MS / Лекция_20

230

На криволинейных и горизонтальных МНЛЗ передача литых заготовок после порезки на мерные длины в зоны осмотра и зачистки осуществляется на уровне пола цеха. Для передачи заготовок используют рольганг-тележки, тол-

катели, рольганги, краны и др.

20.3 Литейно-прокатные модули

В последние годы получают распространение литейно-прокатные модули

(ЛПМ), которые представляют собой комбинацию МНЛЗ, нагревательного уст-

ройства и нескольких прокатных клетей. В качестве примера на рисунке 20.7

показана схема ЛПМ фирмы SMS на заводе «Ньюкор» (г. Крофордсвилл,

США).

Рисунок 20.7 – Схема расположения оборудования ЛПМ фирмы SMS на заводе фирмы «Ньюкор»:

1 – МНЛЗ; 2 – ножницы; 3 – проходная роликовая печь; 4 – ножницы аварийно- го реза; 5 – непрерывная группа клетей; 6 – отводящий рольганг; 7 – установка ускоренного охлаждения металла; 8 – моталки

Анализ теплового баланса процесса, в ходе которого тепло жидкой стали было принято за 100%, показал следующее. Потери тепла, связанные с охлаж-

дением металла при его затвердевании, составляют 35,6%, при контакте с роли-

ками вытягивающего устройства и излучение на участке МНЛЗ-проходная печь

– 10,3%. Оставшиеся 54,1% тепла жидкой стали обеспечивают температуру сляба на входе в проходную печь 1080°С. Температура сляба на выходе из печи

231

должна составлять 1100°С. Отсюда следует вывод, что необходимая для про-

цесса прокатки температура практически полностью обеспечивается теплом от-

литой заготовки.

Необходимость использования в ЛПМ нагревательных средств обуслов-

лена тем, что тепловое состояние заготовки, формирующейся естественным пу-

тем (без внешнего теплового воздействия), не пригодно для прокатки из-за не-

достаточного общего теплосодержания и высокой неоднородности (темпера-

турный градиент в продольном и поперечном сечении и на углах заготовки).

Нагревательные средства в ЛПМ выполняют следующие функции:

∙увеличение теплосодержания металла до уровня, требуемого для прокат-

ки;

∙выравнивание температурного поля по сечению заготовки;

∙предотвращение потерь тепла металлом при его движении и задержках;

∙создание буферного участка для согласования во времени работы МНЛЗ и прокатного стана, в том числе и в случае нарушения технологического процесса на участке прокатный стан-моталки.

20.4 Организация работ при разливке стали на МНЛЗ

Перед началом разливки очищают внутреннюю поверхность кристалли-

затора, после чего вводят в него затравку. Щели между затравкой и стенками кристаллизатора уплотняют асбестовым шнуром. Иногда на поверхность за-

травки засыпают стальную стружку, чтобы ускорить затвердевание первых порций металла.

Промежуточный ковш за несколько минут до начала разливки устанавли-

вают в рабочее положение над кристаллизатором, продолжая разогрев ковша с помощью переносных горелок. Проверяют положение стаканов промежуточно-

го ковша относительно стенок кристаллизатора. При наличии смещения стака-

на к одной из стенок кристаллизатора промежуточный ковш центрируют. При разливке стали «под уровень» готовят стаканы для подвода металла в кристал-

232

лизатор и материалы для наведении шлака на зеркале металла в кристаллизато-

ре и промежуточном ковше.

Во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата проверяют го-

товность электро- и гидросистем, а также давление воды, сжатого воздуха, ки-

слорода, горючего газа, включают вентиляционную систему зоны вторичного охлаждения. Все механизмы устанавливают в рабочее положение перед разлив-

кой.

Сталеразливочный ковш с металлом устанавливают на поворотном стен-

де, измеряют температуру металла в ковше при помощи термопары погруже-

ния, после чего перемещают ковш в рабочее положение, а также подают воду для охлаждения кристаллизатора и механизмов.

Открывают шиберный затвор сталеразливочного ковша, после чего ме-

талл начинает поступать в промежуточный ковш. После повышения уровня ме-

талла в промежуточном ковше до 350 – 450 мм начинают подачу металла в кри-

сталлизаторы.

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 ме-

талла в промежуточном ковше и кристаллизаторе (рисунок 20.8).

Рисунок 20.8 – Система подачи металла в кри-

сталлизатор с защитой от воздействия атмосфе-

ры:

1 – сталеразливочный ковш; 2 – шиберный за-

твор; 3 – соединительный стакан; 4 – погружная защитная труба; 5 – промежуточный ковш; 6 –

защитные шлакообразующие смеси; 7 – кристал-

лизатор; 8 – погружаной стакан; 9 – стопор

233

Для защиты поверхности металла в кристаллизаторе могут также быть использованы жидкие растительные и синтетические смазки (хлопковое масло,

жидкий парафин, триэтиленгликоль, триэтаноламин и др.). Газообразные про-

дукты сгорания и испарения жидких смазок создают обновляемую атмосферу в верхней части кристаллизатора, что препятствует образованию оксидов на по-

верхности 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. Меха-

низм возвратно-поступательного движения кристаллизатора и подачи смазки включают одновременно с началом вытягивания слитка.

Когда затравка выходит из тянущей клети, ее отделяют и убирают с тех-

нологической оси машины.

В ходе разливки металла поддерживают постоянным уровень его в про-

межуточном 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 темпера-

тура поверхности 900 – 1250оС.

Чтобы уменьшить вероятность прорыва металла при возникновении тре-

щин 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.

234

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 по-

верхностных трещин. Расход воды уменьшают по мере удаления отливаемой заготовки от кристаллизатора. Его выбирают таким, чтобы температура по-

верхности слитка не превышала 800 – 1000оС.

Полностью затвердевшая в зоне вторичного охлаждения заготовка про-

ходит через тянущую клеть, после чего ее режут на мерные длины при помощи устройств газокислородной или механической резки. Отлитые на МНЛЗ заго-

товки 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 – 20оС при отливке слябовых заготовок, а при отливке сортовых заготовок и блюмов – на 5 – 50оС.

По результатам измерений корректируют скорость разливки и режим вторично-

го 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 охлажде-

ния 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.

20.5 Разливка стали методом плавка на плавку

На подготовку МНЛЗ к разливке металла расходуется много времени.

Для его экономии, повышения производительности МНЛЗ и выхода годного

235

металла плавки стали одной марки можно разливать одна на одну. Такой спо-

соб работы называют разливкой методом «плавка на плавку».

При разливке методом плавка на плавку металл предыдущей плавки пол-

ностью сливают в промежуточный ковш, после чего во время замены сталераз-

ливочного ковша разливка ведут из промежуточного ковша. При этом скорость разливки уменьшают и уменьшают расход воды для вторичного охлаждения.

Перед началом разливки следующей плавки в промежуточном ковше остается некоторое количество металла. По мере того, как промежуточный ковш напол-

няется до рабочего уровня, скорость разливки увеличивают до нормальной.

Одновременно устанавливают заданный уровень расхода воды в зоне вторич-

ного охлаждения.

20.6 Дефекты непрерывнолитых заготовок

Дефекты непрерывнолитой заготовки подразделяют на дефекты геомет-

рической формы, дефекты поверхности и внутренние дефекты.

Наиболее распространенными дефектами геометрической формы заго-

товки являются ромбичность, при наличии которой профиль поперечного сече-

ния заготовки имеет форму ромба, и раздутие (выпуклость) – бочкообразность поперечного сечения.

К дефектам поверхности заготовки относятся: продольные угловые тре-

щины, поперечные трещины, поры, следы качания кристаллизатора, загрязне-

ния на поверхности заготовок, паукообразные трещины, трещины угловые и перпендикулярные граням.

Внутренними дефектами непрерывнолитых заготовок являются: осевая пористость, осевые трещины, деформационные трещины, осевая химическая неоднородность и точечная необнородность.

Основные виды поверхностных и внутренних дефектов, которые встре-

чаются в непрерывнолитых заготовках, представлены на рисунке 20.9.

236

Рисунок 20.9 – Схематическое представление основных видов дефектов непре-

рывнолитой заготовки:

1 – продольные угловые трещины; 2 – поперечные трещины; 3 – поры; 4 – сле-

ды качания кристаллизатора; 5 – загрязнения на поверхности заготовки; 6 –

паукообразные трещины; 7 – осевая пористость; 8 – осевая химическая неодно-

родность; 9 – осевые трещины; 10 – трещины угловые и перпендикулярные граням; 11 – деформационные трещины; 12 – точечная неоднородность

20.7 Основные преимущества разливки стали на МНЛЗ

Непрерывная разливка стали имеет следующие основные преимущества в сравнении с разливкой в изложницы:

∙существенно увеличивается выход годного металла. Так для спокойной стали1 получение слябов и блюмов путем непрерывной разливки вместо разливки в изложницы с последующей прокаткой обеспечивает повыше-

ние выхода годного на 10 – 15%. Это объясняется тем, что при прокатке

1 Непрерывным способом разливают преимущественно спокойную сталь. При разливке кипящей стали с большой скоростью трудно получить достаточную толщину плотной корки слитка. Кроме того, при малых обжатиях заготовки на листо- и сортопрокатных станах сотовые пузыри могут не завариваться.

237

головная часть каждого слитка (13 – 20%) идет в обрезь из-за наличия усадочной раковины. При непрерывной разливке усадочная раковина об-

разуется один раз на заключительном этапе разливки заготовки;

∙отпадает необходимость в наличии на предприятии мощных обжимных станов (блюмингов и слябингов), уменьшаются энергетические затраты,

потребность в рабочей силе и др;

∙улучшается качество металла в результате уменьшения химической не-

однородности при быстром затвердевании заготовок малого сечения;

∙улучшаются условия труда и резко сокращается количество ручного тру-

да при разливке стали;

∙возникают условия для автоматизации разливки металла.