7 Разливка. Непрерывная разливка

Назначение разливки стали: производство заготовок для прокатных цехов (новые технологии разливки стали позволяют получать непосредственно готовую продукцию - об этом будет сказано ниже).

После окончания плавки в сталеплавильном агрегате жидкий полупродукт выпускают в сталеразливочный ковш и подвергают внепечной обработке. В результате получают готовую жидкую сталь. Затем готовую жидкую сталь разливают на установках непрерывной разливки или в изложницы. В процессе разливки и последующего затвердевания жидкой стали получают литые заготовки или слитки, которые являются исходным материалом для прокатки. Процесс получения из жидкой стали твердых тел необходимой геометрической формы и размеров называется разливкой.

Разливка - важный этап сталеплавильного производства. Технология и организация разливки в значительной степени определяют качество готового металла и количество отходов при дальнейшем переделе стальных слитков. Неправильно организованной разливкой можно испортить качественно выплавленную сталь.

После окончания плавки в сталеплавильном агрегате жидкий полупродукт сливается в сталеразливочный ковш. В этом же сталеразливочном ковше жидкий металл поступает на установки внепечной обработки и затем на разливку.

Сталеразливочный ковш (рис. 7.1) представляет собой выполненный из стальных листов толщиной до 30 мм футерованный сосуд, имеющий форму усеченного конуса, расширяющегося кверху. К кожуху крепятся две цапфы, за которые ковш захватывают крюками мостового грузоподъемного крана. С помощью крана ковш транспортируют и (при необходимости) удерживают в процессе разливки. Выпуск жидкой стали из ковша осуществляется через сталевыпускные отверстия в днище ковша.

Основные способы разливки:

Непрерывная разливка:

- производство заготовок для листового проката (слябов);

- производство заготовок для сортового проката (сортовой заготовки);

- производство тонкой литой полосы.

Разливка в изложницы с получением слитков необходимой геометрической формы и размеров.

подавляющее количество стали разливается непрерывным способом: в промышленно развитых странах около 97 %, в мире в целом около 94 %. В нашей стране доля непрерывной разливки в настоящее время составляет более 80 %. На всех крупных отечественных металлургических заводах вся сталь разливается непрерывным способом. На старых заводах небольшой мощности сохранилась разливка в изложницы. Именно эти заводы составляют около 20 % в общем объёме производства стали.

Непрерывная разливка

Следует отметить, что в 60-х годах прошлого века СССР занимал передовые позиции в области непрерывной разливки стали. С гордостью можно констатировать, что первый в мире новый крупный сталеплавильный цех, в котором вся сталь полностью разливалась только непрерывным способом, был построен в нашей стране - это конвертерный цех № 1 Новолипецкого металлургического комбината. К сожалению в последующем мы растеряли преимущества в этой важной отрасли.

Широкое распространение непрерывной разливки стали объясняется следующими основными очень важными преимуществами этого процесса:

исключение необходимости обжима слитков перед прокаткой и нагрева их перед обжимом;

повышение выхода годного на 10-15 %;

улучшение качества стали (снижение неоднородности);

улучшение условий труда;

снижение вредного влияния на окружающую среду;

лучшие условия для автоматизации процесса разливки;

возможность создания литейно-прокатных агрегатов.

Существует несколько типов установок непрерывной разливки стали УНРС (в нашей стране применяется также наименование машина непрерывного литья заготовок МНЛЗ).

По типу получаемой литой заготовки УНРС делятся на слябовые (заготовки прямоугольного поперечного сечения), блюмовые (крупные заготовки, имеющие поперечное сечение, приближающееся к квадратному) и сортовые (заготовки квадратного сечения со стороной квадрата примерно до 200 мм). Технологическая линия УНРС от начала и до конца производственного процесса разливки называется ручей.

Классификация установок непрерывной разливки стали приведена на рис. 7.3

Вертикальная установка (а) имеет большую высоту, что определяет высокую стоимость её строительства. Дальнейшее развитие УНРС шло по пути уменьшения их высоты. Появились УНРС вертикальные с изгибом (б), на которых производился изгиб слитка после его полного затвердевания; радиальные (в) с изгибом слитка сразу после выхода из кристаллизатора; наклонно-радиальные (г), в которых изгиб слитка начинался непосредственно в кристаллизаторе, выполненном по дуге; горизонтальные (д); криволинейные (е) с радиальным кристаллизатором и переменным радиусом изгиба слитка; криволинейные (ж) с вертикальным кристаллизатором и переменным радиусом изгиба слитка.

Все указанные УНРС характеризуются тем, что в процессе разливки происходит скольжение корочки слитка относительно стенок кристаллизатора. В УНРС такой конструкции в ряде случаев может происходить разрыв корочки слитка и прорыв жидкого металла с выходом УНРС из строя.

Этот недостаток устранен в УНРС, конструкция которых исключает скольжение корочки слитка относительно стенок кристаллизатора. Одна из разновидностей таких УНРС представлена в варианте (з) на рис. 7.3. В такой УНРС во время пребывания металла в кристаллизаторе стенки кристаллизатора перемещаются вместе с движением слитка. При этом не создаются условия для образования трещин в корочке слитка. Ниже будет рассмотрен наиболее освоенный тип таких УНРС.

Применение непрерывной разливки началось с наиболее простых вертикальных установок. Технологическая схема вертикальной установки непрерывной разливки стали приведена на рис. 7.4.

Жидкая сталь из сталеразливочного ковша (1) поступает в промежуточный ковш (2). Назначение промежуточного ковша - распределение жидкой стали по ручьям многоручьевой УНРС и поддержание постоянного ферростатического давления жидкой стали, поступающей в кристаллизатор. В кристаллизаторе (3) происходит наиболее ответственная технологическая операция непрерывной разливки - создание твердой корочки по периметру слитка. Кристаллизатор представляет собой ящик без крышки и без дна с водоохлаждаемыми стенками. Сверху в кристаллизатор заливается жидкая сталь. Снизу вводится затравка, представляющая собой отрезок слитка специальной формы, которая образует временное дно кристаллизатора. По мере образования твердой корочки слиток постепенно вытягивается из кристаллизатора. Таким образом из кристаллизатора выходит слиток, имеющий твердую корочку по периметру, представляющую собой стенки слитка, и жидкую сердцевину. В таком виде слиток поступает на технологический участок вторичного охлаждения (4), где слиток интенсивно охлаждается водой, подаваемой на поверхность слитка через форсунки. На участке вторичного охлаждения происходит полное затвердевание слитка по всему сечению после чего он поступает в ролики тянущей клети (5). После тянущей клети слиток (6) поступает на газорезку (7), где режется на мерные длины. Отрезанная часть слитка падает в приемную корзину поворотного устройства. После установки поворотного устройства в горизонтальное положение слиток поступает на рольганг (8), которым выдается в пролет отгрузки слитков для перегрузки мостовыми грузоподъемными кранами.