Основные узлы мнлз

Лекция №8 Основные узлы мнлз

Промежуточный ковш, снабженный одним (или не­сколькими) стаканом со стопором, обеспечивает постоянный по ходу разливки и небольшой напор струи металла, поступающего в кри­сталлизатор (за счет поддержания в ковше постоянного уровня металла высотой 0,6—1,2 м), регулирование стопором скорости по­дачи металла в кристаллизатор, подачу металла в несколько кри­сталлизаторов на многоручьевых МНЛЗ, разливку по методу «плавка на плавку» (запас металла в промежуточном ковше позволяет про­должать разливку в периоды, когда опорожненный сталеразливочный ковш заменяют новым). Для снижения теплопотерь ковши на­крывают футерованными крышками, а до начала разливки футе­ровку прогревают до температуры 900—1100 "С.

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. Охлаждение кристаллизатора производится очищенной водой. 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. Наиболее широкое распространение получили сборные кристаллизаторы, состоящие из четырех медных рабочих стенок, каждая из которых крепится шпильками к жесткой стальной плите (рис.). 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 составляет 100—150 больше­грузных плавок.

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.

Рекомендуемые материалы

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.

Затравка предназначена для вытягивания первых метров отливаемого слитка. На вертикальных и горизонтальных машинах затравка представляет собой металлическую штангу, а на машинах с криволинейной осью она выполнена из шарнирно соединенных звеньев. Затравка снабжена головкой, в которой имеется углубление в виде «ласточкиного хвоста» или Г-образной формы (рис.); сечение головки затравки соответствует сечению отливаемого слитка. Перед началом разливки затравку вводят в кристаллизатор и ее головка образует временное дно, а низ затравки находится в тяну­щих валках. Заливаемый в кристаллизатор металл застывает в углуб­лении головки, обеспечивая сцепление затравки со слитком. При включении тянущих валков затравка начинает двигаться вниз и тянет за собой слиток. После выхода затравки из тянущих валков ее отделяют от слитка.

Затравка в кристаллизаторе перед началом разливки: а — с головкой типа «ла­сточкин хвост»; б — с Г-образной го­ловкой; 1 — затравка; 2 — головка за­травки; 3 — кристаллизатор

Вторичное охлаждение. Длина зоны вторичного охлаждения должна быть примерно равна глубине лунки жидкого металла в движущемся слитке и обычно составляет 80—100 % этой глубины. Вторичное охлаждение наиболее часто выполняют в виде системы форсунок, подающих на поверхность слитка распылен­ную воду. Применяют форсунки, распыливающие воду за счет дав­ления, и форсунки с распылением воды сжатым воздухом. Вторая конструкция обеспечивает распыление до более мелких капель, что повышает равномерность охлаждения.

Форсунки располагают между опорными роликами (рис.) 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.

Секция вторичного охлаждения криволинейной МНЛЗ;

1 — слиток: 2 — опорный ролик; 3 — фор­сунка: 4 — трубчатый коллектор; 5 — задвижка

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. При чрезмерной интенсивности вторичного охлаж­дения из-за переохлаждения поверхности слитка и возникающих при этом термических напряжений в слитке возникают внутренние и сетчатые поверхностные трещины. При слишком малой интенсив­ности охлаждения недостаточно прочная горячая корка слитка может деформироваться («раздутие» слитка). 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 подачей воды на слиток может составлять до 10—12 м.

В зоне вторичного охлаждения на корочку слитка действует ферростатическое давление столба жидкого металла, в результате чего воз­можно раздутие (выпучивание) по граням слитка. Для предотвра­щения этого в зоне вторичного охлаждения устанавливают рамы с поддерживающими роликами.

В машинах для отливки слит­ков квадратного или близкого к квадрату прямоугольного сечения опорные устройства расположены со всех четырех сторон слитка; при отливке плоских слитков — вдоль двух широких граней слитка. У узких торцевых граней ролики имеются лишь вблизи кристаллизатора. Для удобства замены при ремонтах группы со­седних верхних и нижних роликов объединены в отдельные секции, где в общем каркасе смонтировано от 2 до 7 пар роликов. Ролики, расположенные вблизи кристаллизатора обычно являются неприводными, на участке с постоянным радиусом кривизны лишь некоторые ролики соединены с приводом, а на участке разгибания и выпрямления все или почти все ролики приводные. В связи с тем, что по мере увеличения толщины затвердевающей корки жесткость слитка возрастает, диаметр роликов по мере отдаления от кристал­лизатора увеличивается. Так при отливке слитков толщиной 300 мм диаметр роликов от 150—200 мм у кристаллизатора возрастает до 480—600 мм на горизонтальном участке.

Устройство для резки слитка на куски опре­деленной длины (заготовки) представляет собой газорезку и реже гидравлические ножницы. Газорезка — это подвижная тележка, снабженная газокислородными резаками, которые при резке перемещаются поперек слитка, а сама газорезка при этом движется вместе со слитком. После окончания резки газорезка возвращается в исходное положение, после чего цикл повторяется. Недостатком газовой резки являются потери металла, превращающегося в месте резки в окалину.

Оборудование для быстрой смены ков­шей. Современные МНЛЗ оборудуют поворотными и иногда пере­движными стендами, которые удерживают во время разливки сталеразливочный ковш над промежуточным и обеспечивают быструю замену ковшей при разливке методом «плавка на плавку». Поворот­ный стенд (рис.) имеет располагаемую на основании 1 поворот­ную платформу 2, на которую через ось 6 опирается консоль 7. В подвесках 4 консоли можно установить два ковша; вертикальное перемещение ковша достигают качанием консоли, при этом тяга 3 обеспечивает плоскопараллельное движение подвесок и ковшей.

Технология разливки

В связи с дополнительным охлаждением в промежуточном ковше температура металла, разливаемого на МНЛЗ, должна быть на 20— 40 °С выше температуры металла при сифонной разливке в излож­ницы (90-120 С).

После окончания разливки предыдущей плавки (или серии пла­вок при разливке методом «плавка на плавку») МНЛЗ готовят к сле­дующей разливке. В эту подготовку входят следующие операции: выведение из машины конца отливавшегося слитка; проверка стенок кристаллизатора и его положения относительно оси МНЛЗ; про­верка форсунок вторичного охлаждения и расстояния между роликами и брусьями зоны вторичного охлаждения и тянущих устройств, осмотр прочего оборудования; введение затравки в кристаллизатор и заделка зазора между головкой затравки и кристаллизатором (асбе­стом, глиной).

Вместе с этой лекцией читают "Комбинаторная литература, факториальные перестановки".

Перед началом разливки устанавливают нагретый промежуточ­ный ковш в заданное положение над кристаллизатором, осуществ­ляют подачу воды на кристаллизатор и вторичное охлаждение. Промежуточный ковш наполняют металлом на высоту 0,4—0,6 м и затем, открывая стопор, начинают подавать металл в кристалли­затор. Длительность заполнения кристаллизатора до начала вытягивания слитка должна обеспечить образование достаточно толстой корки затвердевшего металла и ее прочное сцепление с затравкой; для слитков среднего и крупного сечений это время составляет 0,5— 2,0 мин.

По истечении заданного времени при неполностью заполненном кристаллизаторе, включают механизм вытягивания слитка; одно­временно автоматически включается механизм качания кристалли­затора. В течение 1—2 мин скорость вытягивания слитка повышают до заданного значения; в дальнейшем ее стараются поддерживать по­стоянной во избежание образования дефектов в слитке. Скорость разливки подбирают опытным путем, учитывая, что при ее увели­чении возрастает производительность установки, но уменьшается толщина корки слитка па выходе из кристаллизатора Скорость разливки зависит от сечения слитка, марки разливаемой стали, состояния оборудования МНЛЗ, обычно понижаясь при увеличении сечения слитка и степени легированности стали. Для слитков тол­щиной более 150 мм скорость разливки находится в пределах 0,4— 2,0 м/мин, для более мелких слитков достигает 4—8 м/мин,

Металл в кристаллизатор подают либо открытой струей (рис, а), либо «под уровень» с помощью удлиненных составных стаканов, конец которых погружен в металл на глубину 50—100 мм (рис.). По­дачу «под уровень» осуществляют вертикальной (рис., б), либо горизонтальными или наклонными струями (рис., в). Разливка под уровень предотвращает окисление и разбрызгивание струи ме­талла и уменьшает его охлаждение, снижает пораженность слитка поверхностными продольными трещинами. Подачу вертикальными струями применяют при отливке слитков, близких по сечению к кругу или квадрату; подачу через погружаемые стаканы с боковыми отвер­стиями — для  плоских слитков.

При разливке без подачи в кристаллизатор шлаковых смесей на его стенки подают смазку, которая уменьшает трение слитка о стенки, способствуя предотвращению зависания и разрывов корки слитка. В качестве смазки часто используют парафин и рапсовое масло, рас­ход парафина составляет 0,2—0,7 кг/т стали. При сгорании смазки создается восстановительная атмосфера, что уменьшает окисление поверхности металла; для зашиты от окисления в кристаллизаторе и вокруг струи создают защитную атмосферу путем подачи аргона, азота, природного газа, пропана.

При разливке через погружаемые стаканы поверхность металла в кристаллизаторе защищают от охлаждения, окисления и возмож­ного образования заворотов окисленной корки шлаковыми покры­тиями. В кристаллизатор вводят шлаковые смеси, которые, сопри­касаясь с жидким металлом, расплавляются, образуя слой жидкого шлака. Состав смесей отличается разнообразием, в них могут вхо­дить CaO, Si0₂, A1₂0₃, Na₂O, K₂O, СаР₂, MgO, иногда 20—30 % порошкообразного графита Смеси должны быть легкоплавкими с температурой плавления 1050—1300 ^СС. Иногда применяют экзотермические смеси, при сгорании которых формируется жидкий шлак. При разливке со шлаковым покрытием смазку в кристаллизатор не подают; роль смазки выполняет тонкий слой шлака, налипающего на стенки кристаллизатора.

При подаче металла в кристаллизатор нельзя допускать переры­вов струи и резкого изменения количества подаваемого металла. Перерыв струи ведет к образованию спаев (поясов) на слитке. Изме­нение расхода металла вызывает колебания уровня металла в кри­сталлизаторе и появление ужимин на поверхности слитка.