Маловысотные машины
Маловысотные машины непрерывного
литья заготовок – неотъемлемая часть
малотоннажного производства металлопродукции
на мини-заводах
Современный рынок металлопродукции
характеризуется потребностью в малотоннажных
партиях проката и, в основном, сортового, который
диктует появление гибких и мобильных
производителей. Такими производителями являются
мини-производства или мини-заводы, включающие
выплавку, разливку и прокатку.
В настоящее время это направление стало
активно развиваться во всем мире. Основные
преимущества мини-производств перед
металлургическими заводами полного цикла
сводятся к следующему:
— производство малотоннажных партий
продукции;
— низкие капитальные затраты за счет
исключения отдельных металлургических
переделов, таких, как доменное производство,
обжимные участки и т.д.;
— незначительные производственные
площади;
— сжатые сроки проектирования и
строительства;
— большие возможности в очередности
ввода мощностей;
— низкие эксплуатационные расходы;
— выплавка стали исключительно на скрапе,
ресурсы образования которого находятся в
региональной близости к такому предприятию;
— сокращение транспортных расходов за
счет доставки лома из региона и готовой
продукции в регион;
— использование электропечей в качестве
плавильных агрегатов, что значительно расширяет
возможности получения высококачественного
металла без дополнительных технологических
операций и позволяет уменьшить вредные выбросы в
атмосферу;
— мобильность изменения размерного и
марочного сортамента, включая качественные и
специальные марки стали.
Мини-заводы обычно оснащаются
оборудованием, которое подбирают, а зачастую и
проектируют индивидуально, исходя из
специализации и годового объема производства. В
частности, для разливки стали используют
исключительно машины непрерывного литья
заготовок (МНЛЗ).
Преимущества непрерывной разливки стали
давно доказаны и основным моментом в широком
использовании указанного способа разливки стал
прежде всего факт исключения обжимного передела
в процессе прокатки, а также возможность
использования непрерывнолитых заготовок
непосредственно для кузнечно-прессового
передела. Размеры отливаемых заготовок обычно
подбирают в зависимости от сортамента готовой
продукции и условия обеспечения 4-8-кратной
степени уплотнения макроструктуры заготовок при
горячем деформировании.
Первоначально были предложены и нашли
промышленное применение машины непрерывной
разливки стали вертикального типа. Однако в
связи с низкой производительностью установок
этого типа при высоких капитальных затратах,
связанных с сооружением башни или колодца для
размещения оборудования зоны вторичного
охлаждения заготовок, во всем мире наметилась
тенденция к снижению высоты установок и переходу
к машинам непрерывного литья заготовок
криволинейного или радиального типа,
производительность таких МНЛЗ до 1 млн.т
заготовок в год. Особенностью технологии
непрерывной разливки на машинах вертикального,
криволинейного и радиального типов является
наличие жидкого зеркала металла в
кристаллизаторе, которое требует разработки
мероприятий по его защите с целью улучшения
качества поверхности, уменьшения вторичного
окисления металла и снижения количества
неметаллических включений. На практике для этой
цели используют защитные покровные смеси и
осуществляют подвод металла под уровень с
помощью погружных стаканов, позволяющих
одновременно снизить циркуляционные потоки
жидкого металла в кристаллизаторе,
возникновение которых обусловлено
конструктивными особенностями
вышеперечисленных типов МНЛЗ. Для заготовок
диаметром менее 120 мм использование погружных
стаканов практически невозможно и требует
применения дополнительных дорогостоящих
устройств защиты металла от вторичного
окисления. Одним из путей устранения указанной
проблемы явилось создание маловысотных МНЛЗ с
выводом зеркала металла из кристаллизатора в
металлоприемник. Эти машины относятся к МНЛЗ
горизонтального или наклонного типа и обладают
всеми преимуществами способа непрерывной
разливки стали как такового, обеспечивая высокую
химическую, физическую и структурную
однородность непрерывнолитых заготвок, имеют
четкие геометрические размеры и хорошее
качество поверхности при высоком выходе годных
заготовок (до 98%).
Наклон технологической оси маловысотных
МНЛЗ является расчетным и позволяет
конструктивными приемами обеспечивать
возможность эффективного удаления газов и
неметаллических включений при затвердевании
заготовок. Маловысотные МНЛЗ по сравнению с
вертикальными и радиальными имеют еще ряд
преимуществ:
— более низкие капитальные затраты за
счет размещения оборудования в одном уровне и
относительно низким весом оборудования;
— ликвидация стопоров,
стаканов-дозаторов и погружных стаканов на
промежуточных ковшах;
— небольшие эксплуатационные затраты
благодаря удобству обслуживания и снижению
количества обслуживающего персонала;
— наличие металлоприемника,
непосредственно соединенного с
кристаллизатором.
Последнее обстоятельство позволяет
разливать сталь затопленной струей через
стаканы или спецустройства, близкие или
одинаковые с сечением отливаемых заготовок, что
позволяет получать на маловысотных машинах
заготовки значительно меньших сечений, чем на
вертикальных или радиальных машинах. Снижается
также величина циркуляционных потоков в
кристаллизаторе по сравнению с другими типами
МНЛЗ, а выведение зеркала металла за пределы зоны
формирования заготовки позволяет снизить
количество неметаллических включений и
ликвидирует попадание шлаковых включений в
заготовку. Кроме того, появляется возможность
регулирования величины ферростатического
давления, создаваемого высотой налива расплава в
металлоприемник, за счет которого уплотняется
осевая зона и повышается плотность контакта
затвердевающей оболочки заготовки с
формообразующей полостью кристаллизатора. При
этом сокращается время полного затвердевания
заготовки и увеличивается производительность
машины. Хотя следует отметить, что по сравнению с
радиальными и криволинейными машинами
производительность маловысотных машин невелика
(до 200 тыс.т заготовок в год), но в сочетании с
невысокими капитальными затратами и
возможностью отливать заготовки мелких сечений
делает этот тип машин идеально подходящим для
мини-заводов и мини-производств малотоннажных
партий металлопродукции.
В настоящее время технология
непрерывного литья заготовок малых сечений
отработана и позволяет отливать заготовки
квадратного и круглого сечения 80-120 мм.
Таким образом, перечисленные
конструктивные и технологические аспекты машин
непрерывной разливки малой высоты
свидетельствуют о том, что разливка стали на этих
машинах обеспечивает получение
высококачественных заготовок повышенной
готовности для прокатки или кузнечно-прессового
передела малотоннажными партиями и отвечает
требованиям, предъявляемым к оборудованию для
комплектации мини-заводов или мини-производств.