1.4 Машини для безперервного розливання сталі

У сталеплавильному виробництві найбільшого поширення набули установки типа лиття в кристалізатор. Отриманий при безперервному розливанні продукт в технічній літературі має дві назви: безперервнолитий зливок або частіше безперервнолита заготовка (мається на увазі, що отримуваний продукт є заготовкою для подальшого плющення). На підприємствах важкого машинобудування, зайнятих проектуванням і виготовленням установок для безперервного розливання, агрегат в цілому отримав назву “Машина безперервного лиття заготовок”. Проте у технологів в практиці металургійних заводів поширена назва “Установка безперервного розливання сталі”, що більш повно відображає суть процесу. Сучасна МБЛЗ включає не лише механізми, але і такі пристрої, як проміжний ківш, пристрої для введення реагентів і захисту від вторинного окислення, пристрої для електромагнітного перемішування металу, що кристалізується, та ін. Крім того, сучасна техніка все більшою мірою дозволяє отримувати безперервним способом не лише заготовки, але і вже готові вироби (наприклад, труби, швелери, проволоку, стрічку).

Широке застосування методу безперервного розливання обумовлене її перевагами:

- зменшення (на 10…20 %) витрат металу на 1 т придатного прокату внаслідок зниження обрізі головної і донної часток. зливка Зменшення обрізі при прокатці пов'язане також з тим, що розкрою піддається як би одна довга заготівка, а не багатозливків, які можуть розрізнятися по масі, величині усадкової раковини і т.п.;.

- оптимальне поєднання особливостей роботи сучасних прокатних станів і можливостей МБЛЗ. Наприклад, для досягнення високих техніко-економічних показників сучасний листопрокатний стан повинен отримувати слябові заготівки масою до 50…60 т; відливати зливки зливки такої маси традиційним способом скрутно з ряду причин, перш за все тому, що зливкизливки такої маси характеризуються розвинутими лікваційними явищами; для отримання таких зливків зливків необхідні відповідне кранове обладнання в розливних прольотах, будівництво глибоких нагрівальних колодязів та інші пристосування’

- зниження капітальних витрат на спорудження металургійного заводу (із структури заводу виключені парк виливниць, відділення для їх підготовки і витягання з них злив­ків, крупні, дорогі прокатні стани - блюмінги і слябінги, на яких зазвичай зливки обжимають на заготовки для подальшого плющення);

- зменшення енергетичних вит­рат (як для нагріву металу під прокатку, так і для роботи прокатних станів);

- підвищення продуктивності та покращення умов праці (виключення ряду важких і трудомістких операцій по установці виливниць, прибиранню і т. п.), створення передумов для повної автоматизації і механізації процесу розливання, зменшення числа обслуговуючого персоналу;

- збільшення ступеня однорідно­сті металу, поліпшення його якості завдяки прискоренню твердіння.

Ці переваги визначили сучасну ситуацію в металургії: у промислово-розвинених країнах основ­на маса сталі, що виплавляється, розливають лише безперервним способом.

У металургійному виробництві на сучасний момент широко використовуються основні типи машин безперервного розливання сталі (рис. 1.6): вертикальні, радіальні, криволінійні, горизонтальні.

Рис. 1.6. Принципові схеми машин безперервного розливання сталі:

1 - вертикального типа; 2 - радіального типа; 3 - криволінійного типа; 4 - горизонтального типа; С - зона відрізання заготівки; S - кінець твердіння.

Найбільш поширені МБЛЗ працюють за наступною схемою: рідка сталь поступає в крізну водоохолоджувачу виливницю-кристалізатор. Заздалегідь до початку розливання в кристалізатор вводять штучне рухливе дно (так звану “затравку”) (рис. 1.7). Рідкий метал, стикнувшись з холодними тілами затравки і кристалізатора, починає кристалізуватися; затравку разом із застиглим на ній металом повільно витягають із кристалізатора; разом з затравкою тягнеться і заготовка, що одержують таким чином. Грані заготовки (середня частина заготовки ще рідка), що закристалізувалися, ковзають при цьому по стінках кристалізатора. Для зменшення зусиль витягування і виключення випадків розриву скориночки із-за приварювання скориночки до стінок кристалізатора останньому додають поворотно-поступальний рух, на його стінки подають мастило, на поверхні рідкого металу в кристалізаторі наводять шлак, тонка плівка якого між кристалізатором і заготовкою зменшує тертя. Заготівку, що виходить з кристалізатора, з рідкою серцевиною піддають інтенсивному охолоджуванню (зазвичай тонкодисперсними струменями води, що подається через спеціальні форсунки). Це охолоджування називають вторинним (первинним називають охолоджування в кристалізаторі). Після твердіння по всьому перетину заготовка поступає на ділянку різання, де її розрізають на мірні довжини (частини заданої довжини).

Рис. 1.7. Затравка:

1 - кристалізатор; 2 - голівка затравки.

На першому етапі в промисловому масштабі застосовували установки в основному вертикального типа (рис. 1.8). При отриманні на таких установках

заготовок відносно великої товщини зона повного твердіння і відповідно ділянка різання заготівки на мірні довжини знаходяться на великому видаленні від кристалізатора. В результаті установка має бути або дуже високою (>40 м) і на таку висоту необхідно піднімати ківш із сталлю, або при розміщенні ковша на невеликій висоті (над рівнем підлоги цеху) всю установку розташовувати на дуже великій глибині, а порізані заготовки видавати потім вгору. Як правило, для зменшення висоти будівлі та спрощення системи подачі сталерозливних ковшів до місця розливання МБЛЗ вертикального типа розташовували на невеликій висоті над рівнем цеху, а основне устаткування розміщували в глибокому залізобетонному колодязі. Окрім підвищення вартості будівництва це приводило до необхідності вживання складних систем видачі з колодязя порізаних заготівок, створювало серйозну скруту у випадку прориву кірки зливка і при аварійному розливанні.