НЕПРЕРЫВНАЯ РАЗЛИВКА СТАЛИ
Смирнов А.Н., Куберский С.В.*, Штепан Е.В.
Донецкий национальный технический университет;* - Донбасский государственный технический университет
По вопросам приобретения книги обращаться по телефону +380 50 472 27 46 (Смирнов Алексей Николаевич).
Непрерывная разливка стали является важнейшим технологическим этапом в производстве металлопродукции, поскольку она обеспечивает перевод стали из жидкого состояния в твердое с приданием ей определенной геометрической формы. Кроме этого условия охлаждения и затвердение стали во время непрерывной разливки в значительной мере предопределяют высокое качество металлопродукции в сравнении с консервативной системой разливки в слитки.
Использование непрерывной разливки в сталеплавильном производстве способствует экономии капиталовложений в связи с исключением затрат на парк изложниц, сооружение цеха подготовки составов, стрипперного отделения, обжимных станов, а также обеспечивает значительную экономию металла вследствие уменьшения обрези, экономию энергии, которая тратилась на подогрев слитков в нагревательных колодцах, позволяет снизить экологическую нагрузку на атмосферу, повысить качество металлопродукции, автоматизировать процесс литья и улучшить условия работы обслуживающего персонала.
Конструктивные решения, используемые при создании машин непрерывной разливки, содержат в себе знания из целого ряда дисциплин в области металлургии, материаловедения, теории затвердения, электротехники, гидродинамики, теплофизики, теории измерений и автоматических систем управления и др. Такой комплексный подход не имеет аналогов при создании высокоэффективных агрегатов и машин для технологических схем производства чугуна и стали.
Технологический процесс и машины непрерывной разливки стали постоянно развиваются и совершенствуются, что расширяет сферу их применения и создает предпосылки для трансформации сталеплавильного передела в целом. Уровень эффективности использования технологий непрерывной разливки стали учитывается при создании новых производств и модернизации действующих. В свою очередь это стимулирует дальнейшее развитие конструкций машин непрерывной разливки стали, обеспечивая большую привлекательность их дизайна и конкурентоспособность.
В целом многолетний прогресс в теории, технологии и оборудовании для непрерывной разливки стали был достигнут за счет целого ряда факторов, среди которых нужно выделить следующие:
- более глубокое понимание и теоретическое обоснование процесса литья и формирования заготовки;
- широкое применение новых и высокоэффективных материалов (например, покрытие рабочей поверхности кристаллизаторов, огнеупоры и др.);
- радикальное повышение надежности стандартных деталей и узлов (например, подшипники качения, элементы систем управления электрическим оборудованием и т.п.);
- увеличение уровня автоматизации за счет широкого применения разного рода датчиков, сервоприводов, моделей и программного обеспечения для управления процессом;
- применение более функциональных решений в части оптимизации процессов текучести стали в промежуточном ковше (промковше) и кристаллизаторе при использовании наиболее современных и точных методик расчетов гидродинамики, которое стало возможным за счет расширения возможностей вычислительной техники.
Несмотря на некоторые незначительные отличия, основные технологические и конструктивные особенности МНЛЗ довольно хорошо изучены и разработаны. Дальнейшее их развитие и совершенствование достигается за счет обеспечения высокой гибкости и функциональности машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), включая совмещение процессов литья и прокатки.
Опираясь на многочисленные отечественные и зарубежные исследования в области непрерывной разливки стали и модернизации сталеплавильного производства, а также опыт преподавания технических дисциплин студентам направления «Металлургия», авторы создали современный учебник для изучения курса «Непрерывная разливка стали», а также смежных с ним дисциплин.
Основное содержание учебника посвящено технологическим процессам непрерывного литья стали и формирования качественных заготовок для последующего передела. Именно поэтому в нем представлено 7 разделов, которые наиболее полно описывают теоретические и практические аспекты этих процессов:
- сущность, преимущества и особенности непрерывной разливки стали;
- техника и технологии подготовки металла для разливки на МНЛЗ;
- конструкция и назначения основных узлов МНЛЗ;
- структура, качество и дефекты непрерывнолитой заготовки;
- автоматизация процессов непрерывной разливки стали;
- общая характеристика современных МНЛЗ;
- особенности технологического процесса непрерывной разливки стали.
Каждый раздел заканчивается вопросами для самоконтроля усвоения изложенного в них материала. К разделам, которые имеют практическую направленность, представлены задачи для определения основных технологических параметров непрерывной разливки.
Учебник предназначен для студентов и преподавателей высших учебных заведений. Он может быть успешно использован не только в учебной, но и в практической деятельности работниками научно-исследовательских и проектных институтов, а также металлургических предприятий.
СОДЕРЖАНИЕ
- РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ
- 1.1 История развития, сущность, преимущества и особенности непрерывной разливки стали
- 1.2 Общие принципы системы технологий непрерывного литья, архитектура МНЛЗ и ее основные функциональные узлы
- 1.3 Основные типы МНЛЗ и их классификация
- 1.4 Общая структура сталеплавильных цехов с непрерывной разливкой стали и тенденции ее развития
- 1.5 Современные тенденции развития технологии и оборудования для непрерывного литья стали
- РАЗДЕЛ 2. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ МЕТАЛЛА ДЛЯ РАЗЛИВКИ НА МНЛЗ
- 2.1 Общие требования к качеству металла, предназначенного для разливки на МНЛЗ
- 2.2 Основные методы доводки (подготовки) стали в ковше и их эффективность
- 2.2.1 Содержание кислорода и неметаллических включений в стали
- 2.2.2 Осаждающее раскисление стали
- 2.2.3 Диффузионное раскисление стали
- 2.2.4 Удаление серы из стали
- 2.2.5 Содержание газов в стали
- 2.2.6 Вакуумное обезуглероживание стали
- 2.2.7 Неметаллические включения в стали
- 2.3 Универсальный агрегат «ковш-печь»
- 2.4 Регулирование температуры жидкой стали в ковше
- 2.5 Перемешивание расплава в ковше
- 2.6 Вакуумирование стали в ковше
- РАЗДЕЛ 3. КОНСТРУКЦИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ МНЛЗ
- 3.1 Сталеразливочные ковши и стенды для их замены
- 3.2 Промежуточный ковш как функционально-технологический элемент обеспечения стабильности разливки и качества непрерывнолитого металла
- 3.2.1 Методы дозирования стали при ее истечении из промковша в кристаллизатор
- 3.2.2 Футеровка промежуточного ковша, ее эксплуатация и износ
- 3.2.3 Изостатические огнеупоры для дозирования стали и ее защиты от вторичного окисления
- 3.3 Кристаллизатор МНЛЗ
- 3.3.1 Качание (осцилляция) кристаллизатора и влияние его параметров на формирование заготовки
- 3.3.2 Общие сведения о шлакообразующих смесях и особенностях их работы в кристаллизаторе
- 3.3.3 Конструктивные особенности кристаллизаторов МНЛЗ
- 3.3.3.1 Гильзовые кристаллизаторы
- 3.3.3.2 Сборные кристаллизаторы
- 3.4 Зона вторичного охлаждения
- 3.4.1 Системы и способы охлаждения заготовки
- 3.4.2 Струйное охлаждение непрерывнолитой заготовки
- 3.4.3 Водовоздушное охлаждение непрерывнолитой заготовки
- 3.5 Участок тянуще-правильной клети, порезка, складирование и транспортировка заготовок
- 3.6 Затравки для начала разливки стали на МНЛЗ
- РАЗДЕЛ 4. СТРУКТУРА, КАЧЕСТВО И ДЕФЕКТЫ НЕПРЕРЫВНОЛИТОГО МЕТАЛЛА
- 4.1 Основные сведения о процессах затвердевания и формирования структурных зон в непрерывнолитых заготовках
- 4.2 Деформации, напряжения и трещины в твёрдой корочке заготовки
- 4.3 Основные дефекты непрерывнолитых заготовок
- 4.3.1 Дефекты профиля непрерывнолитых заготовок
- 4.3.2 Дефекты поверхности непрерывнолитых заготовок
- 4.3.3 Дефекты внутренней структуры непрерывнолитой заготовки
- 4.4 Влияние внешних динамических воздействий на формирование непрерывнолитых заготовок и их применение на МНЛЗ
- 4.5 Электромагнитное перемешивание при непрерывной разливке стали
- 4.6 Система «мягкого» механического обжатия заготовки для управления усадочными и ликвационными процессами
- РАЗДЕЛ 5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ
- 5.1 Автоматическое поддержание уровня металла в кристаллизаторе
- 5.2 Система прогнозирования и предотвращения прорывов твердой корочки
- 5.3 Система динамического сопровождения заготовки по температуре
- РАЗДЕЛ 6. СОВРЕМЕННЫЕ МНЛЗ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ
- 6.1 Технологические комплексы и МНЛЗ для производства сортовых заготовок
- 6.2 МНЛЗ для разливки блюмов и фасонной заготовки
- 6.3 Современные МНЛЗ для получения сляба
- 6.4 Разливка металла на тонкие слябы и литейно-прокатные модули
- 6.5 Полунепрерывная разливка слитков
- 6.6 Развитие технологий и оборудования для непрерывной разливки в Украине
- РАЗДЕЛ 7. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ
- 1.1 История развития, сущность, преимущества и особенности непрерывной разливки стали
- 1.2 Общие принципы системы технологий непрерывного литья, архитектура МНЛЗ и ее основные функциональные узлы
- 1.3 Основные типы МНЛЗ и их классификация
- 1.4 Общая структура сталеплавильных цехов с непрерывной разливкой стали и тенденции ее развития
- 1.5 Современные тенденции развития технологии и оборудования для непрерывного литья стали
- 2.1 Общие требования к качеству металла, предназначенного для разливки на МНЛЗ
- 2.2 Основные методы доводки (подготовки) стали в ковше и их эффективность
- 2.2.1 Содержание кислорода и неметаллических включений в стали
- 2.2.2 Осаждающее раскисление стали
- 2.2.3 Диффузионное раскисление стали
- 2.2.4 Удаление серы из стали
- 2.2.5 Содержание газов в стали
- 2.2.6 Вакуумное обезуглероживание стали
- 2.2.7 Неметаллические включения в стали
- 2.3 Универсальный агрегат «ковш-печь»
- 2.4 Регулирование температуры жидкой стали в ковше
- 2.5 Перемешивание расплава в ковше
- 2.6 Вакуумирование стали в ковше
- 3.1 Сталеразливочные ковши и стенды для их замены
- 3.2 Промежуточный ковш как функционально-технологический элемент обеспечения стабильности разливки и качества непрерывнолитого металла
- 3.2.1 Методы дозирования стали при ее истечении из промковша в кристаллизатор
- 3.2.2 Футеровка промежуточного ковша, ее эксплуатация и износ
- 3.2.3 Изостатические огнеупоры для дозирования стали и ее защиты от вторичного окисления
- 3.3 Кристаллизатор МНЛЗ
- 3.3.1 Качание (осцилляция) кристаллизатора и влияние его параметров на формирование заготовки
- 3.3.2 Общие сведения о шлакообразующих смесях и особенностях их работы в кристаллизаторе
- 3.3.3 Конструктивные особенности кристаллизаторов МНЛЗ
- 3.3.3.1 Гильзовые кристаллизаторы
- 3.3.3.2 Сборные кристаллизаторы
- 3.4 Зона вторичного охлаждения
- 3.4.1 Системы и способы охлаждения заготовки
- 3.4.2 Струйное охлаждение непрерывнолитой заготовки
- 3.4.3 Водовоздушное охлаждение непрерывнолитой заготовки
- 3.5 Участок тянуще-правильной клети, порезка, складирование и транспортировка заготовок
- 3.6 Затравки для начала разливки стали на МНЛЗ
- 4.1 Основные сведения о процессах затвердевания и формирования структурных зон в непрерывнолитых заготовках
- 4.2 Деформации, напряжения и трещины в твёрдой корочке заготовки
- 4.3 Основные дефекты непрерывнолитых заготовок
- 4.3.1 Дефекты профиля непрерывнолитых заготовок
- 4.3.2 Дефекты поверхности непрерывнолитых заготовок
- 4.3.3 Дефекты внутренней структуры непрерывнолитой заготовки
- 4.4 Влияние внешних динамических воздействий на формирование непрерывнолитых заготовок и их применение на МНЛЗ
- 4.5 Электромагнитное перемешивание при непрерывной разливке стали
- 4.6 Система «мягкого» механического обжатия заготовки для управления усадочными и ликвационными процессами
- 5.1 Автоматическое поддержание уровня металла в кристаллизаторе
- 5.2 Система прогнозирования и предотвращения прорывов твердой корочки
- 5.3 Система динамического сопровождения заготовки по температуре
- 6.1 Технологические комплексы и МНЛЗ для производства сортовых заготовок
- 6.2 МНЛЗ для разливки блюмов и фасонной заготовки
- 6.3 Современные МНЛЗ для получения сляба
- 6.4 Разливка металла на тонкие слябы и литейно-прокатные модули
- 6.5 Полунепрерывная разливка слитков
- 6.6 Развитие технологий и оборудования для непрерывной разливки в Украине