Глава 6 машины непрерывного литья заготовок § 40. Сущность процесса непрерывного литья заготовок

Одной из весьма тяжелых и ответственных операций в цепи металлургического производства является разливка стали в изложницы. Многие годы ученые и производственники изучали и искали возможности изменения технологии разливки стали.

Однако только за последние 20 лет впервые в CCCP найден удовлетворительный способ непрерывного литья стали для получения заготовок различных сечений. Этот способ быстро распространился во всем мире.

Процесс непрерывного литья заготовок (рис. 101) состоит в следующем. Жидкая сталь, выпущенная из сталеплавильной печи в ковш, заливается через промежуточный ковш 1, служащий для создания постоянного напора, в специальную водоохлаждаемую изложницу без дна – кристаллизатор 2. В последний, до поступления металла, вводится временное дно – «затравка».

Затравка представляет собой штангу обычно прямоугольного сечения, равного сечению отливаемого слитка. Верхний конец затравки образует дно кристаллизатора, он выполнен в виде «ласточкина хвоста» и входит в сцепление со слитком, а нижний конец находится между тянущими роликами 4.

Когда столб жидкого металла над затравкой достигает 300-400 мм, включают механизм вытягивания заготовки. При помощи тянущих валков затравка начинает двигаться вниз со скоростью 0,4-2,0 м/мин и увлекать за собой формирующийся слиток. Сверху из промежуточного ковша непрерывно поступают новые порции жидкого металла, количество которого согласовывается со скоростью передвижения слитка таким образом, чтобы уровень жидкого металла в кристаллизаторе поддерживался все время на расстоянии от 100-200 мм от верхней ее кромки.

Слиток, выходящий из кристаллизатора с температурой 1100-1250⁰С и имеющий еще жидкую сердцевину, попадает в зону вторичного охлаждения 3, где он подвергается интенсивному охлаждению водой. Последняя поступает из специальных брызгал на все четыре грани слитка. В этой зоне слиток затвердевает по всему сечению и его разрезают газовым резаком 5 на заготовки. Резак автоматически перемещается вместе со слитком и после окончания резки возвращается в исходное положение (перемещается вверх).

Нарезанные заготовки убирают специальными механизмами, поднимают наверх и транспортирую на склад, либо к нагревательным печам или же в горячем состоянии прямо к прокатному стану.

В настоящее время для непрерывного литья заготовок в основном применяют машины трех типов: вертикальные и наклонные с непрерывным и периодическим движением слитка, вертикальные с изгибом отливаемого слитка и радиальные (криволинейные). Последние являются более производительными.

Рис. 101. Схема одноручьевой машины непрерывного литья заготовок

В вертикальных машинах (рис. 102,а) слиток 8 в течение всего процесса разливки и резки его на мерные заготовки находится в вертикальном положении. Заготовка, отрезанная от слитка, переводится в горизонтальное или наклонное положение, в котором и выдается из установки по путям 7. Недостатком установки является ее большая высота, а также малая скорость прохождения слитка (до 0,9 м/мин).

В машинах с изгибом (рис. 102,б) слиток после прохождения тянущих валков 9 изгибается на 90°, после чего его выпрямляют в специальных правильных механизмах 6 и режут на мерные заготовки в горизонтальном или слегка наклонном положении. Слиток можно изгибать только после полного его затвердевания, так как наличие жидкой сердцевины при изгибе приводит к образованию внутренних трещин.

Машины с изгибом имеют меньшую высоту по сравнению с вертикальными, так как слиток при этом режется на мерные заготовки в горизонтальном положении. Однако значительно уменьшить высоту установки можно только при относительно небольшой толщине отливаемого слитка, так как минимальный радиус изгиба при увеличении толщины слитка значительно возрастает.

Для размещения машины с изгибом требуется значительно большая площадь, что сказывается на капитальных затратах при строительстве этих установок. Кроме того, на этих машинах затруднена разливка сталей, склонных к красноломкости, для которых допустимые деформации при изгибе значительно меньше, чем для углеродистых сталей.

Максимальное уменьшение высоты машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) достигается, в криволинейных машинах с кристаллизаторами вторичного охлаждения, изогнутыми по дуге (рис. 102, в). Сформировавшийся в кристаллизаторе изогнутый слиток продолжает по выходе из него двигаться по дуге того же радиуса, что и радиус изгиба кристаллизатора, после чего он выпрямляется в комбинированном тянуще-правильном механизме 5 и выдается на горизонтальный или слеша наклонный рольганг, где его режут на заготовки заданной длины.

В радиальных машинах вывод слитка на горизонтальный участок происходит в результате проведения лишь одной операции – выпрямления, тогда как в машинах с прямолинейным кристаллизатором необходимы изгиб и выправление слитка. Радиальные машины, как и вертикальные с изгибом, требуют больших площадей для их размещения в цехе: кроме того, в вертикальных машинах наиболее благоприятны условия для формирования качественных заготовок широкого диапазона профилей, размеров и марок сталей. Сравнительная высота машин различных типов показана на рис. 102.

Капитальные затраты на сооружение машин непрерывного литья заготовок с криволинейными кристаллизаторами меньше, чем для подобных машин вертикального типа, вследствие малого или полного отсутствия заглубления ниже нулевой отметки и уменьшения массы технологического оборудования. Скорость разливки стали в этих машинах примерно в два раза выше, чем в вертикальных.

Рис. 102. Схемы различных типов машин для непрерывного литья заготовок:

а - вертикальная; б-вертикальная с изгибом слитка; в - радиальная;

1 - сталеразливочный ковш; 2- вспомогательный разливочный ковш; 3 - кристаллизатор; 4 -зона вторичного охлаждения; 5 - тянущий правильный механизм; 6 - правильный механизм; 7-наклейные путчи; 8 - отливаемый слиток; 9 - тянущие ролики

Кроме указанных типов, существуют еще некоторые типы машин непрерывного литья стали, не получивших широкого применения.

Кроме одноручьевых машин, в СССР получили распространение четырех-, трех- и двухручьевые (рис. 103). Машины непрерывного литья заготовок против других известных способов разливки обеспечивают получение слитков небольших сечений, используемых непосредственно для дальнейшего передела без применения обжимных станов. Следовательно, при непрерывном литье заготовок исключается применение дорогостоящих прокатных агрегатов (блюмингов и слябингов), изложниц, устройств для раздевания слитков, значительно снижается расход топлива на разогрев слитков, сокращаются транспортные операции и весь производственный цикл получения заготовок для прокатных станов, уменьшается также парк изложниц со слитками. Применение МНЛЗ оказывает также большое влияние на улучшение условий труда работающих и повышение культуры производства.

Рис .103. Схема двухручьевой машины непрерывного литья заготовок:

1 – ковш; 2 – вспомогательный разливочный ковш; 3 – кристаллизатор; 4 – зона вторичного охлаждения; 5 – тянущие валки; 6 – газовый резак; 7 – наклонные пути; 8 – приемный стол