны. Стали некоторых марок, например кипящие, нельзя разливать по этому методу, малые объемы разливки сталей различных марок повышают их себестоимость, неожиданные поломки оказывают большое влияние на снижение общей производительности.

    Усовершенствования

    В настоящее время все большее распространение получает метод электромагнитного торможения потока стали, попадающей в кристаллизатор. Это дает возможность существенно снизить скорость движения потоков, ограничить их проникновение вглубь жидкой фазы заготовки, а также обеспечить их рациональное движение. Вероятно, в ближайшее время этот метод получит развитие в совокупности с использованием погружных стаканов оптимальной геометрической формы, которая будет создаваться для каждого конкретного случая.

    Кристаллизатор МНЛЗ работает как теплообменник, задача которого состоит в быстром отводе тепла от стали, проходящей через него. К краю кристаллизатора корка отливки начинает утолщаться, при этом изнашивая поверхность кристаллизатора. Кроме того, диффузия меди из кристаллизатора приводит к появлению брака — трещин на поверхности отливок. Во многих случаях износ медной стенки кристаллизатора и захват меди отливкой могут быть предотвращены с помощью нанесения защитных покрытий на нижнюю часть кристаллизатора. В конце XX века для защиты активно применялись хромовые и никелевые покрытия. Во многих странах они превалируют и сейчас. Никель может наноситься различными способами и толщинами, обладает близким к меди коэффициентом теплопередачи. В начале XXI века началось активное внедрение технологий газотермического напыления для защиты плит кристаллизаторов МНЛЗ с помощью керамических, металлокерамических покрытий, покрытий из сплавов. Эти покрытия позволяют обеспечить еще лучшую защиту поверхностей кристаллизатора. Разработаны методы высокоскоростного газопламенного напыления покрытий, которые позволяют нанести металлокерамические материалы с превосходными противоэрозионными характеристиками и хорошей теплопередачей. Газотермические покрытия имеет смысл наносить на всю рабочую поверхность кристаллизатора. Из-за меньшего коэффициента теплопроводности металлокерамических покрытий становится возможным уменьшить и более точно контролировать скорость охлаждения мениска. Такой тип охлаждения часто называют «мягким», и он позволяет обеспечить более равномерное формирование слитка и более равномерный профиль температуры, что позитивно влияет на производительность кристаллизатора и качество литья.

    Читайте также:  Диски на болгарку по металлу атаман

    Источник

    Машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ)

    Понятие МНЛЗ идентично понятию УНРС – установки непрерывной разливки стали.

    Непрерывным литьём металла называют разливку металла непосредственно из печи или из промежуточного ковша в водоохлаждаемый кристаллизатор, из которого частично затвердевшая заготовка непрерывно вытягивается через отверстие в противоположном торце. Преимущества непрерывной разливки по отношению к разливке в слитки:

    • значительно повышается выход годного металла. При разливке в изложницы у каждого слитка головная обрезь из-за усадочной раковины составляет 10-12 %, а донная обрезь – до 4 %. При непрерывном литье потери составляют всего 3-5 % от массы жидкой стали;
    • резко сокращаются производственные площади;
    • повышается качество литого металла, приближаясь к качеству обжатого;
    • облегчается труд обслуживающего персонала;
    • разгружаются или выводятся из эксплуатации обжимные средства (блюминги и слябинги);
    • полностью исключается применение традиционных изложниц, формирующих слиток.

    Непрерывная разливка заготовок позволяет существенно сократить энергетические затраты. Как правило, при непрерывной разливке требуется всего 25 % энергии, необходимой при использовании обычной технологии.

    Благодаря непрерывной разливке получила широкое распространение внепечная обработка стали, т.к. для высокопроизводительной работы МНЛЗ необходимы точная (и стандартная от плавки к плавке) регулировка температуры и химического состава металла, а также металл стандартно высокого качества. Практически вся сталь, разливаемая на МНЛЗ, подвергается внепечной обработке.

    Различают МНЛЗ трёх типов:

    • с колеблющимся кристаллизатором, совершающим возвратно-поступательное движение;
    • с неподвижным кристаллизатором;
    • с кристаллизатором, движущимся вместе с формирующимся слитком.

    В зависимости от количества одновременно отливаемых заготовок МНЛЗ могут быть одно-, двух-, четырёх-, шести- и восьмиручьевыми.

    На МНЛЗ отливают заготовки квадратного сечения до 350 мм, круглого сечения до 540 мм, слябы толщиной до 350 мм и шириной до 2100 мм. Проблемы разливки связаны с отливкой заготовок малого сечения, близких по форме к конечной продукции. Привлекательность такой разливки связана с тем, что в этом случае резко сокращаются расходы энергии на нагрев и прокатку непрерывнолитых заготовок.

    Касаясь перспектив развития МНЛЗ, можно отметить, что разработаны технология и устройство для отливки такого тонкого продукта, как проволока. Перспективна задача обжатия тонких слябов с жидкой сердцевиной. Самой серьёзной научной задачей является создание технологической цепочки, где бы тонкий сляб без разделения и промежуточного нагрева непосредственно задавался в прокатный стан.

    Тенденции в проектировании МНЛЗ характеризуются повышением качества заготовок, гибкости работы установок, увеличением их производительности и сокращением времени простоев. Разрабатываются простые и дешёвые МНЛЗ.

    Источник

    Организация работ при разливке стали на МНЛЗ

    Перед началом разливки очищают внутреннюю поверхность кристаллизатора, после чего вводят в него затравку. Щели между затравкой и стенками кристаллизатора уплотняют асбестовым шнуром. Иногда на поверхность затравки засыпают стальную стружку, чтобы ускорить затвердевание первых порций металла.

    Промежуточный ковш за несколько минут до начала разливки устанавливают в рабочее положение над кристаллизатором, продолжая разогрев ковша с помощью переносных горелок. Проверяют положение стаканов промежуточного ковша относительно стенок кристаллизатора. При наличии смещения стакана к одной из стенок кристаллизатора промежуточный ковш центрируют. При разливке стали «под уровень» готовят стаканы для подвода металла в кристаллизатор и материалы для наведении шлака на зеркале металла в кристаллизаторе и промежуточном ковше.

    Во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата проверяют готовность электро- и гидросистем, а также давление воды, сжатого воздуха, кислорода, горючего газа, включают вентиляционную систему зоны вторичного охлаждения. Все механизмы устанавливают в рабочее положение перед разливкой.

    Сталеразливочный ковш с металлом устанавливают на поворотном стенде, измеряют температуру металла в ковше при помощи термопары погружения, после чего перемещают ковш в рабочее положение, а также подают воду для охлаждения кристаллизатора и механизмов.

    Читайте также:  Крепеж для террасной доски к металлу

    Открывают шиберный затвор сталеразливочного ковша, после чего металл начинает поступать в промежуточный ковш. После повышения уровня металла в промежуточном ковше до 350 – 450 мм начинают подачу металла в кристаллизаторы.

    Для защиты металла от окисления кислородом воздуха при переливе из сталеразливочного ковша в промежуточный используют погружные защитные трубы, при переливе из промежуточного ковша в кристаллизатор – погружные стаканы, а также подачу защитных шлакообразующих смесей на зеркало металла в промежуточном ковше и кристаллизаторе (рисунок 20.8).

    Рисунок 20.8 – Система подачи металла в кристаллизатор с защитой от воздействия атмосферы: 1 – сталеразливочный ковш; 2 – шиберный затвор; 3 – соединительный стакан; 4 – погружная защитная труба; 5 – промежуточный ковш; 6 – защитные шлакообразующие смеси; 7 – кристаллизатор; 8 – погружаной стакан; 9 – стопор

    Для защиты поверхности металла в кристаллизаторе могут также быть использованы жидкие растительные и синтетические смазки (хлопковое масло, жидкий парафин, триэтиленгликоль, триэтаноламин и др.). Газообразные продукты сгорания и испарения жидких смазок создают обновляемую атмосферу в верхней части кристаллизатора, что препятствует образованию оксидов на поверхности металла.

    Кристаллизатор наполняют медленно, чтобы металл имел возможность затвердевать в захватах затравки. Вытягивание слитка начинают с небольшой скоростью, повышая ее впоследствии до рабочей. После поступления металла в кристаллизатор воду для вторичного охлаждения подают посекционно. Механизм возвратно-поступательного движения кристаллизатора и подачи смазки включают одновременно с началом вытягивания слитка.

    Когда затравка выходит из тянущей клети, ее отделяют и убирают с технологической оси машины.

    В ходе разливки металла поддерживают постоянным уровень его в промежуточном ковше (

    700 мм от днища ковша) и в кристаллизаторе (100 – 200 мм от верхней его кромки).

    Толщина корки твердого металла на выходе из кристаллизатора должна быть достаточной, чтобы выдерживать усилия вытягивания и ферростатическое давление жидкой стали. При высоте кристаллизатора 0,8 – 1,0 м толщина корки слитка на выходе из кристаллизатора обычно составляет 10 – 25 мм, а температура поверхности 900 – 1250 о С.

    Чтобы уменьшить вероятность прорыва металла при возникновении трещин в результате трения слитка о стенки кристаллизатора, по ходу разливки кристаллизатор совершает возвратно-поступательные колебания. Некоторое время он движется вниз со скоростью отливаемой заготовки, после чего быстро возвращается в исходное положение. Если при движении кристаллизатора вверх в корке отливаемой заготовки возникают трещины, при последующем его опускании они заполняются твердеющим металлом.

    В зоне вторичного охлаждения на поверхность слитка подают охлаж-дающую воду. Обычно применяют водовоздушное охлаждение, так как при чрезмерно интенсивном охлаждении возможно образование внутренних и поверхностных трещин. Расход воды уменьшают по мере удаления отливаемой заготовки от кристаллизатора. Его выбирают таким, чтобы температура поверхности слитка не превышала 800 – 1000 о С.

    Полностью затвердевшая в зоне вторичного охлаждения заготовка проходит через тянущую клеть, после чего ее режут на мерные длины при помощи устройств газокислородной или механической резки. Отлитые на МНЛЗ заготовки маркируют – ставят номер машины и порядковый номер.

    По ходу разливки плавки из промежуточного ковша периодически берут пробы металла для химического анализа и замеряют температуру металла в промежуточном ковше. Считается, что металл в промежуточном ковше должен быть перегрет над температурой плавления (ликвидуса) на 5 – 20 о С при отливке слябовых заготовок, а при отливке сортовых заготовок и блюмов – на 5 – 50 о С. По результатам измерений корректируют скорость разливки и режим вторичного охлаждения металла.

    Когда верхний конец отливаемой заготовки выходит из кристаллизатора, механизмы возвратно-поступательного движения и смазки выключают. После выхода заготовки из первой секции зоны вторичного охлаждения отключают подачу воды для охлаждения кристаллизатора. В системе вторичного охлаждения воду отключают по секциям после прохождения соответствующей секции верхним торцом заготовки.

    В конце разливки плавки остатки металла и шлака из промежуточного ковша сливают в шлаковни. Промежуточный ковш подают в пролет ремонта.

    Источник

    Поделиться с друзьями
    Металл
    Adblock
    detector