Теория и технология разливки сплавов

86) Оборудование МНЛЗ и устройство отделений непрерывной разливки стали 2

87. Кристаллизатор. Назначение и основные типы кристаллизаторов 7

88Основы технологии непрерывной разливки 11

89) Зона вторичного охлаждения. 20

90) Защита металла от вторичного окисления 24

91 Структура, дефекты и качество непрерывного слитка 33

92.Оценка качества и характеристика основных дефектов непрерывнолитой заготовки 37

93 Влияние технологических факторов и конструктивных параметров установки непрерывного литья на выход годного и качество заготовки. 47

94 Технология непрерывной разливки стали 59

95 Способы воздействия на качество непрерывнолитой заготовки 84

96. Особенности разливки кипящей стали 96

97. Специальные способы разливки 99

98. Литейно-прокатные агрегаты (ЛПА) 102

99 Перспективные на правления развития непрерывной разливки стали. 106

100 Разливка ферросплавов 112

86) Оборудование мнлз и устройство отделений непрерывной разливки стали

Технологические схемы существующих машин непрерывной разливки стали

1. Машины конвейерного типа состоят из двух бесконечных звеньев, в промежуток между которыми подается жидкий металл. Недостатком такого способа является трудность обеспечения плотного примыкания отдельных звеньев каждой из бесконечной ленты друг к другу. В результате этого металл может заливаться в щели между секциями и образовывать на заготовке вследствие затрудненной усадки поперечные трещины.

2. Машина бесслитковой прокатки, состоящая из двух вращающихся валков. Недостаток – ограниченная толщина прокатываемой заготовки.

3. Машина роторного типа. Этому типу МНЛЗ свойственны недостатки и машины конвейерного типа и машины бесслитковой прокатки.

Достоинства: отсутствие скольжения между телом заготовки и кристаллизатором. Это снижает вероятность разрыва оболочки заготовки и обеспечивает возможность значительного увеличения скорости разливки.

4. Машина вертикального типа характерна следующими особенностями:

5.Машины радиального типа.

В радиальных МНЛЗ слиток после выхода из кристаллизатора продолжает двигаться по дуге круга. Полностью затвердевший слиток выпрямляют в комбинированном тянуще-правильном механизме и режут на заготовки необходимой длины.

6.Машины криволинейного типа.

В таких машинах после участка с постоянным радиусом расположен участок с постоянным выпрямлением.

В этих машинах происходит многостадийная деформация не полностью затвердевшей оболочки. МНЛЗ такого типа имеют, как правило, радиальный кристаллизатор. Особенностью является разгиб заготовки в нескольких точках по переменному радиусу, что позволяет более плавно переводить кристаллизирующуюся заготовку из радиального в горизонтальное положение и тем самым улучшить качество ее за счет ликвидации наружных и внутренних трещин.

Стенд для сталеразливочных ковшей это приспособление, на которое ковши устанавливаются во время разливки и с помощью которого они передаются из рабочего положения в нерабочее.

Наиболее широко распространены стенды поворотного типа, которые состоят из опорных элементов, поворотных частей с приводом подъема ковшей и поворота, а также приспособлений для взвешивания ковшей.

Тележки или подъемно-поворотные столы промежуточных ковшей служат для быстрой замены промежуточных ковшей при разливке металла методом «плавка на плавку».

На МНЛЗ, оборудованных поворотными стендами для сталеразливочных ковшей, применяют самоходные тележки с вертикальным перемещением промежуточных ковшей и весоизмерительными устройствами. Тележки перемещаются по рельсам, установленным между сталеразливочным стендом и кристаллизатором.

Промежуточные ковши служат для стабилизации скорости подачи металла в кристаллизатор и равномерного распределения стали между несколькими кристаллизаторами при разливке на многоручьевых МНЛЗ. В последние годы промежуточные ковши большой емкости используют также как дополнительные агрегаты для внепечной обработки металла с целью перемешивания, дегазации, всплывания неметаллических включений, раскисления, модифицирования, корректировки химического состава металла и др.

МНЛЗ — машина непрерывного литья заготовок. 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 (ЗВО), 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.

Во время кристаллизации формирующийся слиток металла постоянно перемещается вверх-вниз относительно кристаллизатора посредством небольших цилиндров, расположенных в ручье. Это позволяет уменьшить количество трещин - дефектов. Вокруг каждого ручья создается сильное электромагнитное поле, которое позволяет формировать надлежащую кристаллическую структуру заготовки.

Кристаллизатор – медная полая водоохлаждаемая форма, в которой формируется профиль НЛЗ. Должен обеспечить быстрое формирование до­статочно толстой и прочной корки слитка без дефектов. Для обеспе­чения интенсивного теплоотвода стенки кристаллизаторов делают водоохлаждаемыми, а внутреннюю их часть, соприкасающуюся с жидким металлом, выполняют из высокотеплопроводной меди.

Внутренняя стенка кристаллизатора работает в тяжелых усло­виях (контакт с высокотемпературным расплавом, истирающее дей­ствие слитка, воздействие ферростатического давления и т. д.). С целью повышения температуры разупрочнения медь иногда легируют хромом или серебром, а для повышения износостойкости на рабочую поверхность наносят тонкий слой стойких к истиранию материалов. Во избежание выпадения в каналах нерастворимого осадка вода не должна нагре­ваться выше 40 °С, а чтобы обеспечить интенсивный теплоотвод, скорость потока воды должна быть равной 5—10 м/с. Расход воды составляет около 90 м³/ч на 1 м периметра полости кристаллизатора.

На МНЛЗ применяют кристаллизаторы трех типов: сборные, блочные и гильзовые. Все они в зависимости от формы технологической оси МНЛЗ могут быть прямолинейными и радиальными. Наиболее широкое распространение получили сборные кристаллизаторы, состоящие из четырех медных рабочих стенок, каждая из которых крепится шпильками к жесткой стальной плите (см. рисунок 30). Рабочие стенки выполняют из толстых (50—70 мм) мед­ных пластин (при малой толщине 10—20 мм происходит их коробле­ние, приводящее к образованию продольных трещин в корке слитка). Стойкость кристаллизаторов (без износостойких покрытий) составляет 100—150 больше­грузных плавок.

Характерной особенностью сборного кристаллизатора является возможность изменения ширины отливаемой заготовки. Это достигается перемещением узких стен, вставленных между широкими, с помощью различных механических или электромеханических приводов.

Блочные кристаллизаторы изготавливают из сплошной медной заготовки, гильзовые — из медных цельнотянутых труб. Те и дру­гие используют при отливке слитков небольшого сечения и прямо­линейной формы.

Качество слитка в значительной степени определяется прочностью первичной корочки. При слабой корочке возможен ее разрыв в ре­зультате трения о стенки кристаллизатора при вытягивании слитка или выпучивание в зоне вторичного охлаждения. Обычно ее тол­щина на выходе из кристаллизатора составляет 15—25 мм. Увели­чение толщины корочки может быть достигнуто уменьшением ско­рости вытягивания или увеличением высоты кристаллизатора. Однако в первом случае снижается производительность установки, а во втором увеличивается трение между слитком и стенками кри­сталлизатора, а также возрастает опасность коробления кристалли­затора. В зависимости от сечения заготовки длина кристаллизатора составляет 700—1100 мм. Чтобы слиток более длительное время соприкасался со стенками кристаллизатора, внутренний профиль кристаллизатора иногда выполняют с обратной конусностью (т. е. нижнее сечение несколько меньше верхнего).

Для уменьшения трения (и вторичного окисления в кристаллизаторе) между слитком и стенками кристалли­затора между ними подается смазка в виде разнообразных масел или парафина, либо подаются шлаковые смеси.

Опыт эксплуатации МНЛЗ показали, что в результате прилипания корочки слитка к стенке кристаллизатора, а также вследствие коробления возможно зависа­ние слитка в кристаллизаторе. При этом образуются разрывы ко­рочки, что не только ухудшает поверхность слитка, но и может быть причиной аварии при разливке. Чтобы предотвратить зависание слитка, облегчить попадание смазки между слитком и стенкой кри­сталлизатора, а главное, обеспечить сваривание (залечивание) раз­рывов корочки, кристаллизатору сообщается возвратно-поступа­тельное движение с помощью меха­низма качания кристаллизатора.

Механизм качания кристаллизатора сооб­щает ему возвратно-поступательное движение с целью предотвра­щения разрывов и зависания корки слитка на стенках кристалли­затора. Вращаемые электродвигателями эксцентрики или кулачки через систему рычагов обеспечивают качание рамы, на которую устанавливают кристаллизатор.

Скорость перемещения кристаллизатора вверх и вниз изменяется в следующей последователь­ности: вниз он опускается со скоростью движения слитка, а вверх — с втрое большей скоростью. Амплитуда качания изменяется в пределах от 1 до 40 мм, частота — от 10 до 600 циклов в минуту.

Система смазки кристаллизатора МНЛЗ предназначена для:       1. Обеспечения устойчивой и безаварийной работы оборудования.       2. Точного дозированния подачи рапсового масла (или его заменителей) в кристаллизаторы МНЛЗ с возможностью контроля и оперативной корректировки дозирования.

Состав системы смазки кристаллизатора МНЛЗ:

1. Маслобак с системой подогрева, датчиками уровня и температуры со встроенным заливным фильтром и необходимой запорной арматурой.

2. На боковом кронштейне бака установлены шесть насосов - дозаторов (пять рабочих, один резервный) каждый насос оснащен датчиком давления, всасывающим и нагнетательным клапанами. Управление насосами осуществляется с жидкокристаллического дисплея, встроенного в корпус насоса, или с пульта оператора.

3. Разводка труб. Маслобак и насосы - дозаторы объединены в единую систему при помощи маслопроводов и шаровых кранов. Система поставляется в законченном виде. Для подключения системы необходимы только внешние связи.

4. Питатели дроссельного типа для корректировки расхода масла по периметру кристаллизатора.

5. Шкаф управления системой смазки на баке контроллера SIMATIC S7-330.

Вторичное охлаждение. Основной технологической функцией зоны вторичного охлаждения (ЗВО) является создание оптимальных условий для полного затвердевания отливаемого слитка, обеспечивающих требуемого качества металла. Протяженность жидкой фазы в слитке на современных машинах непрерывной разливки в зависимости от сечения заготовки и скорости литья составляет 15 … 40 м. На всем этом участке одновременно с затвердеванием металла происходит воздействие на него многочисленных силовых факторов: термическое напряжения, зависящие от условий охлаждения; растягивающие напряжения, определяемые трением и усилиями вытягивания; напряжения, возникающие под действием ферростатического давления жидкого расплава, которые вызывают выпучивание корки слитка.

Зону вторичное охлаждение наиболее часто выполняют в виде системы форсунок, подающих на поверхность слитка распылен­ную воду, и поддерживающих роликов.

Форсунки располагают между опорными роликами или брусьями в один, два или три ряда вдоль направления движения слитка в зависимости от его ширины. При отливке плоских слитков охлаждают широкие грани; у узких граней форсунки устанавливают лишь под кристаллизатором.

Интенсивность охлаждения должна уменьшаться по мере удале­ния слитка от кристаллизатора. С тем, чтобы обеспечить постепенное снижение расхода воды, зону вторичного охлаждения делят по длине на несколько (до восьми) секций, объединяющих группу фор­сунок и имеющих самостоятельный подвод воды.

Интенсивность вторичного охлаждения зависит от свойств разливаемой стали (склонности к образованию трещин) и от скорости разливки, при росте которой интенсивность подачи воды увеличивают. Общий расход воды на вторич­ное охлаждение при разливке спокойной стали составляет 0,4—1,0 м³/т при скорости вытягивания крупных слитков 1,0—1,4 м/мин. Протяженность зоны непосредственного охлаждения водой на слиток может составлять до 10—12 м.