Непрерывная разливка стали
Непреры́вная разли́вка ста́ли, осуществляется на специальном агрегате при непрерывном поступлении жидкого металла в водоохлаждаемый кристаллизатор с одновременным непрерывным вытягиванием из него формирующегося слитка (непрерывно-литой заготовки). Способ получения продукции непосредственно из жидкого металла (т. н. бесслитковая прокатка) предложен Г. Бессемером в 1857 г., но не был реализован из-за технических трудностей. Более перспективным оказался метод получения из жидкого металла промежуточной заготовки посредством отливки через водоохлаждаемую форму (изложницу) – кристаллизатор. Стальная заготовка таким методом впервые получена З. Юнгансом (Германия) в 1939 г. Непрерывная разливка позволила организовать высокопроизводительный процесс производства заготовок, по профилю и размерам пригодных для непосредственного использования их на соответствующих прокатных станах. При непрерывной разливке стали улучшается качество заготовок и значительно повышается (на 12–25 %) выход годного металла из жидкой стали, а также экономится энергия (на 85 % сокращается расход условного топлива на нагрев под прокатку), создаются условия для полной механизации и автоматизации процесса разливки стали, улучшаются условия труда и снижается загрязнение окружающей среды.
Основные технологические элементы и узлы агрегата, т. н. машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ; другое название – установка непрерывной разливки стали, УНРС), включают:
сталеразливочный стенд;
промежуточный ковш;
кристаллизатор;
механизм возвратно-поступательного движения кристаллизатора;
опорные элементы и устройство зоны вторичного охлаждения (ЗВО);
механизмы для транспортировки слитка, ввода и уборки затравки;
устройство резки слитка (на заготовки мерной длины);
устройства транспортировки заготовок к прокатному цеху;
оборудование для подачи воды (в кристаллизатор, зону вторичного охлаждения и на охлаждение элементов агрегата), твёрдой и жидкой смазки (в кристаллизатор);
электрооборудование;
средства контроля и автоматизации.
При подготовке агрегата в кристаллизатор вводится временное дно, т. н. затравка (конец которой находится в зацеплении с тянущим устройством). Сверху в кристаллизатор непрерывно подаётся жидкий металл в таком количестве, чтобы его уровень был постоянным в процессе всей разливки. По мере наполнения кристаллизатора металл затвердевает у стенок кристаллизатора и у затравки. Для образования прочной оболочки (корки металла) стенки кристаллизатора, изготавливаемые из обладающего высокой теплопроводностью материала, интенсивно охлаждаются водой. Для предохранения от окисления поверхности металла создают нейтральную или восстановительную атмосферу, а для уменьшения трения между коркой металла и стенками кристаллизатора, предотвращения смачивания стенок жидкой сталью вводят твёрдую или жидкую смазку в виде различных масел, углеводородов или теплоизолирующих шлаковых смесей. Наряду с этим для предотвращения разрыва оболочки и её прилипания к стенкам кристаллизатора последний совершает возвратно-поступательное движение (качание) с помощью специальных механизмов. Частично затвердевший металл – твёрдая оболочка с жидкой сердцевиной – тянущим устройством вытягивается (с заданной скоростью) из кристаллизатора в ЗВО, где происходит её полное затвердевание. Охлаждение в ЗВО обычно осуществляется орошением поверхности слитка водой, расход которой зависит от разливаемой марки стали и скорости вытягивания слитка.
МНЛЗ подразделяют в зависимости от расположения технологической оси (воображаемой линии, совпадающей с осью непрерывно-литой заготовки) на вертикальные, криволинейные (с изгибом слитка), радиальные и горизонтальные. По типу (форме и сечению) получаемой заготовки различают слябовые, блюмовые и сортовые МНЛЗ. Отливаемые на слябовых машинах заготовки имеют форму поперечного сечения в виде прямоугольника с соотношением длинной стороны к короткой более 3, на блюмовых и сортовых МНЛЗ – заготовки в виде круга, квадрата или прямоугольника с малым отношением сторон. Заготовки с размером стороны более 200 мм обычно называются блюмами, с меньшим размером – сортовыми заготовками.