Конструктивные особенности кристаллизаторов МНЛЗ
В конструктивном плане кристаллизатор (рисунок 3.53) представляет собой сложную сборочную единицу, в состав которой входит внутренняя медная рубашка, непосредственно контактирующая с расплавленным металлом, и жесткий стальной корпус, выполняющий функцию фиксирования и поддержания медной рубашки. Между медными стенками кристаллизатора и стальным корпусом предусматривается зазор, через который с определенным расходом пропускается охлаждающая вода.
Рисунок 3.53 – Общая схема кристаллизатора МНЛЗ: 1 – стальной кожух; 2 – внутренняя медная стенка; 3 – подводящий воду патрубок; 4 – отводящий воду патрубок
Обычная технологическая длина кристаллизатора еще до недавнего времени составляла 700-800 мм при минимальных размерах от 500 мм до максимальных 1200 мм. Современная концепция кристаллизаторов предполагает длину порядка 900-1000 мм, что увеличивает толщину твердой корочки заготовки на выходе из кристаллизатора при литье на более высоких скоростях.
Рабочая часть кристаллизаторов изготавливается либо из рафинированной меди, либо из сплава меди с серебром или сплавов меди с хромом и цирконием. Для повышения эксплуатационной стойкости на внутреннюю поверхность кристаллизатора наносятся специальные защитные покрытия на основе хрома или никеля.
Хромовое покрытие – традиционное износостойкое покрытие внутренней поверхности кристаллизатора. Его применяют непосредственно на медных пластинах при разливке блюмовой и сортовой заготовки, а также как износостойкое покрытие, ослабляющее трение между никелем и медью в слябовых МНЛЗ. Твердость хрома равняется около 900 HV, но толщина напыления хрома ограничена 0,12-0,13 мм (в слябовых МНЛЗ) и приблизительно 0,20-0,22 мм (сортовая МНЛЗ). На сегодняшний день основные задачи его применения – снижение трения и уменьшение прилипания в кристаллизаторе при резком изменении уровня металла при запуске.
В последние годы в качестве защитного покрытия успешно применяется никель и никелевые сплавы, имеющий определенные преимущества в части регулирования интенсивности теплоотвода. Твердость таких покрытий варьируется от 220 до 1200 HV, а теплопроводность – от 90 до 30 Вт/(мК).
На практике для слябовых МНЛЗ используют никелевые покрытия, которые имеют различную толщину по высоте кристаллизатора. Это позволяет расширить возможности управления процессом теплоотвода в кристаллизаторе, что особенно важно для трещиночувствительных марок сталей.
Кроме того, ведущие производители кристаллизаторов используют различного рода трехслойные покрытия типа никель (+фосфор) – кобальт – хром, которые существенно повышают стойкость гильз, но при этом несколько удорожают их стоимость.
В конструкционном плане медная часть кристаллизаторов выполняется либо в виде гильзы, либо сборной.