Непрерывная разливка стали
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 3.3.3.2

Сборные кристаллизаторы МНЛЗ

Сборные кристаллизаторы представляют собой конструкцию из четырех медных плит и используются для блюмовых и слябовых МНЛЗ. Медные рабочие стенки выполняются достаточно толстыми (50-60 мм) и в них вырезаются пазы для прохода охлаждающей воды. Длина кристаллизатора обычно составляет 0,7-1,1 м.

Различают 2 типа конструкции сборных кристаллизаторов: веерную и коробчатую. Веерная схема используется преимущественно для блюмовых МНЛЗ. При этом после определенного износа внутренней поверхности плиты перестрагиваются, что позволяет использовать их до 5-6 кампаний. Коробчатая конструкция используется для слябовых и блюмовых МНЛЗ. Такая конструкция дает возможность менять ширину сляба и блюма в процессе разливки, а также менять конусность боковых граней. При этом внутренняя поверхность кристаллизаторов имеет защитное покрытие.

Внешний вид сборных кристаллизаторов для блюмовой заготовки представлен на рисунке 3.56.

Сборный кристаллизатор для блюмовой заготовки

Рисунок 3.56 – Сборный кристаллизатор для блюмовой заготовки

Конструкция слябовых кристаллизаторов имеет коробчатую архитектуру. При этом в конструкции современных слябовых кристаллизаторов предусматривается возможность перемещения боковых стенок как с целью изменения ширины разливаемого сляба, так и с целью коррекции конусности боковых граней в процессе разливки.

Изменение ширины сляба в процессе разливки достигается достаточно медленным перемещением пластин узких граней в требуемом направлении (рисунок 3.57). Максимум скорости изменения ширины сляба оценивается на уровне 200 мм в минуту за счет тщательно подобранной последовательности перемещения узкой стороны кристаллизатора.

Регулировка ширины сляба непосредственно в ходе литья может приводить к увеличению производительности МНЛЗ на 30-50 %, снижению затрат на огнеупоры на 30- 50 %, и значительной экономии энергии.

Уменьшение ширины кристаллизатора осуществляется в головной части первого сляба плавки с меньшей шириной.

Аналогично выполняется операция увеличения ширины кристаллизатора, которая осуществляется в хвостовой части последнего сляба плавки с меньшей шириной. Для ограничения выпучивания граней слитка под кристаллизатором устанавливаются поддерживающие ролики (рисунок 3.58).

Схема уменьшения ширины кристаллизатора в процессе разливки

1 - уменьшение клиновидности до нуля; 2 - параллельная регулировка ширины; 3 - регулировка клиновидности;

Рисунок 3.57 – Схема уменьшения ширины кристаллизатора в процессе разливки

На многих заводах до настоящего времени применяются кристаллизаторы с цилиндрическими сверленными в медных стенках отверстиями диаметром 15-20 мм с шагом 30-40 мм. При этом толщина медной стенки составляет 60-80 мм, а расстояние от рабочей поверхности до поверхности каналов охлаждения – 30 мм. Допустимое минимальное расстояние от рабочей поверхности до поверхности каналов охлаждения после перестрожки – 10 мм. Материал широкой стенки – медь, а узкой – медь с серебром. Скорость течения воды в каналах охлаждения 6-8 м/с. Более прогрессивным решением, упрощающим изготовление плит кристаллизатора следует считать использование плит с прямоугольными фрезерованными каналами (рисунок 3.59).

Каналы водяного охлаждения получают методом фрезерования внешних сторон медных пластин сверху донизу. Габариты этих нарезных каналов составляют приблизительно 15 мм по ширине и 5 мм в глубину.

Схема расположения поддерживающих роликов под кристаллизатором блюмовой МНЛЗ

Рисунок 3.58 – Схема расположения поддерживающих роликов под кристаллизатором блюмовой МНЛЗ

Медная панель широкой грани слябового кристаллизатора с каналами водяного охлаждения

Рисунок 3.59 – Медная панель широкой грани слябового кристаллизатора с каналами водяного охлаждения

Кристаллизаторы МНЛЗ охлаждаются водой высокого качества, часто деминерализованной, и снабжены оборотной системой. Обычно в технических условиях оговаривается, что оборотная система должна обеспечивать минимальную скорость потока воды в каналах системы охлаждения порядка 7-8 м/сек. Такая скорость проточной воды необходима для эффективного отвода тепла и предотвращения возможного кипения воды на внутренней поверхности каналов.

В целом же система охлаждения кристаллизаторов представляет собой замкнутый, локальный оборотный контур. С целью сокращения занимаемых площадей, снижения гидравлических потерь, уменьшения длин магистральных трубопроводов и мощностей насосных агрегатов она выполняется максимально компактной. В водоразборном узле каждая секция охлаждения кристаллизатора оснащена запорной и регулирующей аппаратурой, а также контрольно-измерительными приборами. Управление расходом воды первичного охлаждения осуществляется посредством АСУТП. Охлаждающая вода постоянно циркулирует в локальном замкнутом контуре и подвергается обратному охлаждению в теплообменниках. В системе используется умягченная или полностью обессоленная вода, качество которой не ниже требований изложенных в таблице 3.8.

На современной МНЛЗ предусмотрена также подпитка контура водяного охлаждения кристаллизаторов, с учетом потерь воды происходящих при их замене, а также система аварийного охлаждения кристаллизаторов, обеспечивающая безопасное прекращение процесса непрерывной разливки стали в ситуации, когда произошло внезапное прекращение подачи воды от основной системы охлаждения.

Аварийная система обеспечена минимумом необходимой воды, как правило, на время до 5 минут, для оперативного прекращения подачи жидкого металла в кристаллизаторы и вывода заготовок из МНЛЗ. В случае аварийного снижения расходов воды на охлаждение кристаллизаторов или повышения перепада температуры воды на входе и выходе из кристаллизаторов более 12 oС, во избежание проплавления его, разливку стали прекращают.

Таблица 3.8 - Показатели качества охлаждающей воды на кристаллизаторы

Показатели качества охлаждающей воды на кристаллизаторы

Для минимизации температуры и термических деформаций стенок, в кристаллизаторе поддерживается высокая скорость протока охлаждающей воды. Кроме того, высокая скорость воды необходима для предотвращения локального вскипания воды на поверхности медной стенки.

Вскипание воды ведет к отложениям накипи на стенках, что увеличивает сопротивление теплопередачи от корочки слитка к воде и вызывает перегрев стенок (например, отложения известковой накипи толщиной 0,1 мм способствуют увеличению температуры стенки почти на 100 oС). Повышение температуры медной стенки выше температур рекристаллизации меди, неизбежно приводит к их деформации в районе мениска жидкого металла и, соответственно, искажению профиля рабочей поверхности кристаллизатора. При обычном ведении процесса разливки температура внутренних стенок кристаллизатора не превышает 260 oС (то есть, ниже температуры разупрочнения меди), однако в случаях низкой скорости протока воды в кристаллизаторе, неравномерного охлаждения или значительных отложений накипи на внешних поверхностях температура может повышаться до 300-400 oС и происходит их грубая деформация.

Перед установкой на МНЛЗ каждый кристаллизатор подлежит тщательному осмотру. После разливки каждой серии плавок оператор очищает, с помощью специальной жидкости, рабочую поверхность от нагара и визуально оценивает ее состояние. Отбраковка гильз и замена плит, обычно, производится в следующих случаях: при высокой деформации профиля, при наличии значительных дефектов на рабочей поверхности (особенно в верхней части), при высоком механическом износе в нижней части.

При износе рабочей поверхности кристаллизатора в нижней части на величину более 1 мм могут отмечаться массовые прорывы металла по трещинам, а также повышение ромбичности и образование продольных трещин на поверхности заготовок. Грубые задиры и царапины на рабочих поверхностях (особенно, если они расположены в верхней части и имеют глубину более 0,5 мм) могут привести к подвисаниям слитка в кристаллизаторе, обрыву слитка или образованию поверхностных трещин.

Замена кристаллизаторов на МНЛЗ производится по следующим основным причинам:

  • достижение предревизионной стойкости;
  • два прорыва подряд по трещине в ходе эксплуатации;
  • ромбичность заготовок выше допустимых значений;
  • появление течи воды через уплотнения;
  • «чулок» или слиток металла в гильзе после окончания разливки.

Браковочные признаки гильз кристаллизаторов заключаются в следующем:

  • дефекты на рабочей поверхности (задиры, раковины, царапины и др. на расстоянии 100-250 мм от верхнего торца – глубиной более 0,5 мм, а на расстоянии 250-1000 мм от верхнего торца – глубиной более 1,0 мм);
  • ступенчатое изменение размеров гильзы по длине – на величину более 0,5 мм (искажение профиля гильзы определяется по отклонению пика деформации от заданного профиля в том же сечении);
  • износ в нижней части гильзы (увеличение размеров с уровня 400-600 до 800 мм) более чем на 1,0 мм.
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 3.3.3.2

СТАТЬИ

ПОПУЛЯРНОЕ

КОНФЕРЕНЦИИ

КНИГИ