Завершающим этапом производства стали является превращение ее в слитки. Выплавленную сталь выпускают из печи в сталеразливочный ковш и далее льют либо в установленные на тележках изложницы, либо на МНЛЗ.
Непрерывное литье стали на МНЛЗ – наиболее прогрессивный и эффективный способ получения заготовок.
Сущность его заключается, в литье стали в сквозную водоохлаждаемую изложницу (кристаллизатор), непрерывного вытягивания слитка из изложницы и последующей порезки слитка на мерные заготовки.
В зависимости от направления движения слитка после выхода его из кристаллизатора, применяемые в настоящее время в сталеплавильных цехах МНЛЗ, разделяют на вертикальные, радиальные и криволинейные.
В вертикальных машинах слиток в течении всего процесса литья и резки на мерные заготовки находится в вертикальном положении.
Рис. 31 (а) Вертикальные машины
1. Сталеразливочный ковш;
2. Промежуточный ковш;
3. Водоохлаждаемый кристаллизатор;
4. Форсунка;
5. Брусья;
6. Ролики;
7. Тянущая клеть;
8. Резак;
9. Рольганг.
Из сталеразливочного ковша 1 жидкая сталь поступает в промежуточный ковш 2. Из промежуточного ковша она подается в сквозной водоохлаждаемый кристаллизатор 3. Нижний торец кристаллизатора перед началом литья закрыт затравкой, выполняющей функции временного дна. Затравка представляет собой штангу, на верхний конец которой насажена головка того же поперечного сечения, что и отливаемый слиток. Нижний конец затравки находится между валками тянущей клети 7. Верхний торец головки имеет паз в форме «ласточкина хвоста», служащий для сцепления затравки со слитком.
Поступив в кристаллизатор, жидкая сталь застывает на его стенках и торце затравки с образованием твердой корочки. При вращении валков тянущей клети 7 слиток затравкой начинает вытягиваться из кристаллизатора. Сверху из промежуточного ковша в кристаллизатор непрерывно поступают, новые порции жидкой стали, количество которой согласовано со скоростью вытягивания слитка.
Ниже кристаллизатора слиток, имеющий еще жидкую сердцевину и температуру корочки 1100-12500С, поступает в зону вторичного охлаждения, проходя по которой он интенсивно охлаждается со всех сторон водой из форсунок 4 до полного затвердевания.
С целью предотвращения раздувания слитка и разрыва корочки под действием давления жидкого металла слиток по всей длине зоны вторичного охлаждения поддерживают специальными устройствами в виде брусьев 5 и роликов 6.
Пройдя зону вторичного охлаждения, затвердевший слиток попадает далее в валки тянущей клети 7. Затравку, выполнившую свою функцию, отделяют с помощью специального механизма от головной части слитка и убирают, а слиток продолжают вытягивать из кристаллизатора.
За тянущей клетью затвердевший слиток, непрерывно вытягиваемый из кристаллизатора, разрезается на куски заданной длины резаком 8. Заготовка, отрезания от слитка, переводится в горизонтальное положение, в котором и выдается из машины по рольгангу 9.
Технологическая высота МНЛЗ вертикального типа может достигать 40-50 м и зависит от сечения и мерной длины заготовки, скорости ее вытягивания.
ДОСТОИНСТВА: обеспечивают благоприятные условия формирования качественных заготовок широкого диапазона профилей, размеров и марок стали.
НЕДОСТАТКИ: Из-за большой высоты требуют значительных капитальных затрат, связанных со строительством башни или глубокого колодца для расположения оборудования. Вертикальные машины не позволяют получить также высокие скорости литья, так как в этом случае увеличивается протяженность жидкой сердцевины в слитке, расчет ферростатическое давление жидкого металла и увеличивается высота машины.
РАЗРАБОТКА.
С целью снижения строительной высоты были разработаны машины, в которых кристаллизатор направляющие устройства зоны вторичного охлаждения изогнуты либо по дуге постоянного радиуса (радиальные машины), либо по дуге с переменным радиусом кривизны (криволинейные машины).
Рис. 31(б) Радиальная машина.
1. Разливочный ковш;
2. Промежуточный ковш;
3. Радиальный кристаллизатор;
4. Форсунки;
5. Роликовые направляющие;
6. Тянуще-правильные ролики;
7. Резак;
8. Рольганг;
Сталь из разливочного ковша 1 через промежуточный ковш 2 поступает в радиальный кристаллизатор 3. После выхода из кристаллизатора сформированный изогнутый слиток продолжает двигаться далее на радиальном участке «1» зоны вторичного охлаждения в роликовых направляющих 5 по дуге того же радиуса, что и радиус изгиба кристаллизатора, и охлаждается водой из форсунок 4.
Полностью затвердевший слиток из зоны вторичного охлаждения попадает в тянуще-правильные ролики 6, выпрямляется и поступает на рольганг 8 горизонтального участка «2», где разрезается на мерные заготовки резаком 7.
Высота радиальной МНЛЗ определяется радиусом изгиба, толщиной отливаемого слитка и скоростью его вытягивания. Капитальные затраты на сооружение радиальных МНЛЗ меньше, для подобных машин вертикального типа вследствие их меньшей высоты, малого или полного отсутствия заглубления ниже нулевой отметки и уменьшения массы технологического оборудования.
ДОСТОИНСТВА: позволяют получать заготовки любой мерной длины, и скорость литья стали на них выше, чем на вертикальных машинах.
НЕДОСТАТКИ: на радиальных машинах слиток необходимо выпрямлять. Эта операция осуществляется с большой величиной деформации слитка, что затрудняет литье сталей, склонных к трещинообразованию в горячем состоянии.
Рис. 31 (в) Криволинейная машина.
1. Разливочный ковш;
2. Промежуточный ковш;
3. Криволинейный кристаллизатор;
4. Форсунки;
5. Роликовые направляющие;
6. Тянуще-правильные ролики;
7. Резак;
8. Рольганг.
Постоянный радиус кривизны сохраняется только в кристаллизаторе и на участке «1» зоны вторичного охлаждения. Последующий участок «2» зоны вторичного охлаждения изогнут по дуге с равномерно увеличивающимися радиусом кривизны, переходящим в бесконечность на горизонтальном участке «3» машины. Слиток, сформированный по радиусу в кристаллизаторе, проходя участок «2» , последовательно с небольшими величинами деформации распрямляется тянущими роликами и переводится в горизонтальное положение. Последовательный разгиб слитка уменьшает возможность образования в нем трещин.
Криволинейные машины по сравнению с радиальными отличаются более сложной настройкой роликов на криволинейном участке.
Процесс может протекать в МНЛЗ одновременно в нескольких ручьях. Ручей – это система механизмов и узлов, включая кристаллизатор, предназначенных для формирования литой заготовки. МНЛЗ может состоять из одного или нескольких ручьев, имеющих отдельные приводы механизмов. Поэтому, в зависимости от числа одновременно отливаемых слитков, определяемых вместимостью ковша, сечением и назначением заготовки, МНЛЗ могут быть: одно-, двух-, четырех-, шести -, восьмиручьевыми.
ВЫВОД: Применение МНЛЗ исключает для получения заготовок надобность в дорогостоящих обжимных станах (блюмингах или слябингах), а также в различном оборудовании, используемом при литье в изложницы.