Основные технологические узлы МНЛЗ

В состав МНЛЗ входят следующие основные технологические узлы:

• стенд для сталеразливочных ковшей;
• тележки или подъемно-поворотные столы промежуточных ковшей;
• промежуточные ковши;
• кристаллизаторы и механизм их качания;
• затравки и механизмы для их перемещения и введения в кристаллизатор;
• конструкции зоны вторичного охлаждения;
• тянуще-выпрямляющие системы;
• приспособления для резки заготовки на мерные длины;
• оборудование для выдачи заготовок и транспортирования их из зоны МНЛЗ.

Стенд для сталеразливочных ковшей это приспособление, на которое ковши устанавливаются во время разливки и с помощью которого они передаются из рабочего положения в нерабочее.

Наиболее широко распространены стенды поворотного типа, которые состоят из опорных элементов, поворотных частей с приводом подъема ковшей и поворота, а также приспособлений для взвешивания ковшей (рисунок 20.5).

Рисунок 20.5 – Поворотный стенд для сталеразливочных ковшей: 1 – поворотный стенд; 2 – ковш в рабочем положении; 3 – тележка для промежуточного ковша; 4 – промежуточный ковш; 5 – кристаллизатор

Стенды поворотного типа имеют следующие преимущества в сравнении с другими конструкциями стендов для сталеразливочных ковшей: установка ковша проводится вне зоны разливки; поворот стенда на 90^о обеспечивает возможность обслуживания краном всей рабочей площадки МНЛЗ; аварийную разливку металла из сталеразливочного ковша можно выполнять вне рабочей площадки МНЛЗ.

Скорость поворота стенда обычно составляет 0,7 – 1,0 об/мин. При этом продолжительность прерывания струи металла, которой поступает в промежуточный ковш, не превышает 90с.

Тележки или подъемно-поворотные столы промежуточных ковшей служат для быстрой замены промежуточных ковшей при разливке металла методом «плавка на плавку».

На МНЛЗ, оборудованных поворотными стендами для сталеразливочных ковшей, применяют самоходные тележки с вертикальным перемещением промежуточных ковшей и весоизмерительными устройствами. Тележки перемещаются по рельсам, установленным между сталеразливочным стендом и кристаллизатором.

Промежуточные ковши служат для стабилизации скорости подачи металла в кристаллизатор и равномерного распределения стали между несколькими кристаллизаторами при разливке на многоручьевых МНЛЗ. В последние годы промежуточные ковши большой емкости используют также как дополнительные агрегаты для внепечной обработки металла с целью перемешивания, дегазации, всплывания неметаллических включений, раскисления, модифицирования, корректировки химического состава металла и др.

Для обеспечения стабильного соответствия между скоростью вытягивания заготовки из кристаллизатора и скоростью подачи в кристаллизатор жидкого металла промежуточные ковши оборудованы дозирующими устройствами, в качестве которых используют стопорные устройства (футерованные огнеупорными катушками и стопоры-моноблоки), шиберные затворы и стаканы-дозаторы. В последнем случае скорость поступления металла в кристаллизатор определяется сечением стакана-дозатора и уровнем металла в промежуточном ковше.

Кристаллизатор – водоохлаждаемая изложница без дна, конструкция которой должна обеспечивать интенсивный отвод тепла от затвердевающей стали и образование по периметру отливаемой заготовки непрерывно формируемой закристаллизовавшейся корки, которая на выходе из кристаллизатора должна выдерживать ферростатическое давление жидкого металла. С этой целью для изготовления рабочих стенок кристаллизаторов используют обладающую высокой теплопроводностью медь марок М1, М2 и М3. Корпус кристаллизатора обычно изготавливают из стали.

В качестве примера на рисунке 20.6 показана конструкция сборного кристаллизатора для отливки слябов сечением (180 – 330) * 2000 мм. Кристаллизатор состоит из стального корпуса, к стенкам которого шпильками прикреплены медные плиты толщиной 50 – 70 мм. Между широкими стенками расположены подвижные узкие стенки, что дает возможность изменять ширину рабочего пространства кристаллизатора. Медные плиты имеют каналы диаметром 20 мм, по которым движется охлаждающая вода. Рабочая поверхность широких стенок может быть гладкой или волнистой.

При эксплуатации рабочую поверхность пластин периодически ремонтируют, снимая изношенный слой толщиной несколько миллиметров.

Стойкость сборного кристаллизатора, изготовленного из толстых медных пластин, составляет 400 – 500 разливок (28 – 35 тыс. т стали) за одну кампанию. Для повышения стойкости и сохранения размеров кристаллизаторов стороны рабочих стенок, которые соприкасаются с металлом, покрывают тонким слоем материала, стойкого к истиранию. Наиболее часто внутреннюю поверхность медных стенок кристаллизатора покрывают тонкими слоями вначале никеля, а затем хрома.

Для предотвращения образования на поверхности заготовки поперечных трещин в результате прилипания корки к кристаллизатору и зависания слитка, при помощи механизмов качания организуют непрерывное возвратно-поступательное движение кристаллизатора. Чтобы избежать образования на поверхности заготовки следов качания – грубых складок, интенсивность качания должна быть очень высокой. На современных МНЛЗ она достигает 400 и более колебаний в минуту. Режим возвратно-поступательного движения обычно подчиняется синусоидальному закону.

Затравка – подвижное дно кристаллизатора, необходимое для начала затвердевания заготовки. Головка затравки имеет профиль, который дает возможность захватить и вытянуть за собой твердеющий слиток. Размер головки на 1 – 2,5 мм меньше, чем размеры сечения внутреннего пространства кристаллизатора. Головка затравки соединяется с корпусом, длина которого достаточна для того, чтобы достигать уровня тянущей клети или специальных валков, которые приводят в движение затравку и заготовку.

После прохождения головкой затравки тянущей клети валки захватывают сам слиток. Затравка отделяется от слитка и выводится из зоны тянущих приспособлений.

В зависимости от конструкции МНЛЗ затравка может вводиться в кристаллизатор снизу или сверху.

Конструкции зоны вторичного охлаждения включают устройства для охлаждения заготовки при помощи струй воды или водовоздушного охлаждения, а также конструкции, которые поддерживают и направляют оболочку еще не затвердевшего слитка.

На раннем этапе внедрения непрерывной разливки стали было установлено, что струйная система подачи воды не позволяет правильно распределить ее по поверхности заготовки при небольших расходах воды, необходимых для охлаждения большинства марок стали. Эта задача решается при использовании систем водовоздушного охлаждения, в которых в форсунках различного типа вода распыляется струей сжатого воздуха на капли диаметром 20 – 100 мкм, образуя туман.

Для того, чтобы под действием ферростатического давления затвердевшая оболочка заготовки после выхода из кристаллизатора не деформировалась, используют конструкции, которые поддерживают и направляют оболочку слитка. С этой целью используют опорные брусья или ролики, а также комбинированную систему – брусовую в верхней части зоны вторичного охлаждения и роликовую в нижней.

Тянуще-выпрямляющая система. На МНЛЗ вертикального типа движение заготовке придают тянущие валки, которые составляют одну или две клети. Тянущая клеть, как правило, состоит из четырех валков. В этих клетях обжатие слитка с жидкой сердцевиной не допускается, поэтому тянущие клети размещают ниже зоны вторичного охлаждения.

На радиальных МНЛЗ тянуще-выпрямляющая система состоит из приводных роликовых проводок.

Устройства для резки заготовки на мерные длины. Для разделения слитка на мерные длины чаще других используют два типа устройств – подвижные машины газовой резки и ножницы.

Наибольшее распространение получили машины газовой резки – приспособления, которые осуществляют порезку заготовки после захвата машиной движущегося слитка в процессе перемещения вместе с ним. Они имеют относительно простую конструкцию, небольшую металлоемкость и обеспечивают возможность быстрой замены вышедших из строя узлов. Существенным их недостатком являются значительные потери металла при резании (1 – 2%), а также большие расходы ацетилена и кислорода.

Для порезки заготовки чаще других используют два типа ножниц – колебательные гидравлические и импульсного (ударного) действия. Колебательные гидравлические ножницы применяют для порезки слябов и сортовых заготовок, импульсные ножницы – для резания сортовых заготовок небольшого сечения.

Оборудование для выдачи заготовок и транспортирования их из зоны МНЛЗ. На вертикальных МНЛЗ, размещаемых в колодцах, используют подъемники различной конструкции, которые поднимают заготовку на уровень пола цеха в горизонтальном положении или положении, приближающемся к вертикальному.

На криволинейных и горизонтальных МНЛЗ передача литых заготовок после порезки на мерные длины в зоны осмотра и зачистки осуществляется на уровне пола цеха. Для передачи заготовок используют рольганг-тележки, толкатели, рольганги, краны и др.