2.8. Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок

Для устранения недостатков разливки в изложницы применяют метод непрерывной разливки стали с помощью специальных машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), впервые применённых в промышленности Германии в 1933 г. Суть метода непрерывной разливки состоит в том, что непрерывная, равномерно вытекающая из ковша или непосредственно из плавильного агрегата струя жидкого металла кристаллизуется и превращается в специальной машине в также непрерывный равномерно движущийся слиток-заготовку. В настоящее время доля непрерывной разливки стали в металлургии развитых стран превышает 90%.

б) а) Рис. 2.10. Устройство машины непрерывного литья заготовок: 1 – ковш; 2 – промежуточное разливочное устройство; 3 – кристаллизатор; 4 – сливная труба; 5 – водонапорная труба; 6 – тянущий валок; 7 – водная форсунка; 8 – газовый резак; 9 – вакуумная камера

Машина непрерывного литья заготовок (рис. 2.10-а) работает следующим образом. Из ковша 1 или непосредственно из плавильного агрегата непрерывно подают жидкую сталь в промежуточное разливочное устройство 2, откуда она попадает в кристаллизатор 3. При запуске машины отверстие кристаллизатора закрывают специальной затравкой, нижний конец которой захвачен верхними тянущими валками 6. Жидкая сталь, попадая на затравку, сваривается с ней и начинает вытягиваться валками, после чего процесс идёт уже непрерывно.

Кристаллизатор представляет собой водоохлаждаемую изложницу (имеющую любую требуемую форму поперечного сечения, в основном квадратную, прямоугольную, круглую), в которой непрерывно поступающий металл начинает интенсивно охлаждаться и частично затвердевает, образую твёрдую поверхностную корку, утолщающуюся по мере его продвижения вниз. На выходе из кристаллизатора 3 движущаяся корка с заключённой внутри жидкой сердцевиной захватывается тянущими валками 6, в результате чего образующийся слиток начинает вытягиваться из кристаллизатора с определённой скоростью порядка 0,3…10 м/мин. Эта скорость зависит от геометрии и размеров получаемого поперечного сечения, температуры и теплофизических свойств разливаемого металла, условий охлаждения. Например, стальные слитки с прямоугольным поперечным сечением 150500 мм вытягивают со скорость 15 мм/с. При движении в тянущих валках выполняется вторичное охлаждение застывающего слитка с помощью воды, подаваемой форсункой 7. В результате этого в процессе дальнейшего движения постепенно происходит полное застывание металла в сердцевине слитка.

Затвердевший слиток попадает в зону резки, где его разрезают газовым резаком 8 на мерные заготовки требуемой длины. В процессе отрезки газовый резак движется с той же скоростью v_c, что и подаваемый слиток, а после отрезки возвращается на исходную позицию.

Вследствие непрерывного питания жидким металлом и направленного затвердевания слитки непрерывной разливки, в отличие от получаемых в изложницах, имеют плотное строение и мелкозернистую структуру, одинаковые по всей длине (т.е. без ликвации по длине слитка), в них отсутствуют усадочные раковины. Выход годного металла достигает 96–98% массы разливаемой стали. Слитки можно разрезать на куски практически любой требуемой длины. Помимо этого, непрерывная разливка позволяет значительно снизить затраты энергии и полностью автоматизировать производство.