Смирнов А.Н., Сафонов В.М. и др. Металлургические мини-заводы

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 4. Непрерывная разливка стали на мини … 301

симальной скорости разливки. Учитывая высокие требования

машиностроителей, многие металлургические предприятия ак-

центируют внимание на качестве блюмовой заготовки.

В целом существующие блюмовые МНЛЗ можно условно

классифицировать по следующим признакам: по назначению (для

разливки рядовых и качественных сталей общего назначения; для

разливки высококачественных сталей; для разливки сталей спе-

циального назначения); по конструкции (вертикальная

; верти-

кальная с загибом после затвердевания; радиальная; криволиней-

ная); по сечению заготовки (квадрат или прямоугольник неболь-

шого сечения ■180-■280 мм; блюм большого сечения с мини-

мальным размером стороны 300 мм; круглая заготовка диаметром

более 200 мм; фасонная заготовка типа «собачья кость»); по числу

ручьев: одноручьевые; двухручьевые; многоручьевые (3 - 6 ручь-

ев).

Для разливки

рядовых и качественных сталей общего на-

значения используются, как правило, МНЛЗ радиального и кри-

волинейного типа. При этом сечение заготовки определяется,

главным образом, требованиями сопряженных прокатных цехов.

Для МНЛЗ этого класса характерно наличие возможности полу-

чения заготовок нескольких сечений. Обычно, к таким блюмовым

МНЛЗ предъявляется условие обеспечения высокой производи-

тельности.

Для

обеспечения высокой производительности блюмовой

МНЛЗ в практике многих металлургических заводов мира при-

меняются многоручьевые машины. Как видно из диаграммы,

приведенной на рис.4.3, основная часть блюмовых МНЛЗ имеет

2-4 ручья. На долю 6-ти ручьевых машин приходится около пятой

части всего количества блюмовых ручьев МНЛЗ. На наш взгляд,

это следует связывать с ограниченным

числом сталеплавильных

302 Металлургические мини-заводы

цехов, где возможно применение таких МНЛЗ (большая единич-

ная мощность сталеплавильного агрегата). Кроме того, примене-

ние 6-ти (и более) ручьевых МНЛЗ имеет ряд специфических

особенностей, связанных, например, с необходимостью исполь-

зования промковшей большой протяженности, повышенным тре-

бованиям к температурной однородности стали и пр.

(7)

0,7

(6)

11,0

(5)

5,9

(4)

38,1

(3)

14,7

(1)

6,6

(2)

23,1

Рис. 4.3. Доля блюмовых МНЛЗ с различным количеством

ручьев (в скобках указано количество ручьев МНЛЗ)

В целом анализ находящихся в эксплуатации блюмовых

МНЛЗ показывает, что в последнее десятилетие строительство

новых машин носит весьма ограниченный характер, что, вероят-

но, объясняется насыщенностью рынка блюмовой заготовки. В то

же время, большинство производителей блюмовой заготовки ак-

центируют свое внимание на реконструкции действующих

МНЛЗ.

К числу наиболее важных конструкционных решений сле

дует отнести:

• применение прямолинейного кристаллизатора с верти-

кальным участком под ним (взамен радиального);

Глава 4. Непрерывная разливка стали на мини … 303

• применение системы многоточечного загиба и разгиба

заготовки;

• применение промковшей с высоким уровнем зеркала

металла;

• использование сегментной направляющей системы;

• повышение скорости и серийности разливки;

• широкое использование автоматических систем управ-

ления процессом разливки;

• применение системы гидравлического качания кри-

сталлизатора;

• применение системы «мягкого» обжатия заготовки.

Для разливки

высококачественной стали используют

МНЛЗ криволинейного с вертикальным кристаллизатором, а

также вертикального типов (с загибом твердой заготовки). Как

правило, это одно-, двух- или четырехручьевые МНЛЗ, которые

расположены в электросталеплавильных цехах, оснащенных ва-

куумными станциями и агрегатами ковш-печь. На таких МНЛЗ

разливают высоколегированную и нержавеющую сталь, а также

марки стали с

особыми свойствами. Скорость вытягивания заго-

товки при этом оказывается достаточно низкой – 0,35-0,50 м/мин.

Чисто вертикальные блюмовые МНЛЗ имеются в настоя-

щее время во многих индустриально развитых странах: Франция,

Германия, Япония, Италия, США и т.д. Однако вертикальных

МНЛЗ достаточно мало. Все-таки большее распространение в по-

следнее время получили МНЛЗ с

вертикальным кристаллизато-

ром и многоточечным загибом и разгибом заготовки.

Наиболее перспективным направлением при производстве

широкополочных балок является применение фасонных двутав-

ровых заготовок, получаемых на машинах непрерывного литья.

304 Металлургические мини-заводы

Применение непрерывной разливки стали для получения фасон-

ной заготовки позволяет сократить расход металла на производ-

ство 1 т широкополочных балок, исключить обжатие слитков на

дорогостоящих обжимных станках, что существенно снижает се-

бестоимость готового проката. Тип фасонной заготовки опреде-

ляется минимальным числом проходов при прокатке, необходи-

мым для получения заданной микроструктуры. При этом

выход

годного на прокатном стане увеличивается на 1,0 - 1,5 %.

В настоящее время непрерывная разливка фасонных заго-

товок получила широкое распространение в мире. Ведущими

производителями таких МНЛЗ являются фирмы «SMS-Concast»

(Германия-Швейцария) и «MDM» (Германия), а также японские

концерны «Mitsubishi» и «Sumitomo». Обращает на себя внимание

тот факт, что крайне слабо представлены на

рынке результаты

фирм «VAI» (Австрия) и «Danieli» (Италия). Наибольшее количе-

ство МНЛЗ для производства балочных фасонных заготовок рас-

положено на металлургических заводах США, Японии и Южной

Кореи. При этом основная часть МНЛЗ расположена в электро-

сталеплавильных цехах, большая часть из которых работает с ис-

пользованием шихты прямого восстановления. Практически все

МНЛЗ для производства балочных фасонных заготовок в конст-

рукционном плане являются комбинированными, что предпола-

гает разливку на них прямоугольных заготовок.

Основные преимущества разливки балочных фасонных за-

готовок достигаются в следующем: экономия производственных

расходов для нового балочного стана до 25-30 % (исключение

черновой клети); повышение производительности на 15 % (за

счет исключения черновой клети и связанных

с ней черновых

проходов); снижение потребности в электроэнергии на 50 % (за

счет уменьшения числа обжатий); повышение выхода годного на

1,0 - 1,5 %.

Глава 4. Непрерывная разливка стали на мини … 305

Между тем, эта совокупность преимуществ хорошо прояв-

ляется при строительстве новых производств. Более проблема-

тичным выглядит экономический эффект от применения непре-

рывнолитых балочных фасонных заготовок в существующем

прокатном производстве. В любом случае это требует сущест-

венной коррекции режимов прокатки, а также адаптации обору-

дования к прокатке непрерывнолитой заготовки. Наиболее эф-

фективным

оказывается технологическое построение, в котором

МНЛЗ для литья балочных заготовок совмещена непосредствен-

но с прокатным станом.

Непрерывное литье стальных круглых заготовок, являю-

щихся исходным продуктом для производства бесшовных труб,

колес, бандажей, колец различных назначений и катанки, полу-

чило наиболее широкое развитие в последние два десятилетия,

чему способствовали достижения в области

внепечной обработ-

ки, а также дальнейшее усовершенствование процесса непрерыв-

ной разливки стали. Основными производителями машин для

разливки круглых заготовок являются фирмы «MDM» (Герма-

ния), «Concast» (Швейцария) и «Danieli» (Италия).

Исследованиями, проведенными в ФРГ, США, Японии и

бывшем СССР установлено, что использование круглой заготов-

ки по сравнению с использованием непрерывнолитых блюмов

при производстве труб имеет определенные преимущества: круг-

лая форма заготовки способствует рассредоточению возникаю-

щей в осевой зоне центральной пористости и ликвации; поверх-

ность заготовки имеет более высокое, чем у квадратной, качество

(нет продольных и угловых трещин); в результате этого качество

труб, изготовленных из круглой непрерывнолитой заготовки

обычно выше, чем из

квадратной; повышенная плотность равно-

осной структуры в осевой зоне заготовок обеспечивает снижение

306 Металлургические мини-заводы

количества микродефектов, образующихся обычно на внутренней

поверхности трубы из-за наличия осевой пористости.

Размерный сортамент литых круглых трубных и колесных

заготовок довольно широк: от 150 до 500 мм. Тем не менее, каче-

ственные трубные марки стали разливаются преимущественно на

радиальных или криволинейных МНЛЗ с многоточечным заги-

бом и разгибом заготовки, что позволяет получать

заготовки

диаметром 300 - 400 мм. Базовый радиус на этих машинах колеб-

лется в пределах 12 - 14 м в зависимости от максимального диа-

метра отливаемой заготовки. Исключение, видимо, составляет

пятиручьевая МНЛЗ №7 на заводе «Mannesmann» в г. Дуйсбург

(Германия), имеющая базовый радиус 10,5 м и три последующих

радиуса выпрямления (13,5, 18,0 и 36,6 м). На этой МНЛЗ отли-

вают

заготовки диаметром от 177 до 435 мм.

В целом же МНЛЗ для получения круглой заготовки полу-

чают все большее распространение в развитых странах с мощны-

ми металлургическим и машиностроительным комплексами, в

том числе в Восточной Европе. Так, в последние годы для раз-

ливки круга диаметром 160-320 мм в Польше сооружено четыре

МНЛЗ (18 ручьев),

в Чехии - 6-ти ручьевая МНЛЗ для разливки

круга диаметром 210 мм, в Румынии – 3-х ручьевая МНЛЗ для

разливки круга диаметром 250-280 мм, в КНР – 4-х ручьевая

МНЛЗ для разливки круга диаметром 180-350 мм, трехручьевая и

двухручьевая МНЛЗ с максимальным диаметром заготовки соот-

ветственно 430 мм и 500 мм, в России на Нижнетагильском ме-

таллургическом комбинате – 4-х

ручьевая радиальная МНЛЗ с

диаметром заготовки 430 мм.

Общие тенденции развития технологии непрерывной раз-

ливки стали на блюмовых МНЛЗ можно сформулировать сле-

дующим образом:

Глава 4. Непрерывная разливка стали на мини … 307

ом;

• повышение удельной производительности МНЛЗ за счет

реконструкции уже существующих машин и создания но-

вых высокоэффективных комплексов;

• развитие системы подготовки стали к непрерывной разлив-

ке и согласование работы сталеплавильных агрегатов

МНЛЗ путем использования современных агрегатов типа

«ковш-печь»;

• развитие функциональных возможностей промковша в час-

ти повышения его эксплуатационных

показателей (стой-

кость) и возможностей по доводке стали (рафинирование и

регулирование температуры);

• создание системы мероприятий, направленных на предот-

вращение загрязнения стали в промковше (эмульгирование

с покровным шлаком) и в ходе перелива в кристаллизатор

(вторичное окисление);

• применение вертикального кристаллизатора, а также полно-

стью вертикальных МНЛЗ для получения высококачест-

венной

заготовки;

• применение новых конструкций кристаллизаторов и

механизмов качания кристаллизаторов с гидропривод

• применение электромагнитного перемешивания в несколь-

ких уровнях по длине заготовки;

• обеспечение эффективной защиты стали от вторичного

окисления на участке «сталеразливочный ковш – пром-

ковш»;

• создание оптимальных условий для работы кристаллизатора

путем подвода стали под уровень с помощью

погружных

глуходонных стаканов с боковыми отверстиями, автомати-

308 Металлургические мини-заводы

ческого контроля и поддержания уровня металла в кри-

сталлизаторе;

• использование метода «мягкого» обжатия заготовки с жид-

кой сердцевиной с целью подавления осевой пористости и

ликвации;

• повышение степени автоматизации работы МНЛЗ с вклю-

чением в единую систему всех параметров жидкой стали,

условий охлаждения стали в кристаллизаторе и зоне вто-

ричного

охлаждения при наличии обратной связи.

В последнее время также полностью оформилась тенден-

ция создания комбинированных МНЛЗ, то есть машин, которые

позволяют разливать несколько различных сечений блюмов, а

также круглых или фасонных заготовок.

Основное производство плоской непрерывнолитой заго-

товки (сляба) осуществляется с применением «классической»

технологической схемы: доменная печь – конвертер – внепечная

обработка -

непрерывная разливка – прокатный стан. Сейчас в

мире насчитывается чуть более 500 слябовых МНЛЗ с общим

числом ручьев свыше 700 штук. Основными производителями

непрерывнолитых слябов в мире являются Япония, США, КНР,

Германия, Корея и Россия. На их долю приходится более двух

третей общего объема производства слябов в мире. При этом по-

лучают, главным образом

, сляб толщиной 180-300 мм. Долевое

распределение фирм-производителей современных слябовых

МНЛЗ представлено на рис. 4.4.

Нельзя не отметить, что МНЛЗ для получения «классиче-

ского» сляба претерпевают в последнее время серьезные конст-

рукционные изменения. Эти изменения заключаются в следую-

щем:

Глава 4. Непрерывная разливка стали на мини … 309

Данные по количеству ручьев на МНЛЗ

различных фирм

SMS

Другие

12%

Sumitomo

VAI

33%

MDM

44%

VAI

MDM

SMS

Sumitomo

Другие

1 ручьевые машины

Другие

19%

Sumitomo

10%

SMS

MDM

33%

VAI

33%

VAI

MDM

SMS

Sumitomo

Другие

2 ручьевые машины

VAI

40%

MDM

38%

SMS

Другие

11%

Sumitomo

VAI

MDM

SMS

Sumitomo

Другие

Рис. 4.4. Долевая оценка основных фирм-производителей

слябовых МНЛЗ

310 Металлургические мини-заводы

• предусматривается возможность изменения ширины заго-

товки непосредственно в ходе разливки;

• применяется криволинейная схема технологической линии

МНЛЗ с многоточечным загибом и разгибом заготовки, что

в совокупности со значительным уменьшением диаметра

поддерживающих роликов и более плотным их расположе-

нием позволяет уменьшить деформации в твердой корочке;

• в большинстве случаев предпочтение отдается

МНЛЗ с

вертикальным кристаллизатором и вертикальным участком

(1,5-2,5 м) под ним, что обеспечивает повышение качества

заготовки;

• увеличивается вместимость промковша до 45-60 тонн, что

обеспечивает увеличение времени пребывания в нем ме-

талла и более устойчивую его подачу в кристаллизатор, в

том числе и при замене сталеразливочных ковшей;

• часть операций по доводке

стали переносится в промковш

(продувка аргоном, обработка порошковой проволокой,

подогрев металла и т.п.);

• ужесточаются требования к защите стали от вторичного

окисления на всем протяжении движения металла от ковша

до кристаллизатора;

• обязательно используются непрерывный замер температу-

ры металла в промковше и в отдельных зонах движения за-

готовки;

•

применяется электромагнитное перемешивание металла

ниже кристаллизатора;

• обязательно используются система автоматического под-

держания уровня металла в кристаллизаторе;

• обязательно используется система автоматической подачи

ШОС в кристаллизатор.