Лекция_1+

6

ЛЕКЦИЯ №1

Современная непрерывная разливка стали в мире и Украине

Под непрерывной разливкой стали принято подразумевать систему технологий и операций, которые обеспечивают квазинепрерывный перевод жидкой стали, находящейся в сталеразливочном ковше, в твердое состояние в виде заготовок определенной геометрической формы. Процесс непрерывной разливки металла обеспечивает последовательную (без остановок) разливку определенного количества ковшей, подаваемых от сталеплавильных агрегатов, а получаемая заготовка при этом разрезается на мерные длины в соответствии с требованиями потребителей и затем отправляется на перекат в соответствующие прокатные цехи. При этом выход годной заготовки составляет 98,5-99,5% от массы разлитой жидкой стали. Разливку стали непрерывным способом осуществляют на специальных машинах, называемых машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), которые имеют определенную архитектуру.

Идея разливки металла в непрерывном режиме принадлежит Г.Бессемеру: им была запатентована в 1856 г. схема разливки металла между двумя вращающимися роликами. В дальнейшем большинство исследователей стремилось создать МНЛЗ с медным водоохлаждаемым кристаллизатором коробчатого типа, расположенным вертикально. Наибольший технологический рывок был обеспечен при этом З.Юнхансом, сформулировавшем концепцию возвратно-поступательного движения кристаллизатора с целью предотвращения прилипания твердой корочки заготовки (патент 1936 г.). Первые промышленные МНЛЗ были запущены в эксплуатацию в конце 50-х – начале 60-х годов прошлого столетия. Одна из первых промышленных слябовых МНЛЗ была запущена в 1960 г. в мартеновском цехе Донецкого металлургического завода. Сегодня МНЛЗ успешно работают более чем в 90 государствах мира и их общее количество превышает 2100 штук. Это позволило обеспечить в 2007 г. разливку примерно 1215 млн.т стали на МНЛЗ, что составляет не менее 91% от всего объема выплавленной жидкой стали в мире.

Прогресс в применении технологии непрерывной разливки стали является наиболее ярким явлением в системе технологий черной металлургии в мире. Так, еще в 1970 г. только 4,5% стали разливалось на МНЛЗ, а в 1987 г. этот показатель превысил 50%.

Рис.1.1. Динамика наращивания объемов стали, разливаемой на МНЛЗ (млн.т) в период с 1970 по 2997 г.г.

К началу третьего тысячелетия практически все более или менее современные сталеплавильные цеха были полностью оснащены МНЛЗ, что позволило достичь показателя доли непрерывной разливки в мире на уровне 91%. При этом в большинстве стран мира доля стали, разливаемой на МНЛЗ, превышает 93-95%. Исключение составляют такие государства, как Россия, Украина, Бразилия и некоторые другие, доля непрерывной разливки в которых значительно ниже в силу продолжающейся реконструкции сталеплавильного комплекса.

В настоящее время ведущими производителями МНЛЗ в мире, определяющими направление развития оборудования и технологии непрерывной разливки, являются фирмы Siemens-VAI (Австрия, Германия), SMS-Demag (Германия), Danieli (Италия), Sumitomo (Япония) и пр. В Украине единственным производителем МНЛЗ является ОАО «Новокраматорский машиностроительный завод». В России производство МНЛЗ осуществляется на ЗАО Машиностроительная корпорация «Уралмаш».

Основными видами непрерывнолитой заготовки, которые отличаются, прежде всего, геометрической формой, являются: сляб (Slab), блюм (Bloom), сортовая заготовка (Billet), круг (Round) и специальные фасонные профили, например, типа «собачья кость» (Dog Sholder). Промышленно производятся непрерывнолитые заготовки следующих максимальных сечений: сляб 250х3200 мм, блюм 600х670 мм, и круг диаметром 600 мм.

сляб круг

блюм или сортовая заготовка фасонный профиль

Рис.1.2. Основные виды сечений непрерывнолитой заготовки

Однако основные направления развития техники и технологии непрерывной разливки стали продолжают фокусироваться на совершенствовании процессов литья заготовок традиционных сечений (сляб, блюм) и на создании новых МНЛЗ для получения сортовых заготовок квадратного и круглого сечения, тонких слябов, листа и фасонных профилей, которые в максимальной степени приближены к готовой продукции (с учетом необходимого обжатия при прокатке).

Преимущества такого подхода легко увидеть на рис.1.3, позволяющим сравнить систему технологий производства квадратной заготовки с использованием сортовых МНЛЗ и консервативную систему производства квадратной заготовки с разливкой в слитки и прокаткой на блюминге и крупносортном стане.

Рис.1.3. Сравнение технологических схем производства сортовой заготовки с непрерывной разливкой (а) и с разливкой на слитки и последующей прокаткой (б)

Наблюдающееся в последнее время заметное увеличение удельной производительности сталеплавильных агрегатов (особенно дуговых сталеплавильных печей) способствует развитию тенденции ускоренной модернизации существующих МНЛЗ с целью повышения их производительности при одновременном повышения качества заготовки. Примечательно то, что 50-55% всех МНЛЗ были либо сооружены, либо реконструированы именно в последние 10-15 лет, что свидетельствует о непрерывном научно-техническом прогрессе в технологии и оборудовании для непрерывной разливки. Это, прежде всего, относится к слябовым и сортовым МНЛЗ.

В настоящее время на 9 металлургических предприятиях Украины функционируют 18 МНЛЗ различного типа с общим количеством ручьев – 62. В 2007 г. в Украине на МНЛЗ было разлито 14,7 млн. т стали (34,3% от общего годового объема выплавленной стали). Ожидается, что в ближайшие 2-3 года на МНЛЗ в Украине будут разливать 18-19 млн. т стали. В целом в Украине имеются все основные типы классических МНЛЗ, позволяющих разливать сляб, блюм, круг и сортовую заготовку. Между тем большая часть стали (не менее двух третей) разливается тем не менее на слябовых МНЛЗ.При этом львиная доля МНЛЗ эксплуатируется на металлургических заводах Донбасса.

Основные данные машин для непрерывной разливки стали Украины

Завод	Начало эксплуатации/ реконструкция*	Количество МНЛЗ х количество ручьев	Тип МНЛЗ (конструкция)	Сечение заготовки, мм	Годовая производительность в 2007 г. / проектный номинал млн. т	Производитель МНЛЗ
ОАО «Донецкий металлургический завод «Донецк-Сталь», г.Донецк	1960 2003*	1х4	вертикальная	(150-200) – (600–1200)	0,58/0,6	ЮУМЗ
ОАО «Металлургический комбинат «Азовсталь», г.Мариуполь	1977 2005*	3х2	радиальная	200 х 1200 – 315 х 1900	4,4/4,5	Уралмаш НКМЗ*
	2008	1х2	криволинейная с загибом	(220-270) х (1500-2100)	-/2,5	Danieli
ДП «Завод утяжеленных и ведущих бурильных труб», г. Сумы	1987	1х2	вертикальная	ÿ200-ÿ500	0,07/0,10	Danieli
ОАО «Мариуполь-ский металлургический комбинат им. Ильича», г.Мариуполь	1993	2х1	Радиальная	250 х (1500-1900)	2,4/1,5	Уралмаш
	2006	1х1	Криволинейная с загибом	(150-250) х (1100-1900)	0,75/1,1	Siemens-VAI
ОАО “Днепровский металлургический комбинат», г.Днепродзержинск	1994	2х6	Радиальная	335х400	1,3/1,5	ЮУМЗ
	2008	1х7	Радиальная	130х130 150х150 200х200	-/1,4	Siemens-VAI
ЗАО «Мини-металлургический завод «ISTIL (Украина), г.Донецк	1999	1х6	Радиальная	ÿ100-150 F120-180	0,87/0,8	Danieli
ОАО «Енакиевский металлургический завод, г.Енакиево	2001 2002	2х6	Радиальная	ÿ120-ÿ150	2,3/2,0	НКМЗ
ОАО «Алчевский металлургический комбинат», г.Алчевск	2005 2006	2х2	Криволинейная с загибом	(200-300) х (1000-2000)	2,2/2,5	VAI
ООО «Электросталь», г.Курахово	2008	1х4	Радиальная	ÿ100-ÿ135	-/0,3	STB

История развития непрерывной разливки стали (таблица).