10. Наведіть основні типи мблз, їх переваги та недоліки

Конструкционное оформление МНЛЗ постоянно развивается и совершенствуется в течение всего периода их применения в промышленности. Основные конструктивные и технологические решения обычно направлены на повышение производительности МНЛЗ, ее компактности, обеспечение высокого качества заготовки, снижение трудоемкости процесса, уменьшение энергозатрат и повышение обеспеченности автоматическими системами управления. Наиболее важными вопросами при этом являются рациональная конфигурация, расположение и протяженность главной технологической оси, профиль поперечного сечения заготовки, совмещение дискретного характера подачи стали от плавильного агрегата с непрерывной работой МНЛЗ и т.п.

Первоначально (50-е и 60-е годы прошлого столетия) МНЛЗ имели вертикальную архитектуру (вертикальная мнлз) , включая участок порезки заготовки на мерные длины.

Преимущества таких МНЛЗ заключаются в том, что все процессы формирования заготовки происходят в вертикальной плоскости (так же, как и у слитка). Это обеспечивает получение высокого качества внутренней структуры заготовки и упрощает конструкцию машины в целом.

Между тем вертикальные МНЛЗ имеют достаточно серьезные ограничения по скорости разливки, поскольку ее повышение предполагает увеличение технологической длины машины и существенное удорожание оборудования. Однако развитие кислородно-конвертерного процесса, бурно происходившее именно в 60-е и 70-е годы прошлого века, обусловило существенное увеличение удельной производительности конвертеров как за счет уменьшения цикла плавки, так и за счет повышения ее массы. Это обусловило тот факт, что более поздние конструкции вертикальных МНЛЗ предусматривали загиб заготовки после ее затвердевания и порезку заготовки при ее расположении в горизонтальной плоскости. Загиб заготовки при этом осуществлялся как по одноточечной, так и по многоточечной схемам. В настоящее время вертикальные МНЛЗ используются довольно редко и в основном для получения высококачественного блюма и сляба.

МНЛЗ радиального типа. Конструктивной особенностью таких машин является наличие кристаллизатора определенного радиуса, что обеспечивает получение радиальной технологической линии. После затвердевания заготовки осуществляется ее разгиб и выдача готовой заготовки на холодильник в горизонтальной плоскости.

Преимущества радиальных МНЛЗ перед вертикальными заключаются в том, что металлургическая длина машины при том же ферростатическом давлении увеличивается примерно в 1,5 раза, вследствие чего уменьшается высота машины, возрастает скорость разливки и производительность агрегата. Недостатки таких МНЛЗ относятся, главным образом, к качеству заготовки, которое, как правило, несколько ниже, чем у заготовок, отлитых на вертикальной машине. Это объясняется всплытием неметаллических включений в кристаллизатор к стенке малого радиуса и возможным появлением внутренних трещин, возникающих при разгибе заготовки. Последний недостаток в значительной степени устраняется путем применения системы многоточечного разгиба. В настоящее время радиальные МНЛЗ используются преимущественно для получения сортовой и блюмовой заготовки.

Развитием концепции высокопроизводительных МНЛЗ следует считать так называемые криволинейные МНЛЗ с радиальным и вертикальным кристаллизатором

Криволинейные МНЛЗ с радиальным кристаллизатором имеют кристаллизатор и часть зоны вторичного охлаждения с постоянной кривизной (базовый радиус) и участок переменной кривизны, где происходит плавное выпрямление заготовки с жидкой сердцевиной. Такие машины при такой же общей высоте как вертикальные или радиальные могут иметь значительно большую технологическую длину (до 40 м) и, соответственно, более высокую производительность.

Криволинейные МНЛЗ с вертикальным кристаллизатором имеют небольшой вертикальный участок (длиной 1,5-2,5 м), расположенный в зоне вторичного охлаждения (ЗВО) непосредственно под кристаллизатором, а затем участок многоточечного загиба заготовки, переходящий в радиальный участок с базовым радиусом, аналогичным как у радиальных машин. Выпрямление заготовки осуществляется после ее полного или частичного затвердевания по многоточечной схеме. Такая схема позволяет обеспечить наиболее благоприятные условия для формирования заготовки в начальный период затвердевания, в том числе для всплытия неметаллических включений.

Загиб затвердевающей заготовки осуществляется, как правило, в 5-8 и более точках, что предотвращает возможность образования трещин и прорывов металла в твердой корочке. Последующие участки криволинейной МНЛЗ в целом аналогичны дизайну радиальных МНЛЗ.

Основные преимущества криволинейных МНЛЗ находятся в плоскости повышения качества заготовки (в первую очередь, поверхностных и подповерхностных слоев) и увеличения компактности машины. Между тем, определенным недостатком таких МНЛЗ является повышение требований к точности настройки роликов ЗВО и технологической линии в целом.

Наиболее важными функциональными моментами при этом являются зона загиба и разгиба заготовки, где жестко регламентируется величина деформации твердой корочки. Наибольшее применение криволинейные машины получили при разливке слябовой заготовки.

На рубеже тысячелетий в сталелитейной практике появились первые промышленные МНЛЗ для прямого получения листа, в которых удается исключить из технологической схемы цикл горячей прокатки заготовки. В агрегатах прямой отливки тонкого листа кристаллизатор состоит из двух валков, расположенных непосредственно под промковшом и вращающихся в противоположных направлениях. Жидкая сталь при разливке поступает в пространство между валками и при контакте с поверхностью валков кристаллизуется, образуя корочки, которые двигаются вместе с поверхностью и выходят из валков в форме листа.

Технологическая схема получения тонкого листа с применением двухвалковых МНЛЗ имеет огромный потенциал в части экономии энергетических ресурсов (в 8 – 10 раз), снижения потерь с окалиной (в 40 – 50 раз), повышения производительности работы персонала (в 5 – 10 раз), снижения выбросов парникового газа (в 10 – 20 раз) при существенном снижении затрат на капитальное строительство, что обеспечивает экономическую мотивацию в части его дальнейшего развития и совершенствования.

В металлургической практике известны также МНЛЗ, технологическая линия которых расположена горизонтально. Горизонтальные МНЛЗ представляются весьма перспективными в части снижения затрат на строительство машины. Они компактны и их удобно размещать в действующих цехах. При этом нет необходимости увеличивать высоту здания или формировать глубокий колодец. Однако достаточно очевидным представляется и тот факт, что качество заготовки при этом будет значительно ниже, вследствие того, что неметаллические включения и пузырьки газа будут всплывать к верхней грани. Такая физическая неоднородность существенно снижает кондиции продукции из заготовки. Кроме того, до настоящего времени на практике не решены полностью вопросы успешного совмещения работы металлоприемника и кристаллизатора (для условий разливки стали). Поэтому в черной металлургии такие МНЛЗ практически не используются.