8.2 Классификация мнлз

В настоящее время в эксплуатации находится большое разнообразие установок непрерывной разливки стали. Все эти разновидности установок классифицируются по следующим признаками.

По типу заготовки МНЛЗ различаются на слябовые, блюмовые и сортовые. Заготовки, отливаемые на слябовых машинах, имеют форму поперечного сечения в виде прямоугольника с соотношением длинной стороны к короткой > 3 …4. На блюмовых и сортовых МНЛЗ отливают заготовки в виде круга, квадрата или прямоугольника с меньшим отношением сторон. Заготовки с размером стороны > 200мм обычно называются блюмами, с меньшим размером – сортовыми заготовками.

По принципу работы различают установки непрерывной разливки и полунепрерывного литья. На машинах непрерывной разливки слиток режется на заготовки мерной длины, что позволяет разливать плавки сериями методом плавки на плавку. При полунепреывной литье длина заготовки обусловлена конструктивными особенностями – ходом механизма вытягивания, который выбирается из соображения упрощения и удешевления машины в данных условиях производства.

По составу различают одно- и многоручьевые МНЛЗ. Увеличение производительности установки достигается разливкой металла из сталеразливочного ковша в несколько кристаллизаторов. Обычно сортовые машины образуются четырьмя – восемью ручьями, а слябовые – двумя. В последнее время изготавливаются слябовые машины с четырьмя ручьями.

По характеру движения кристаллизатора различаются следующие типы МНЛЗ:

- с неподвижным кристаллизатором; к ним относится горизонтальная МНЛЗ (см. рисунок 26);

- с возвратно-поступательным движением; кристаллизатор, определенный период движется одновременно со слитками или, опережая его, а затем возвращается в начальное положение; к этому типу машин относится основное количество установок непрерывной разливки стали;

- с кристаллизатором, двигающимся со скоростью слитка; это обеспечивает отсутствие скольжения оболочки слитка относительно кристаллизатора и, следовательно, трения между ними, что снижает вероятность разрыва оболочки при высоких скоростях разливки; к этому типу МНЛЗ относится так называемая роторная (валковая) МНЛЗ.

П

а - вертикальная; б - вертикальная с изгибом;

в - радиальная; г - наклонно-радиальная;

д – горизонтальная; е – криволинейная с радиальным кристаллизатором;

ж - то же, с вертикальным кристаллизатором;

з – роторная (валковая) МНЛЗ

Рисунок 26 – Расположение технологических осей МНЛЗ

о расположению технологической оси установки непрерывной разливки стали делятся на машины с постоянной кривизной оси до окончания затвердевания слитка (см. рисунок 26, а-д) и машины с технологической осью на участке затвердевания слитка переменной кривизны (см. рисунок 26, е, ж).

Наибольшее распространение получили следующие виды МНЛЗ: верти­кальные, криволинейные и радиальные, с изгибом слитка и горизонтальные.

Вертикальные МНЛЗ

Технологическая ось вертикальной МНЛЗ расположена вертикально. Разливка, кристаллизация и охлаждение НЛЗ проводится по стандартной технологии.

Основной недостаток вертикальных МНЛЗ - ограничение скорости разливки или сечения слитка а значит, и про­изводительности установки. Поскольку затверде­ние должно закончиться до входа слитка в тянущую клеть и зону резки, то увеличение глубины лунки жидкого металла при повышении скорости (или сечения) ведет к необходимости повышать металлургическую длину МНЛЗ — большая высота.

Современные машины вертикального типа достигают высоты 40—43 м. Их сооружение требует или большого заглубления — до 25—27 м ниже уровня пола цеха, или строи­тельства высоких зданий. И в том и в другом случае с увеличением высоты установки резко возрастают капитальные затраты, услож­няются их эксплуатация и технологический процесс разливки.

Опыт эксплуатации вертикальных МНЛЗ показывает, что их целесообразно применять при металлургической длине установки, не превышающей 12 … 14 м. Это, в свою очередь, означает, что на машинах вертикального типа нельзя разливать плавки с больше­грузных агрегатов, например конвертеров садкой 300—400 т. Размеры слитков, отливаемых на верти­кальных МНЛЗ, колеблются от 50x50 до 300x1850 мм². Выход годных слитков достигает 95—98 % от жидкого металла.

Стремление снизить высоту привело к созданию машин с распо­ложением технологических узлов по криволинейной оси.

Криволинейные и радиальные МНЛЗ

В машинах этого типа в радиальном кристаллизаторе формируется изогнутый по определенному радиусу слиток. Важнейшим конструктивным параметром радиальной установки является радиус технологической оси. Его величина определяется так, чтобы обеспечить длину пути, достаточную для полного затвер­девания слитка к моменту разгибания при заданной линейной ско­рости вытягивания, и не превысить допустимую степень деформации при разгибании, что могло бы привести к образованию трещин и разрывов на слитке.

Чтобы при последу­ющем разгибании в слитке не образовывались трещины, радиус изгиба должен быть более чем в 25-раз больше толщины слитка. Обычно радиус изгиба выбирают в соответствии с соотношением R = (30-40) а, где а — толщина слитка, м.

В радиальных МНЛЗ на выходе из кристаллизатора слиток дви­жется по дуге с постоянным радиусом. После прохождения нижней точки дуги полностью затвердевший слиток разгибают, переводя его в горизонтальное положение.

В криволинейных машинах слиток вначале движется по дуге, определяемой радиусом кривизны кристаллизатора, а затем еще в зоне вторичного охлаждения радиус кривизны дуги увеличивается, т. е. происходит постепенное разгибание слитка с жидкой сердце­виной с последующим переводом в горизонтальное положение. Рас­средоточение деформации имеет целью снизить возникающие при этом в корке слитка напряжения и вероятность возникновения трещин.

Основные преимущества этих машин по сравнению с вертикальными: меньшая высота, что снижает стоимость сооружения МНЛЗ и здания цеха; возможность повышения скорости разливки, поскольку газорезку можно установить далеко от кристаллизатора и благодаря этому допустимо существенное увеличение глубины лунки жидкого металла в слитке; возможность резки слитка на куски большой длины.

По этим причинам в последние голы почти отказались от сооружения вертикальных МНЛЗ и строят преимущественно криволинейные и радиальные.

МНЛЗ с изгибом слитка

С уществуют машины этого типа двух разновидностей. Машины первой разновидности (см. рисунок 27, а) имеют вертикальный кристаллизатор и систему вторичного охлаждения с расположенной за ней тянущей клетью, которые не отличаются от аналогичных устройств машин вертикального типа. Далее движущийся слиток изгибают, переводя в горизонтальное положение. Затем слиток поступает в выпрямляющие валки, за которыми располагают газорезку. Подобные машины применяют при отливке слитков небольшой толщины (<150 мм), поскольку при большей толщине из-за необходимости иметь большой радиус изгиба не достигается заметного снижения высоты по сравне­нию с вертикальной МНЛЗ.

М

Рисунок 27 – Схема МНЛЗ с изгибом слитка (а) и вертикально-радиальной МНЛЗ (б)

ашины второй разновидности, называемые иногда вертикально-радиальными, имеют (см. рисунок 27, б) вертикально расположенный кри­сталлизатор и небольшой по высоте (3 — 4 м) вертикальный участок с опорными роликами, за которыми расположена секция изгибающих роликов, изгибающих полузатвердевший слиток, и далее радиальная роликовая проводка. После прохождения нижней точки дуги слиток попадает в тянуще-правильные валки, которые переводят его в го­ризонтальное положение и режут на мерные длины.

Установки этого типа применяются реже, чем криволинейные из-за большей высоты. Основное их достоинство — более простые в изготовлении и обслуживании прямолинейный кристаллизатор и верх зоны вторичного охлаждения.

В целом МНЛЗ с криволинейной технологической осью обла­дает рядом существенных преимуществ по сравнению с вертикаль­ными: большая скорость разливки и возможность принимать больше­грузные плавки; меньшая в 3—4 раза высота установки; возмож­ность получения неограниченного по длине слитка; капитальные затраты на 30—50 % ниже при равной производительности; облег­чается обслуживание МНЛЗ, так как основное технологическое оборудование располагается над уровнем пола цеха; при горизон­тальной выдаче заготовок возможно осуществление прокатки непосредственно после отливки заготовок.

Недостат­ки: сложность конструкции криволинейной зоны вторичного охлаж­дения; необходимость иметь выпрямляющий механизм, а в случае установки с изгибом заготовки и тянуще-изгибающий механизм; трудности в обеспечении равномерного охлаждения слитка по грани большого и малого радиусов в зоне вторичного охлаждения, в ре­зультате чего возможно неоднородное строение слитка.

Поэтому при выборе типа машины в условиях высокопроизво­дительных цехов предпочтение следует отдать радиальным и криво­линейным МНЛЗ, а при отливке качественной стали особенно слож­ного профиля ряд преимуществ сохраняется за вертикальными МНЛЗ.

Установки рассмотренных выше типов трудно, а часто и невоз­можно разместить в существующих зданиях сталеплавильных цехов. Для отливки непрерывных сортовых заготовок малого сечения и широкого сортамента в цехах с агрегатами малой и средней емкости разработаны и внедряются горизонтальные МНЛЗ.

Горизонтальная МНЛЗ

Технологическая ось машин этого типа расположена горизон­тально или наклонена на угол до 15-20° к горизонтали. Схема горизонтальной МНЛЗ приведена на рисунке 28.

Машина имеет следующие основные технологиче­ские узлы: металлоприемник 1 — емкость, футерованную огнеупорным кирпичом; металлопровод 2 — узел, подающий металл в кристаллизатор, состоящий из металлического корпуса и огне­упорного стакана из нитрида бора, карбида кремния и т. п.; кристаллизатор 3 — медный или комбинированный (медь—графит) холодильник, охлаждаемый водой; зону вторичного охлаждения 4 в виде рольгангов; тянущее устройство 5, обеспечивающее периодическое вытягивание слитка; устройство для резки слитка 6.

С таль из разли­вочного ковша поступает (см. рисунок 28) в футерованный металлоприемник, жестко соединенный с кристаллизатором посредством огнеупор­ного стакана.

З

Рисунок 28 – Схема горизонтальной МНЛЗ (обозначении в тексте)

она вторичного охлаждения представляет собой роль­ганг с системой водяных форсунок. Далее расположен механизм периодического вытягивания слитка. Механизм перемещает слиток вперед на 20—50 мм, затем возвращается назад, после чего цикл повторяется; во время обратного движения механизма слиток остается неподвижным, либо несколько осаживается назад. Число циклов изменяется от 20 до 100 в минуту.

Периодическое вытягивание слитка заменяет качание кристаллизатора, используемое на верти­кальных и криволинейных машинах для предотвращения зависания и разрывов корки слитка в кристаллизаторе. За механизмом вытяги­вания расположена газорезка и рольганг с приводными роликами. Горизонтальные МНЛЗ применяют для отливки сортовых слит­ков небольшого сечения толщиной менее 150—200 мм; скорость разливки достигает 4 м/мин. Основные преимущества горизонталь­ных машин — малая высота, меньшее количество и масса оборудо­вания и, следовательно, меньшая стоимость их строительства.