Формирования заготовки при непрерывном литье цветных металлов в горизонтальный кристаллизатор

Алан-э-Дейл       11.06.2022 г.

Сырьё для производства алюминия. Схема эл. Получения алюминия.

Алюминий
обладает рядом ценных свойств:

1.
небольшая плотность ρ=2,7г/см3

2.
высокая теплопроводность и электропроводность
(уступает серебру и меди)

3.
хорошей пластичностью

4.достаточной
механической прочностью

В
расплавленном состоянии (tпл
Al=660°С)
алюминий жидкотекучь и хорошо заполняет
полостьлитейной
формы, а в твёрдом состоянии он хорошо
деформируется и легко поддаётся резанью,
пайке и сварке.

Наиболее
широко алюминий используется в виде
деформируемых сплавов дюралюминия
содержащих 3,4-4% Сu,
до 0,5% Mg,
до 0,5% Mn
и не более
0,8% Fe
и 0,8% Si.

σв-предел
прочности составляет 320÷400 МПа

δ-относительное
удлинение составляет 18÷24%

γ=2,85
г/см3,

НВ-твёрдость
составляет 900÷1000 МПа

Дюралюминий
по прочности не уступает некоторым
маркам стали, но легче её почти в 3 раза,
поэтому такие сплавы используются на
транспорте, в строительстве, авиастроении
и ракетостроении. Среди литейных сплавов
на основе алюминия наиболее распространены
силумины Al-Si-Cu-Mg-Mn
(Ni,Ti,Zr)
при низком содержании Fe(не
более 0,3%) .После термической обработки
прочность силуминов может достигать
400 МПа, δ=5÷7% и НВ-800÷1000 MПа.

Литейные
алюминиевые сплавы используют в
тракторостроении и машиностроении(поддоны,
картеры) приборостроении и пищевой
промышленности(бидоны, фляги, тарелки).
По общему производству алюминий занимает
2-е место после Fe.
По распространению в земной коре алюминий
занимает 3-е место и его доля составляет
7,45% от массы земной коры.

Al2O3-корунд Al(OH)3-гиббсит AlOOH-биллин

3Al2O3*2SiO2-мулит

(Na,K)2O*Al2O3*2SiO2-нефелин

Al2O3*2SiO2*2H2O-каолин

К
алюминиевым рудам относят бокситы,
нефелины, алуниты и каолины. Наибольшее
применение имеют бокситы, в состав
которых входят до 40 элементов. Бокситы
содержат:28÷70% Al2O3,
SiO2-0,5÷20%,
FeO-2÷50%
и TiO2-0,01÷10% Восстановление
алюминия углеродом связано с большими
трудностями, главное из которых – это
высокая температура t=2100°С.
При этом образуется не алюминий, а карбид
алюминия. Поэтому алюминий получают
электролизом. Особенность электролиза
состоит в том, что его ведут не из водного
раствора, а из расплава. Из водного
раствора алюминий выделить не удаётся,
т.к. на катоде первым осаждается водород
с более высоким положительным потенциалом
по сравнению алюминием. При этом
образуется гидрат оксида алюминия и
чистый алюминий не выделяется. Электролиз
алюминия включает 4 самостоятельных
производства:

  1. производство
    химически чистого оксида алюминия

  2. производство
    фтористых солей и криолита

  3. производство
    угольных блоков и электродов

  4. сам
    процесс электролиза Для получения
    1 тонны алюминия необходимо израсходовать
    примерно 2 тонны Al2O3
    или
    6 тонн боксита, 100 кг фтористых солей и
    криолита и примерно 700 кг угольных
    блоков и электродов. Электролитический
    способ получения алюминия требует
    больших затрат электроэнергии до20000
    кВт/ч на 1 тонну алюминия.

Литье по замораживаемым ртутным моделям

Еще один вид литья выполняют по замораживаемым ртутным моделям. По сути, этот вид повторяет технологию литья по восковым моделям. Но есть и некоторые отличия. Так, ртуть обладает меньшим объемным расширением, чем воск 3,4% против 9%.Ртутные модели применяют для работы с титаном, особо прочными сталями и некоторыми цветными металлами. Такой вид литья позволяет получать отливки диаметром порядка одного метра и весом до 140 кг. Порядок производства формы по ртутной модели включает в себя:

Ртуть

  1. Заливку ртути, в форму, изготовленную из стали. Такая форма собирается из двух частей и плиты их разделяющей. Такой подход позволяет получить модель по частям.
  2. После того как ртуть заполнила форму, ее погружают в смесь, состоящую из сухого льда и ацетона. Температура смеси составляет -73 °C. Погружение должно происходить с небольшой скоростью. Это позволяет не допустить образование пустот, заполнить все углубления и точно повторить все очертания модели.
  3. По окончании процесса заморозки, разделяющую плиту удаляют и модель становиться одним целым.
  4. Формирование литниковой системы и ее присоединение к полученной модели.
  5. Полученную модель погружают в раствор керамики. Так, происходит получение начального слоя оболочки формы.
  6. По мере просыхания первого слоя комплект погружают в керамический раствор более высокой плотности. Так получают второй слой. Для получения следующих слоев эту операцию необходимо выполнить несколько раз.
  7. После того как форма готова из нее удаляют ртуть. Для этого в форму заливают этот же материал, но имеющим комнатную температуру.
  8. Готовая форма должна быть помещена в печь, разогретую до 1010 °C и находится там, в течение двух часов. За это время из нее будут удалены летучие составляющие. После термической обработки форму охлаждают на воздухе.

Процесс литья в формы

Перед тем как заливать металлический расплав в такие формы, ее необходимо подогреть. Заливку такой формы выполняют в вакууме. Это обусловлено тем, в ней остаются пары ртути небезопасные для человека.

Использование такого вида литья позволяет получать отливки с небольшой толщиной стен.

Конструкции машин непрерывного литья (МНЛЗ)

Применение таких машин для литья цветных металлов в последние годы расширяются. На рисунки 3 показана схема вертикальной МНЛЗ для непрерывной отливки вайербасов из бескислородной меди. МНЛЗ входит в состав плавильно литейного комплекса, включающего индукционную печь ИЛК-16, миксер, МНЛЗ и участок резки и штабелирования вайербасов.

Рисунок 3 – Схема вертикальной двухручьевой МНЛЗ для отливки ватербасов

На двухручьевой МНЛЗ отливают слитки круглого (диаметром 90-105 мм) или квадратного сечений (размером от 90 х 90 до 105 х 105 мм). Над кристаллизаторами 3 установлена распределительная коробка 1, в которую из миксера поступает жидкая медь, далее она через два стопорных устройства 2 подается в кристаллизаторы, снабженные механизмами качания.

Каждый кристаллизатор имеет независимую от другого раму качания 4, колеблющуюся от кулачкового механизма 13 с приводом 12. Вниз по направлению перемещения слитка кристаллизатор движется со скоростью разливки, вверх — со скоростью в 2-3 раза больше; амплитуда качания составляет 11,5 мм. Частоту возвратнопоступательного перемещения кристаллизатора можно изменять в зависимости от скорости литья.

Дальнейшее охлаждение слитков 15 осуществляется в системе вторичного охлаждения 5, состоящего из форсунок 11 и сборников воды 10.

Тянущая клеть каждого ручья состоит из корпуса 7, валков 6, механизма 9 их прижатия к слитку и привода 14 вращения валков. Концевые опоры валков 6 крепятся на поворотных рычагах 8, шарнирно закрепленных в корпусе клети. Пружинное устройство 9, воздействуя на верх рычагов прижимает их с валками к слитку.

Скорость вытягивания изменяется в пределах 0,2-0,9 м/мин. Ниже тянущей клети движущий слиток разрезают дисковой пилой, движущейся во время резки вместе со слитком. Отрезанные заготовки с помощью корзины-кантователя поворачивают на 90° и укладывают на рольганг, который транспортирует их к участку резки на вайербасы.

Подобная линия обеспечивает производительность около 7 т/ч.

На рисунки 4 показана МНЛЗ, у которой кристаллизатор 4 вмонтирован в дно миксера 1, образуя с ним одно целое. Кристаллизатор водоохлаждаемый, рабочие стенки 3 изготовлены из графита. Для регулирования подачи металла в кристаллизатор служит стопорное устройство 2.

Рисунок 4 – Схема МНЛЗ с кристаллизатором, вмонтированным в дно миксера

После выхода из кристаллизатора слиток охлаждают душирующим устройством 5, сбегающая со слитка вода собирается в водосборнике 6. Тянущее устройство (клеть) состоит из двух-трех пар валков 7, часть которых является тянущими, а остальные — направляющими. Прижатие валков к слитку осуществляется гидравлическим или пружинно-винтовым устройством.

После тянущей клети расположен механизм резки, состоящий из дисковой пилы 9 и гидрозахвата 8, который обеспечивает сцепление механизма резки со слитком и их синхронное движение во время разрезания слитка. Отрезанную заготовку 10 с помощью самоходной тележки 11 перемещают от оси слитка и далее захватом 12 передают на последующую обработку.

Преимущества МНЛЗ перед разливкой в изложницу

По сравнению с прежним методом разливки стали в изложницу при непрерывной разливке можно сократить не только время за счёт исключения некоторых операций, но и капиталовложения (например, на сооружение обжимных станов). Непрерывная разливка обеспечивает значительную экономию металла вследствие уменьшения обрези и энергии, которая тратилась на подогрев слитка в нагревательных колодцах. Исключение нагревательных колодцев позволило в значительной степени избавиться от загрязнения атмосферы. По ряду других показателей: качеству металлопродукции, возможности механизации и автоматизации, улучшению условий труда непрерывная разливка также эффективнее традиционных способов. Но непрерывная разливка имеет и отрицательные стороны. Стали некоторых марок, например кипящие, нельзя разливать по этому методу, малые объёмы разливки сталей различных марок повышают их себестоимость, неожиданные поломки оказывают большое влияние на снижение общей производительности.

Принцип действия

Жидкая сталь непрерывно заливается в водоохлаждаемую форму, называемую кристаллизатором. Перед началом заливки в кристаллизатор вводится специальное устройство с замковым захватом («затравка»), как дно для первой порции металла. После затвердевания металла затравка вытягивается из кристаллизатора, увлекая за собой формирующийся слиток. Поступление жидкого металла продолжается и слиток непрерывно наращивается. В кристаллизаторе затвердевают лишь поверхностные слои металла, образуя твёрдую оболочку слитка, сохраняющего жидкую фазу по центральной оси. Поэтому за кристаллизатором располагают зону вторичного охлаждения, называемую также второй зоной кристаллизации. В этой зоне в результате форсированного поверхностного охлаждения заготовка затвердевает по всему сечению. Этот процесс слиткообразования является способом получения слитков неограниченной длины. В этом случае по сравнению с разливкой в изложницы резко уменьшаются потери металла на обрезку концов слитков, которые, например, при литье спокойной стали составляют 15—25 %. Кроме того, благодаря непрерывности литья и кристаллизации, достигается полная равномерность структуры слитка по всей его длине.

Во время кристаллизации формирующийся слиток металла постоянно перемещается вверх-вниз относительно кристаллизатора посредством небольших цилиндров, расположенных в ручье. Это позволяет уменьшить количество трещин — дефектов. Вокруг каждого ручья создаётся сильное электромагнитное поле, которое позволяет формировать надлежащую кристаллическую структуру заготовки.

Основными производителями непрерывнолитых слябов в мире являются Япония, США, КНР, Германия, Корея и Россия. На их долю приходится более двух третей мирового объёма производства слябов. Сейчас (2013 г.) в мире насчитывается чуть более 650 слябовых МНЛЗ с общим числом ручьёв свыше 850 единиц.

Оборудование и процесс

Карусельный механизм смены ковша над промежуточным ковшом. На каждой стороне карусели вес до 200 тонн


Схема установки непрерывного литья. 1 — Ковш подачи жидкого металла. 2 — Промежуточный ковш. 3 — Кристаллизатор. 4 — Заслонка. 5 — Стопор. 6 — Зона кристаллизации. 7 — Тянущие ролики. 8 — Зона начала кристаллизации. 9 — Подача охлаждающей воды.

МНЛЗ включает в себя в том числе сталеразливочный 1 и промежуточный 2 ковши, водоохлаждаемый кристаллизатор 3, систему вторичного охлаждения, устройства для вытягивания заготовки из криталлизатора, оборудования для резки и перемещения слитка.

После выпуска металла из сталеплавильного агрегата, доводки сплава по химическому составу и температуре на агрегате ковш-печь (АКП), сталеразливочный ковш перемещается литейным краном на поворотный стенд МНЛЗ. Поворотный стенд — вращающаяся конструкция с двумя позициями для установки ковшей. После опустошения сталеразливочного ковша в промежуточный ковш в процессе разливки, стенд поворачивается на 180° и полный, ранее установленный ковш переводится в позицию разливки в промежуточный ковш. Одновременно опустошённый ковш заменяется полным. Таким образом обеспечивается наличие расплавленного металла в промежуточном ковше.

После открытия шибера ковша 1 жидкий металл начинает поступать в промежуточный ковш 2. Промежуточный ковш является своего рода буфером между сталеразливочным ковшом и кристаллизатором 3. Уровень металла перед стопором разливки регулируется заслонкой 4. После открытия стопора 5 (стопорный механизм позволяет плавно регулировать поток металла в кристаллизатор, поддерживая в нём постоянный уровень) из промежуточного ковша металл поступает в кристаллизатор. Кристаллизатор представляет собой водоохлаждаемую конструкцию, которая при помощи сервоклапана совершает вертикальные колебания, для предотвращения застывания металла на стенках кристаллизатора и предотвращения образования трещин.

В зависимости от конструкции МНЛЗ размеры кристаллизатора могут варьироваться. В кристаллизаторе происходит застывание стенок формируемого слитка (например, сляба). Далее, под воздействием тянущих роликов 7 сляб попадает в зону вторичного охлаждения (криволинейный участок ручья), где на металл через форсунки разбрызгивается вода. После выхода непрерывной заготовки на горизонтальный участок роликового ручья, её разрезают на куски (резка кислородным газовым резаком, дисковой пилой или ножницами). Газовый резак и пила работают по «летающему» принципу, — в процессе резания перемещается со скоростью, равной скорости движения заготовки, после завершения резания — быстро перемещается в исходную позицию начала резания для выполнения следующей фазы цикла резания. Некоторые установки непрерывной разливки не имеют непрерывно действующих режущих устройств, в таких установках дальнейшая обработка непрерывной заготовки совмещается с последующей обработкой, например, установками волочения проволоки, либо, при небольших размерах сечения (10—30 мм), сворачивается в бухты для последующей переработки.

Нержавеющее литье

Коррозионно-стойкие стали – это такой вид  материала, в состав, которого входит некоторое количество легирующих элементов, придающие ей стойкость к воздействию коррозии, возникающей и от влаги, и от различных химических веществ.

Основную роль в придании коррозионной стойкости стали играет хром. Именно от его реакции с окружающей средой зависит образование защитной пленки, которая защищает металл от коррозии. Контроль над правильностью пропорций компонентов нержавеющей стали осуществляется еще на стадии подготовки к плавке. Нержавеющее литье отличается качеством поверхности, это тоже является важным фактором повышения стойкости стали к воздействию коррозии.

Вторичное охлаждение

При литье тяжелых цветных металлов и сплавов преимущественно применяют систему однопоясного струйного охлаждения с подачей на слиток воды, выходящей из кристаллизатора. Иногда осуществляют дополнительное вторичное охлаждение из прикрепленного к кристаллизатору спрейера 7 (рисунок 7, а) с отверстиями 8 для выхода воды.

Реже применяют рассредоточенное вторичное охлаждение из спрейеров, расположенных в несколько рядов по высоте слитка или мягкое рассредоточенное охлаждение из форсунок (водяное и водовоздушное). Рассредоточенное вторичное охлаждение необходимо, в частности, длягорячеломких и закаливающихся сплавов, для специальной латуни и бронз с алюминием, железом и никелем.

Строение слитка спокойной и кипящей стали.

Кипящая
сталь раскислена не полностью, поэтому
она кипит в процессе разливки и при
дальнейшем затвердевании слитка. Для
уменьшения неоднородности стали
стараются прекратить процесс вскоре
после заполнения изложницы. Для этих
целей используют механическое или
химическое закупоривание. При механическом
закупоривании изложницу накрывают
массивной металлической крышкой, а при
химическом закисляют сталь в верхней
части изложницы алюминием. Значительная
часть пузырьков СО, выделяющихся при
кипении, остаются в слитке и в дальнейшем
завариваются при прокатке.

  1. Плотная
    наружная кромка.

  2. Зона
    сотовых пузырей .

  3. Промежуточная
    плотная зона.

  4. Зона
    округлых пузырей.

  5. Срединная
    часть слитка.

Подобный
характер строения слитка определяется
условиями и интенсивностью газовыделения
при его затвердевании.

Усовершенствования

С начала 2000-х годов наблюдается тенденция к созданию блюмовых МНЛЗ с уменьшением толщины до 180—240 мм. При этом более активно используется электромагнитное перемешивание жидкой сердцевины, «мягкое обжатие», что в совокупности приводит к уменьшению осевой ликвации и пористости. Так, например, в 2006 г. введена в эксплуатацию пятиручьевая МНЛЗ для получения круглой заготовки диаметром 150, 340, 360, 400 мм на Таганрогском металлургическом заводе. Каждый ручей оборудован установкой электромагнитного перемешивания в кристаллизаторе.

Также наблюдается тенденция к созданию комбинированных МНЛЗ, которые позволяют разливать различные сечения блюмов, а также круглых заготовок. Примером такого подхода может служить четырёхручьевая радиальная МНЛЗ—1 Нижнетагильского металлургического комбината, введенная в эксплуатацию в 1995 г. На этой машине разливается круглая заготовка диаметром 430 мм или блюм сечением 300×360 мм.

Для сортовых МНЛЗ (квадрат 100—160 мм) резко повысилась скорость и на сортовых машинах. Этому предшествовала разработка ряда новых технических и технологических решений и, прежде всего, модернизация конструкции кристаллизатора и обеспечение возможности разливки металла длинными сериями. В результате удельная производительность одного ручья возросла примерно в 3—3,5 раза и составила порядка 200-тыс. т в год при скорости разливки 4,5—6,6 м/мин. Наиболее часто для сортовой заготовки применяются 4—6 ручьевые МНЛЗ, что позволяет им работать по совмещенной модульной схеме: сталеплавильный агрегат — агрегат ковш-печь — МНЛЗ.

Инновационные решения по интенсификации электросталеплавильной плавки (менее 60 мин.) и применение агрегатов ковш-печь обусловили в начале 90-х годов XX века целесообразность создания мини-заводов с использованием многоручьевых высокопроизводительных МНЛЗ. Годовое производство такого модуля может достигать 1,0—1,2 млн т стали в год. При этом существенную роль для обеспечения непрерывной разливки длинными сериями играет время разливки заготовок различных сечений.

Кристаллизатор МНЛЗ работает как теплообменник, задача которого состоит в быстром отводе тепла от стали, проходящей через него. К краю кристаллизатора корка отливки начинает утолщаться, при этом изнашивая поверхность кристаллизатора. Кроме того, диффузия меди из кристаллизатора приводит к появлению брака — трещин на поверхности отливок. Во многих случаях износ медной стенки кристаллизатора и захват меди отливкой могут быть предотвращены с помощью нанесения защитных покрытий на нижнюю часть кристаллизатора.
В конце XX века для защиты активно применялись хромовые и никелевые покрытия. Во многих странах они превалируют и сейчас. Никель может наноситься различными способами и толщинами, обладает близким к меди коэффициентом теплопередачи.

В начале XXI века началось активное внедрение технологий газотермического напыления для защиты плит кристаллизаторов МНЛЗ с помощью керамических, металлокерамических покрытий, покрытий из сплавов. Эти покрытия позволяют обеспечить ещё лучшую защиту поверхностей кристаллизатора. Разработаны методы высокоскоростного газопламенного напыления покрытий, которые позволяют нанести металлокерамические материалы с превосходными противоэрозионными характеристиками и хорошей теплопередачей. Газотермические покрытия имеет смысл наносить на всю рабочую поверхность кристаллизатора. Из-за меньшего коэффициента теплопроводности металлокерамических покрытий становится возможным уменьшить и более точно контролировать скорость охлаждения мениска. Такой тип охлаждения часто называют «мягким», и он позволяет обеспечить более равномерное формирование слитка и более равномерный профиль температуры, что позитивно влияет на производительность кристаллизатора и качество литья[источник не указан 853 дня].

Схема процесса и типы МНЛЗ

Схема процесса непрерывного литья заготовок на МНЛЗ вертикального типа показана на рисунке 20.2.

Процесс непрерывной разливки осуществляется следующим образом. Из сталеразливочного ковша металл поступает в промежуточный ковш, предварительно разогретый до 1100 – 1200оС. Из промежуточного ковша сталь поступает в полость кристаллизатора, куда предварительно введена затравка, поперечное сечение которой равно сечению отливаемого слитка (рисунок 20.3).

Верхний конец затравки образует дно кристаллизатора и имеет устройство для сцепления его со слитком («ласточкин хвост»), а нижний находится между роликами тянущей клети. Когда столб металла над затравкой достигает высоты 300 – 400 мм, включают механизм вытягивания заготовки. Одновременно уровень металла доводят до 100 – 120 мм ниже верхней кромки кристаллизатора. При контакте жидкой стали с холодной поверхностью затравки и кристаллизатора на нижней и боковой поверхности слитка образуется затвердевшая корка.

Рисунок 20.2 – Схема непрерывной разливки стали на вертикальной МНЛЗ: 1 – сталеразливочный ковш; 2 – промежуточный ковш; 3 – кристаллизатор; 4 – опорные ролики или брусья; 5 – форсунки; 6 – устройство газокислородной резки; 7 – тянущая клеть; 8 – подъемник; 9 – рольганг

Рисунок 20.3 – Затравка: 1 – кристаллизатор; 2 – головка затравки

Из кристаллизатора слиток с еще жидкой сердцевиной поступает в зону вторичного охлаждения, состоящую из опорных брусьев или роликов и группы форсунок, подающих воду на поверхность заготовки. Ролики зоны вторичного охлаждения предохраняют слиток от вспучивания корки по широким граням, которое может происходить вследствие высокого ферростатического давления столба жидкой стали. В результате интенсивного охлаждения толщина твердой корки слитка быстро увеличивается. Интенсивность охлаждения и скорость вытягивания слитка подбирают такими, чтобы сердцевина его затвердевала раньше, чем слиток достигнет роликов тянущей клети.

Затвердевший слиток с помощью устройств газокислородной или механической резки разрезают на заготовки необходимой длины. При этом во время резки резак автоматически перемещается вниз вместе с отливаемым слитком, а после окончания резки возвращается в исходное положение. Заготовка поступает в корзину кантователя и подается на подъемник. После подъема заготовка по рольгангу выходит из машины и отправляется в прокатный цех.

На первом этапе промышленного использования МНЛЗ применяли, в основном, установки вертикального типа. При получения на таких установках заготовок относительно большой толщины зона полного затвердевания и соответственно участок резки заготовки находятся на большом удалении от кристаллизатора. В результате этого установка должна быть очень высокой (> 40 м) и на такую же высоту необходимо поднимать ковш со сталью. При размещении ковша на небольшой высоте над уровнем пола цеха установку необходимо располагать в глубоких колодцах, а полученные заготовки поднимать наверх.

Как правило, для уменьшения высоты здания и упрощения системы подачи сталеразливочных ковшей к месту разливки МНЛЗ вертикального типа располагали на небольшой высоте над уровнем пола цеха, а основное оборудование размещали в глубоком железобетонном колодце. Помимо увеличения стоимости строительства это приводило к необходимости применения сложных систем выдачи заготовок из колодца, создавало серьезные трудности в случае прорыва корки слитка и при аварийной разливке и др.

Стремление уменьшить высоту МНЛЗ привело к созданию установок с изгибом отливаемой заготовки, радиального, а затем криволинейного и горизонтального типов (рисунок 20.4).

Рисунок 20.4 – Принципиальные схемы МНЛЗ: 1 – вертикального типа; 2 – вертикального типа с изгибом заготовки; 3 – с вертикальным кристаллизатором, короткой вертикальной частью и последующим изгибом заготовки по определенному радиусу; 4 – радиального типа; 5 – с изогнутым кристаллизатором и возрастающим радиусом изгиба заготовки (криволинейного типа); 6 – горизонтального типа; C – зона порезки заготовки; S — конец затвердевания

Использование МНЛЗ радиального и криволинейного типов, у которых не полностью затвердевшая заготовка выходит на горизонтальный участок, позволяет значительно повысить скорость разливки при отливке заготовок большого сечения, так как участок резки заготовки на мерные длины может быть расположен на большом расстоянии от кристаллизатора (30 – 40 м и более).

  • ← Раздел 19.5
  • Раздел 20.2 →

Технология производства стали в электрических печах — Непрерывная разливка стали

Article Index
Технология производства стали в электрических печах
Кислородно-конвертерный процесс
Электрометаллургия стали
Производство стали в дуговых печах
Производство стали в индукционных печах
Специальные виды электрометаллургии
Производство ферросплавов в электрических печах
Разливка стали в изложницы
Непрерывная разливка стали
Основные тенденции развития процессов и машин неперерывной разливки стали
Структура и качество литой стали
Строение слитка кипящей стали
Способы внепечной обработки стали
Охрана труда в сталеплавильном производстве
Некоторые правила техники безопасности на участках цехов
All Pages

Page 9 of 15

Непрерывная разливка стали

Метод непрерывного литья заготовок является одним из важнейших и перспективных достижений современной металлургии.

Рис. 3.2. Машины непрерывного литья заготовок:

а –
вертикальные; б – вертикальные с изгибом заготовок; в – радиальные; 1 – разливочный ковш; 2 –
промежуточный ковш; 3 – кристаллизатор; 4 – зона вторичного охлаждения; 5 –тянущая клеть; 6 – устройства для резки заготовок; 7 – затравка; 8 – рольганг; 9 – устройство для изгиба заготовки; 10 – устройство для охлаждения; 11 – отводящий
рольганг

В настоящее время этот метод широко применяют в конвертерных, мартеновских и электросталеплавильных цехах, а также на заводах цветной металлургии. Дальнейшее, распространение этого метода предусмотрено перспективными планами развития отечественной металлургии. В последние годы примерно 1/4 всей выплавляемой стали (30-35 млн. т) разливают на МНЛЗ. Достоинствами этого метода являются высокая степень автоматизации и механизации процесса, уменьшение продолжительности и упрощение металлургического цикла, увеличение выхода годного, улучшение качества металла, а также повышение производительности и облегчение условий труда в разливочных отделениях.

Сущность метода заключается в том, что жидкую сталь из ковша через промежуточное разливочное устройство непрерывно подают в водоохлаждаемую изложницу без дна – кристаллизатор, из нижней части которого вытягивается затвердевающий слиток. Перед началом разливки в кристаллизатор снизу вводят так называемую затравку, которая является дном кристаллизатора; затравка соединена с вытягивающим устройством. Образующийся в кристаллизаторе слиток вытягивают из кристаллизатора при помощи валков с нажимным устройством.. При выходе из кристаллизатора слиток поступает в зону вторичного охлаждения (первичное охлаждение в кристаллизаторе), в которой его поверхность интенсивно охлаждается водой при помощи форсунок, вплоть до полного затвердевания. Затвердевший слиток далее проходит зону резки, в которой его без остановки движения разрезают на заготовки мерной длины при помощи газорезки или летучих гидравлических ножниц. Для обеспечения устойчивого процесса, устранения возможности разрыва и зависания затвердевшей корочки на стенках кристаллизатора ему сообщают возвратно-поступательное движение. Кроме того, на стенки кристаллизатора подают смазку (парафин, рапсовое масло).

Для предотвращения окисления металла в верхней части кристаллизатора создают защитную атмосферу (природный газ, пропан, аргон). Шаг качания кристаллизатора вверх и вниз колеблется в пределах от 10 до 40 мм, а частота – от 10 до 100 циклов в минуту.

В настоящее время наибольшее распространение получили МНЛЗ криволинейного (радиального) типа, используются также МНЛЗ вертикального типа, МНЛЗ с изгибом слитка и в последнее время на заводах как черной, так и цветной металлургии используют МНЛЗ горизонтального типа. МНЛЗ криволинейного типа имеет сравнительно небольшую высоту (10-12 м), в то время как МНЛЗ вертикального типа – до 35-40 м, что вызывает значительные трудности в их строительстве и эксплуатации. МНЛЗ позволяет одновременно отливать от одного до восьми слитков, т. е. могут быть одно-, двух-, четырех-, шести- и восьмиручьевыми.

Скорость разливки (вытягивания слитка) колеблется в пределах от 0,4 до 8-10 м/мин и определяется в первую очередь сечением заготовки. Например, для квадратных слитков сечением 50х50 мм скорость разливки составляет 7-10 м/мин, а слитков сечением 300х300 порядка 0,5-1,2 м/мин.

На МНЛЗ получают слитки различного сечения: квадратного (блюмы) со стороной до 520 мм, прямоугольного (слябы) шириной до 2500 мм, а также заготовки для изготовления труб, балок, рельсов, Выход годных заготовок на МНЛЗ составляет 95-97 % от массы жидкой стали.

На МНЛЗ разливают сталь преимущественно массового производства. Годовая производительность МНЛЗ превышает 1 млн. т стали.

<< Prev — Next >>

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.