Технология разливки стали в изложницы сверху и сифоном

При разливке сверху сталь непосредственно из ковшапоступает в изложницы, устанавливаемые на чугунных плитах — поддонах. После заполнения каждой из­ложницы стопор или шиберный затвор ковша закрывают, ковш транспортируют к следующей изложнице, вновь открывают стопор (шиберный затвор) и после заполнения сталью новой изложницы цикл повторяют.

При сифонной разливке, основанной на принципе сообщающихся сосудов, сталью одновременно заполняют нес­колько (от двух до шестидесяти) из­ложниц. Жидкая сталь из ковша посту­пает (рис. 150) в установленную на поддоне футерованную изнутри центро­вую, а из нее по футерованным каналам поддона в изложницы снизу. После наполнения всех установленных на поддоне из­ложниц стопор (шиберный затвор) закрывают и ковш транс­портируют к следующему поддону и т.д.

Преимущества сифонной разливки:

1) одновременная отливка нескольких слитков сокращает длительность разливки плавки и позволяв! разливать в мел­кие слитки плавки большой массы;

2) вследствие сокращения общей длительности разливки скорость подъема металла в изложнице может быть значи­тельно меньшей, чем при разливке сверху;

3) поверхность слитка получается чистой, так как ме­талл в изложницах поднимается спокойно без разбрызги­вания;

4) повышается стойкость футеровки ковша и улучшаются условия работы стопора и шиберного затвора вследствие меньшей длительности разливки и уменьшения числа открыва­ний и закрываний стопора или затвора;

5) во время разливки можно следить за поведением под­нимающегося металла в изложнице и в соответствии с этим регулировать скорость разливки.

Недостатки сифонной разливки:

1) сложность и повышенная стоимость разливки, обуслов­ленные расходом сифонного кирпича, установкой дополни­тельного оборудования и значительными затратами труда на сборку поддонов и центровых;

2) дополнительные потери металла в виде литников и возможность потерь при прорывах металла через сифонные кирпичи;

3) необходимость нагрева металла в печи до более высо­кой температуры, чем при разливке сверху, так как он дополнительно охлаждается в каналах сифонного кирпича.

Преимущества разливки сверх у:

1) более простая подготовка оборудования к разливке и меньшая стоимость разливки;

2) отсутствие расхода металла на литники;

3) температура металла перед разливкой может быть ни­же, чем при сифонной разливке.

Недостатки разливки сверху:

1) образование плен на поверхности нижней части слит­ков, что является следствием разбрызгивания металла при ударе струи о дно изложницы. Застывшие на стенках излож­ницы и окисленные с поверхности брызги металла не раство­ряются в поднимающейся жидкой стали, образуя дефект по­верхности — плены, которые не свариваются с металлом при прокатке, благодаря чему поверхность прокатанных загото­вок приходится подвергать зачистке, удаляя участки с де­фектами, что ведет к потерям металла;

2) большая длительность разливки;

3) из-за большой длительности разливкиснижается стой­кость футеровки ковша и в связи с большим числом открыва­ний и закрываний ухудшаются условия работы стопора или шиберного затвора.

Благодаря простоте и отсутствию потерьметалла часто предпочитают разливку сверху. В то же время высокока­чественные и легированные сталиразливают главным образом си­фоном.

Непрерывная разливка стали

Наиболее распространен способ непрерывной разливки, заключающийся в том, что жидкую сталь непрерывно заливают в водоохлаждаемую изложницу без дна — кристаллизатор, из нижней части которого вытягивают затвердевший по перифе­рии слиток с жидкой сердцевиной. Далее слиток движется через зону вторичного охлаждения, где полностью затверде­вает, после чего его разрезают на куски определенной дли­ны. Основа этого способа — вытягивание формирующегося слитка из кристаллизатора. Этим способом в настоящее время получают преимущественно литые заготовки (слитки), что позволило ликвидировать два энергоемких этапа металлурги­ческого производства— прокатку на обжимных станах и наг­рев слитков перед этой прокаткой в нагревательных колод­цах.

Конструкция МНЛЗ

Наибольшее распростра­нение получили установки вертикального, криволинейного и радиального типов.

Вертикальные МНЛЗ

Из сталеразливочного ковша сталь поступает в промежуточный, а из него в кристаллизатор с вертикальными стенками, совершающий возвратно-поступательное движение вверх—вниз. После выхода из кристаллизатора слиток с жид­кой сердцевиной движется вниз через зону вторичного охлаждения, включающую систему форсунок и опорные устрой­ства, которые могут быть выполнены в виде роликов или брусьев и предотвращают выпучивание корки слитка.

За зоной вторичного охлаждения расположена одна или две тянущие клети, которые обеспечивают вытягивание и регулирование скорости движения слитка, а также пред­отвращают проскальзывание слитка вниз. Каждая клеть сос­тоит из двух или трех пар валков, соединенных с приводом и прижимаемых к слитку гидроцилиндрами.

Ниже тянущих клетей движущийся слиток разрезают на куски мерной длины с помощью газорезки. Отрезанные заго­товки падают в корзину (тележку), которая, двигаясь по наклонным рельсам, поднимает заготовку до уровня пола це­ха и одновременно поворачивает ее в горизонтальное поло­жение.

Основной недостаток вертикальных МНЛЗ — большая высо­та, обусловленная тем, что затвердевание слитка должно закончиться до его попадания в тянущую клеть и газорезку. Другим сущест­венным недостатком является то, что необходимость ограни­чивать высоту МНЛЗ ограничивает скорость разливки.

Криволинейные и радиальные МНЛЗ

В радиальных МНЛЗ по выходе из кристаллизатора слиток движется по дуге с постоянным радиусом. После прохождения нижней точки дуги полностью затвердевший слиток разги­бают, переводя его в горизонтальное положение.

В криволинейных МНЛЗ слиток вначале движется по дуге, определяемой радиусом кривизны кристаллизатора, а затем еще в зоне вторичного охлаждения радиус кривизны дуги увеличивается, т.е. происходит постепенное разгибание слитка с жидкой сердцевиной с последующим переводом в горизонтальное положение. Рассредоточение деформации имеет целью снизить возникающие при этом в корке слитка напряжения и вероятность возникновения трещин.

Жид­кая сталь из сталеразливочного ковша поступает в промежу­точный, а затем в радиальный кристаллизатор, снабженный механизмом качания. После выхода из кристаллизатора сли­ток, проходя через зону вторичного охлаждения, движется по роликовой проводке.

Верхняя часть роликовой проводки предотвращает выпу­чивание корки слитка. Приводными, обеспечивающими движе­ние и разгибание слитка, обычно выполняют ролики нижнего ряда.

Машины конструируют так, что горизонтальное движение слитка осуществляется на уровне пола цеха. На этом же участке производят резку слитка на куски мерной длины.

Основные преимущества этих машин по сравнению с верти­кальными:

- меньшая высота, что снижает стоимость сооруже­ния МНЛЗ и здания цеха;

- возможность повышения скорости разливки, поскольку газорезку можно установить далеко от кристаллизатора и благодаря этому допустимо существенное увеличение глубины лунки жидкого металла в слитке;

- воз­можность резки слитка на куски большой длины.

Основные узлы МНЛЗ

Промежуточный ковш, обеспечивающий подвод жидкого ме­талла из сталеразливочного ковша в кристаллизатор, небольшой высоты с одним, или несколькими разливочными стаканами, как правило, имеющими стопора.Помимоподвода жидкого металла в кристаллизатор промежуточный ковшобес­печивает постоянство условий подачи металла в кристалли­затор в течение всей разливки, т.е. одинаковый и неболь­шой напор струи металла, поступающего в кристаллизатор.

Для снижения теплопотерь ковши накрывают футерованными крышками, а до начала разливки футеровку прогревают до температуры 900-1200 °С.

Кристаллизатор является важнейшим конструктивным эле­ментом МНЛЗ; он должен обеспечить быстрое формирование достаточно толстой и прочной корки слитка без дефектов. Для обеспечения этого и предотвращениярасплавления само­го кристаллизатора при подаче в него жидкой стали, стенки кристаллизаторов делают водоохлаждаемыми, а внутреннюю их часть, соприкасающуюся с жидким металлом, выполняют из меди.

Применяют кристаллизаторы трех типов: блочные, гильзо­выеи составные.

Наибольшее распространение получили составные (сбор­ные) кристаллизаторы, которые выполняют из четырех от­дельных стенок, скрепленных в одно целое с помощью спе­циальных стяжных устройств.

Форма поперечного сечения внутренней полости кристал­лизатора определяется сечением отливаемого слитка. Кристаллизаторы оборудуются системой охлаждения.

Механизм качания кристаллизатора обеспечивает в тече­ние всей разливки возвратно-поступательное движение крис­таллизатора вверх-вниз, т.е. вдоль отливаемого слитка, что необходимо для предотвращения отрыва верхней тонкой части корки от движущегося слитка вследствие трения о стенки кристаллизатора. В период совместного движения кристал­лизатора и слитка вниз трение между нимиотсутствует,и затвердевающая корка слитка утолщается и упрочняется так, что при последующем движении кристаллизатора вверх она не разрывается.

Зона вторичного охлаждения представляет собой распо­лагаемую ниже кристаллизатора часть МНЛЗ, где на поверх­ность движущегося слитка подают охлаждающую среду. В этой зоне от слитка должно отбираться тепло, выделяющееся при кристаллизации жидкого металла, а поверхность слитка не должна охлаждаться ниже 800—1000 °С. Чтобы достичь этого применяют "мягкое" ох­лаждение (распыленной водой, водовоздушной смесью), рассредоточивая его на большое расстояние по длине слитка.

Интенсивность охлаждения должна уменьшаться по мере удаления слитка от кристаллизатора.

Тянущие устройства - движение слитка обеспечивают снабженные приводом (приводные) роли­ки роликовой проводки;

Затравка предназначенадляобразования временногодна в кристаллизаторе перед началом разливки и для вытягива­нияпервыхметровотливаемого слитка.

Затравка снабжена головкой, в которой имеется углуб­ление в виде "ласточкиного хвоста" или Г-образной формы; сечение головки затравки соответствует сечениюотливаемого слитка. Перед началом разливки затравку вводят вкристаллизатор, и ее головка образует временное дно, а низ затравки находится в тянущих валках. Заливае­мый в кристаллизатор металл застывает в углублении голов­ки, обеспечивая сцепление затравки со слитком. При вклю­чении тянущих валков затравка начинает двигаться вниз и тянет за собой слиток. После выхода затравки из тянущих валков ее отделяют от слитка.

Устройство для резки слитка на куски определенной дли­ны (заготовки) представляет собой газорезку ирежегид­равлические ножницы. Газорезка— это подвижнаятележка, снабженная двумя газокислородными резаками, которые при резке перемещаются поперек слитка, а сама газорезка при этом движется вместе со слитком, сцепляясь с ним перед началом резки пневматическими захватами.После окончания резки газорезка возвращается в исходное положение, после чего цикл повторяется.

Оборудование для быстрой смены ковшей - поворотные и иногда передвижные стенды, которые удерживают во время разливки сталеразливочныйковш над промежуточным и обеспечивают быструю замену ков­шей при разливке методом "плавка на плавку".