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

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 4. Непрерывная разливка стали на мини … 331

Вместе с тем, на практике также используются торкрет-машины и

материалы, технология нанесения которых предполагает смеши-

вание с водой непосредственно в торкрет-форсунке. Однако,

прочность такого покрытия несколько ниже, и применение его

при разливке длинными сериями представляется достаточно про-

блематичным.

Подготовленный промежуточный ковш перед нанесением

покрытия необходимо предварительно разогреть до температуры

80-120˚С (для новых ковшей). Масса на поверхность стенок и

днища промковша наносится равномерным слоем, начиная с бо-

ковых (малых) стенок от днища к верху, и затем равномерным

фронтом к центру. В последнюю очередь производится торкрети-

рование днища. Особое внимание следует уделять угловым уча-

сткам ковша, а также местам установки

гнездовых блоков (стака-

нам-дозаторам).

Толщина слоя торкрет-покрытия, наносимого на стенки и

днище промежуточного ковша зависит от длительности серии

разливки и составляет от 30 мм до 80 мм. Минимальная толщина

покрытия должна составлять 30 мм (это обеспечивает оптималь-

ный эффект сцепления торкрет-покрытия с рабочей футеровкой).

При нанесении покрытия меньшей толщины могут возникать

трудности с отделением остатков торкрет-покрытия после окон-

чания разливки. Толщина покрытия 30-35 мм обеспечивает раз-

ливку сериями 6-8 плавок в случае использования защитной тру-

бы для подвода металла из сталеразливочного ковша. Для толщи-

ны 30 - 40 мм масса наносится ровным слоем на стенки и днище

за один проход. Если толщина покрытия превышает 40 мм,

то

торкрет-масса наносится в два этапа. В местах, работающих в

наиболее тяжелых условиях, таких как зона уровня шлакового

пояса, место падения струи металла на днище промковша, а так-

332 Металлургические мини-заводы

же стенки в зоне падения струи, толщина торкрет-покрытия вы-

полняется на 15 - 30 мм больше (в зависимости от скорости изно-

са). После нанесения торкрет-покрытия по всей поверхности

промежуточного ковша его отправляют на просушивание.

В результате накопленного опыта следует отметить основ-

ные преимущества технологии торкретирования промковшей пе-

ред другими решениями:

• простота

и надежность технологии нанесения торкрет–

покрытия на рабочий слой;

• высокая стойкость торкрет–покрытия и возможность со-

кращения расхода штучных огнеупорных изделий;

• сокращение трудозатрат и времени на подготовку пром-

ковшей к разливке стали;

• сокращение теплопотерь при разливке стали вследствие

предварительного высокотемпературного разогрева футе-

ровки перед разливкой;

• облегчение

условий удаления затвердевших остатков ме-

талла и шлака после разливки;

• повышение оборачиваемости ковшей, обусловливающей

возможность организации работы с меньшим ковшевым

парком.

Основным способом изготовления арматурного слоя пром-

ковша является применение наливной бетонной огнеупорной

футеровки многоразового использования. Основным

препятствием при внедрении таких футеровок является

выполнение требования максимального уменьшения количества

воды в

этой массе, поскольку в дальнейшем эта влага может

попасть в металл, повышая содержание водорода и кислорода. В

последнее десятилетие химическая промышленность предложила

новые продукты, что позволило уменьшить содержание воды в

наливных футеровках до 4 ± 1% [319]. Эти наливные футеровки

Глава 4. Непрерывная разливка стали на мини … 333

до 4 ± 1% [319]. Эти наливные футеровки получили название

«тиксотропные» наливные футеровки. Примерный состав тиксо-

тропных масс следущий: Al

– 91%; CaO – 1,0%; MgO – 6,0%;

< 0,1%. Заливка и уплотнение таких футеровок осуществ-

ляется с использованием вибрационных технологий.

Поскольку тиксотропные материалы являются весьма до-

рогостоящими, то промковш с тиксотропной футеровкой целесо-

образно использовать только для большого числа разливок (500 -

1000 плавок). Одним из преимуществ такого типа футеровки, по

мнению производителей тиксотропных масс, является повыше-

ние жесткости промковша в

целом. Однако на практике для

больших промковшей наблюдается быстрое появление длинных

продольных трещин, что нарушает монолитность футеровки и

нивелирует это преимущество. Когда футеровка изнашивается на

40 - 60%, она может быть долита новым материалом после пред-

варительной очистки кислородным или газокислородным обду-

вом, или методом механической обдирки.

Основные преимущества применения бетонных наливных

футеровок

промковшей заключаются в следующем:

● высокая оборачиваемость промковшей (в несколько раз

превышающая промковши с кирпичной футеровкой);

● меньшее время подготовки и подогрева промковша перед

эксплуатацией;

● увеличение числа разливаемых плавок из одного пром-

ковша;

● более равномерное распределение температурных профи-

лей по сечению футеровки;

● значительное уменьшение удельного расхода огнеупоров

на тонну стали;

● более равномерный износ футеровки.

334 Металлургические мини-заводы

Определенным недостатком тиксотропных футеровок яв-

ляется необходимость весьма сложного ремонта отдельных наи-

более изнашивающихся зон промковша при уменьшении толщи-

ны слоя до критического допустимого.

В настоящее время в Западной Европе, Японии и США

широко применяют наливные тиксотропные футеровки пром-

ковшей, получаемые с использованием виброшаблонов или по-

гружаемых вибраторов. Вместе с тем

, выбор оптимальной систе-

мы выполнения футеровки промежуточного ковша (включая изо-

ляционный слой) должен быть, видимо, осуществлен индивиду-

ально для каждого сталеплавильного цеха с учетом заданного ка-

чества стали, экономических показателей и имеющегося опыта

организации работы участка подготовки ковшей.

Перед подачей под разливку футеровка промковша должна

быть нагрета до температуры 1000 – 1100 °С.

Для того, чтобы

обеспечить хороший нагрев футеровки, продолжительность по-

догрева должна составлять не менее 60 мин. На основании техно-

логических расчетов установлено, что повышение температуры

поверхности футеровки на 300-350°С приводит к увеличению

температуры металла в контактном слое в момент заполнения на

20 - 25

◦

С. Эти данные хорошо согласуются с практическими, по-

лученными при

замерах перепадов температуры между струями

из сталеразливочного и промежуточного ковшей. При этом сле-

дует избегать крайне высоких температур подогрева, чтобы пре-

дотвратить размягчение частей футеровки, крышки промковша и

стекания защитной глазури стопора-моноблока. При нормально

подогретом промковше температура стали в течение всего време-

ни разливки имеет минимальные колебания, если в

разливочном

ковше было достигнуто однородное распределение температуры

Глава 4. Непрерывная разливка стали на мини … 335

путем предварительной продувки, а зеркало металла было защи-

щено от теплового излучения теплоизолирующей смесью.

Весьма важным показателем для оценки работы промков-

ша является поведение в нем стали. Как правило, управление

процессом движения стали в промковше осуществляется с помо-

щью специальных порогов, разделительных стенок и препятст-

вий, а также определенной конструкции металлоприемника

(рис.

4.7) [322-323].

Рис. 4.7. Схематическое представление управления

процессами движения металла в промковше с

помощью перегородок и металлоприемника

336 Металлургические мини-заводы

В целом это обеспечивает следующие положительные эф-

фекты:

● увеличение времени пребывания стали в промковше и

обеспечение наиболее благоприятных условий для удале-

ния включений;

● минимизацию возможных турбулентных течений в зоне

внедрения струи металла и уменьшение вторичного окис-

ления стали;

● уменьшение или полное исключение образования застой-

ных зон металла в

промковше;

● предотвращение попадания шлака в кристаллизаторы в си-

лу формирования вихреобразных и воронкообразных тече-

ний металла;

● предотвращение аварийной остановки ручья МНЛЗ вслед-

ствие попадания в стакан-дозатор «холодных» порций ме-

талла (особенно в момент старта машины).

Обобщая приведенные данные, следует отметить, что со-

временная практика непрерывной разливки стали

в значительной

степени расширяет требования к промежуточному ковшу как

функционально-технологическому агрегату. Это следует отнести

к конструкции и вместимости промковша, огнеупорным материа-

лам, используемым для его футеровки, а также к возможности

проведения операций доводки стали по температуре и химиче-

скому составу непосредственно в промковше. Видимо, в бли-

жайшее время эти тенденции

будут продолжать развиваться, а

промковш станет многофункциональным агрегатом, позволяю-

щим стабилизировать работу МНЛЗ и повысить качество непре-

рывнолитой заготовки.

Глава 4. Непрерывная разливка стали на мини … 337

4.3. МЕТОДЫ ДОЗИРОВАНИЯ СТАЛИ ПРИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЕРЕДЕЛАХ НА МНЛЗ

На практике различают два основных метода разливки ста-

ли: открытой и закрытой струей (рис.4.8).

Рис. 4.8. Схема разливки стали на сортовые заготовки откры-

той струей а) и с защитой стали от вторичного окис-

ления б): 1 – сталеразливочный ковш; 2 – промежуточ-

ный ковш; 3 – кристаллизатор; 4 – защитная труба; 5 –

стопор; 6 – погружной стакан

338 Металлургические мини-заводы

При разливке открытой струей для сохранения постоянно-

го расхода металла стремятся поддерживать постоянное ферро-

статическое давление металла в промковше при условии, что

внутренний диаметр стакана-дозатора не изменяется. Это отно-

сится, главным образом, к разливке на сортовых МНЛЗ.

Характерной особенностью разливки стали открытой стру-

ей через стакан-дозатор является малое сечение

его внутренней

полости, составляющее обычно 10 - 18 мм в зависимости от ско-

рости разливки и сечения заготовки. При этом поддержание

уровня металла в кристаллизаторе осуществляется за счет изме-

нения скорости вытяжки заготовки и уровня металла в промков-

ше. Возможности таких методов регулирования расхода металла

крайне ограничены в сравнении с разливкой через стопор-

моноблок или шиберный затвор. Соответственно стабильность

разливки в течение всего цикла работы промковша может быть

достигнута только при условии сохранения постоянного сечения

стакана-дозатора.

В процессе разливки спокойных невакуумированных марок

стали часто отмечается затягивание или зарастание стаканов-

дозаторов промковшей. Основными причинами затягивания ста-

кана-дозатора следует считать намерзание стали в канале

из-за

недостаточно высокой ее температуры и большой температуро-

проводности материала стакана-дозатора, а также прилипание к

его стенкам неметаллических и шлаковых включений в процессе

разливки. При этом «промывание» кислородом крайне отрица-

тельно сказывается на процессе разливки в целом из-за ухудше-

ния организации струй, поступающих в кристаллизаторы, вслед-

ствие

нарушение геометрии внутренней полости стаканов-

дозаторов. Соответственно, это значительно увеличивает степень

вторичного окисления стали.

Глава 4. Непрерывная разливка стали на мини … 339

С другой стороны, в результате взаимодействия жидкого

металла с материалом стакана-дозатора может происходить его

пропитка оксидами железа, марганца, кремния и алюминия. В

случае образования легкоплавких фракций на границе металл-

огнеупор будет происходить размывание стенки стакана.

Следовательно, вопрос выбора конструкции и материала

стакана-дозатора для промковша при разливке на сортовых

МНЛЗ

представляется весьма важным с точки зрения разливки

стали длинными сериями. В настоящее время на практике пред-

почтение отдается комбинированным стаканам-дозаторам

(рис._4.9), состоящим из двух керамических частей, изготовление

и обжиг которых осуществляется по самостоятельным техноло-

гиям.

Внутренняя вставка такого стакана-дозатора изготавлива-

ется из дорогостоящего диоксида циркония (содержание на

уров-

не 95%), а внешний стакан – из цирконосиликата (ZrO

×SiO

) с

содержанием оксида циркония порядка 60 - 65% и оксида крем-

ния – 30 - 35%. При этом материал внешней части стакана-

дозатора обладает достаточно низкой теплопроводностью. Внеш-

ний стакан может также изготавливаться из материала с высоким

содержанием Al

(50 - 80%), который имеет низкую склонность

к термическим трещинам при более низкой цене.

В целом использование комбинированных стаканов-

дозаторов с высококачественной вставкой из диоксида циркония

позволяет разливать через них сталь в течение 15 - 20 часов. Бо-

лее ранний выход их из эксплуатации обычно связывается с затя-

гиванием их внутренней полости. На практике также может

на-

блюдаться повышенное размывание внутренней полости стакана-

дозатора, что, прежде всего, объясняется недостаточно высокими

антиэрозийными свойствами материала.

340 Металлургические мини-заводы

Рис. 4.9. Основные типы комбинированных стака-

нов-дозаторов с цирконовой вставкой

В последние годы рядом ведущих зарубежных фирм все

больше внимания уделяется созданию системы оборудования для