Структурная и химическая неоднородность непрерывнолитой заготовки

 

Непрерывным способом разливают преимущественно спокойную сталь, поскольку при разливке кипящей стали не достигается суще­ственного увеличения выхода годного и трудно получить достаточ­ную толщину беспузыристой корки в слитке из-за большой скорости разливки и сложности обеспечения необходимой степени окисленности металла.

Образование структурных зон в непрерывном слитке, как и в слитке, отлитом в изложницу, определяется в основном составом и температурой стали, а также теплофизическими условиями затвер­девания. В непрерывном слитке спокойной стали также наблюдаются структурные зоны наружных мелкозернистых, столбчатых и различно ориентиро­ванных срединных кристаллов.

Химическая неоднородность в непрерывном слитке развивается в меньшей степени, чем в слитке, отлитом в изложницу. Это справед­ливо как для дендритной, так и для зональной ликвации. При повы­шенной скорости кристаллизации разделительная диффузия примеси проходит менее полно и соответственно меньшей сказывается и разница концентрации примеси в осях дендритов и межосных участках.

Так же как и дендритная, зональная ликвация уменьшается с ростом скорости затвердевания. Установлено, что при скорости продвижения фронта затвердевания более 1,8 мм/мин зональная ликвация практически отсутствует. В непрерывном слитке даже большого сечения скорость кристаллизации превышает эту критическую величину, связи с этим в непрерывных слитках отсутствует значительная зональная ликвация.

Например, в осевой зоне непрерывных слитков сечением от 75x500 до 180х900 мм степень положительной ликвации примесей достигала значений, %: для углерода 10—14, для серы 5—42 и для фосфора 10,5—47.

 

Классификация МНЛЗ

 

В настоящее время в эксплуатации находится большое разнообразие установок непрерывной разливки стали. Все эти разновидности установок классифицируются по следующим признаками.

По типу заготовки МНЛЗ различаются на слябовые, блюмовые и сортовые. Заготовки, отливаемые на слябовых машинах, имеют форму поперечного сечения в виде прямоугольника с соотношением длинной стороны к короткой > 3 …4. На блюмовых и сортовых МНЛЗ отливают заготовки в виде круга, квадрата или прямоугольника с меньшим отношением сторон. Заготовки с размером стороны > 200мм обычно называются блюмами, с меньшим размером – сортовыми заготовками.

По принципу работы различают установки непрерывной разливки и полунепрерывного литья. На машинах непрерывной разливки слиток режется на заготовки мерной длины, что позволяет разливать плавки сериями методом плавки на плавку. При полунепреывной литье длина заготовки обусловлена конструктивными особенностями – ходом механизма вытягивания, который выбирается из соображения упрощения и удешевления машины в данных условиях производства.

По составу различают одно- и многоручьевые МНЛЗ. Увеличение производительности установки достигается разливкой металла из сталеразливочного ковша в несколько кристаллизаторов. Обычно сортовые машины образуются четырьмя – восемью ручьями, а слябовые – двумя. В последнее время изготавливаются слябовые машины с четырьмя ручьями.

По характеру движения кристаллизатора различаются следующие типы МНЛЗ:

- с неподвижным кристаллизатором; к ним относится горизонтальная МНЛЗ (см. рисунок 63);

- с возвратно-поступательным движением; кристаллизатор, определенный период движется одновременно со слитками или, опережая его, а затем возвращается в начальное положение; к этому типу машин относится основное количество установок непрерывной разливки стали;

- с кристаллизатором, двигающимся со скоростью слитка; это обеспечивает отсутствие скольжения оболочки слитка относительно кристаллизатора и, следовательно, трения между ними, что снижает вероятность разрыва оболочки при высоких скоростях разливки; к этому типу МНЛЗ относится так называемая роторная (валковая) МНЛЗ.

а - вертикальная; б - вертикальная с изгибом; в - радиальная; г - наклонно-радиальная; д – горизонтальная; е – криволинейная с радиальным кристаллизатором; ж - то же, с вертикальным кристаллизатором; з – роторная (валковая) МНЛЗ   Рисунок 63 – Расположение технологических осей МНЛЗ

По расположению технологической оси установки непрерывной разливки стали делятся на машины с постоянной кривизной оси до окончания затвердевания слитка (см. рисунок 63, а-д) и машины с технологической осью на участке затвердевания слитка переменной кривизны (см. рисунок 63, е, ж).

Наибольшее распространение получили следующие виды МНЛЗ: верти­кальные, криволинейные и радиальные, с изгибом слитка и горизонтальные.

 

Вертикальные МНЛЗ

Технологическая ось вертикальной МНЛЗ расположена вертикально. Разливка, кристаллизация и охлаждение НЛЗ проводится по стандартной технологии.

Основной недостаток вертикальных МНЛЗ - ограничение скорости разливки или сечения слитка а значит, и про­изводительности установки.Поскольку затверде­ние должно закончиться до входа слитка в тянущую клеть и зону резки, то увеличение глубины лунки жидкого металла при повышении скорости (или сечения) ведет к необходимости повышать металлургическую длину МНЛЗ — большая высота.

Современные машины вертикального типа достигают высоты 40—43 м. Их сооружение требует или большого заглубления — до 25—27 м ниже уровня пола цеха, или строи­тельства высоких зданий. И в том и в другом случае с увеличением высоты установки резко возрастают капитальные затраты, услож­няются их эксплуатация и технологический процесс разливки.

Опыт эксплуатации вертикальных МНЛЗ показывает, что их целесообразно применять при металлургической длине установки, не превышающей 12 … 14 м. Это, в свою очередь, означает, что на машинах вертикального типа нельзя разливать плавки с больше­грузных агрегатов, например конвертеров садкой 300—400 т. Размеры слитков, отливаемых на верти­кальных МНЛЗ, колеблются от 50x50 до 300x1850 мм². Выход годных слитков достигает 95—98 % от жидкого металла.

Стремление снизить высоту привело к созданию машин с распо­ложением технологических узлов по криволинейной оси.