Типы МНЛЗ и их применение
Для производства непрерывных заготовок используются МНЛЗ, построенные по разным принципиальным схемам. Промышленное применение получили МНЛЗ: вертикальные, вертикальные с изгибом полностью затвердевшей заготовки, радиальные, криволинейные, криволинейные с прямым кристаллизатором, горизонтальные, наклоннокриволинейные. К опытнопромышленным и опытным установкам следует отнести: двухвалковые с заливкой металла в зазор между валками, одновалковые с подачей металла на один валок большего диаметра, ленточные, роторные, конвейерные. Принципиальные схемы промышленных МНЛЗ приведены на рис. 5.20, а опытнопромышленных и опытных — на рис. 5.21.
Первоначально на практике применялись только вертикальные МНЛЗ. Чтобы обеспечить полное затвердевание жидкой фазы в формирующемся слитке в процессе его вертикального перемещения, необходимо иметь достаточную высоту всей конструкции в целом. При отливке слитков крупных сечений с большой протяжённостью жидкой фазы, а также с увеличением длины заготовки весьма возрастает высота вертикальных МНЛЗ. Характерные особенности вертикальных МНЛЗ: значительную высоту и заглубление изза фундамента под установку в виде опускного колодца глубиной до 30 м — можно считать большим недостатком.
Другой недостаток вертикальных МНЛЗ — отсутствие резерва увеличения скорости разливки и ограничения возможности получения мерных заготовок большой длины. Исключается переход к перспективному технологическому процессу: совмещению непрерывной разливки стали с прокаткой. Вертикальные МНЛЗ целесообразны преимущественно при отливке слитков крупного сечения, сплошных трубных заготовок большого диаметра, полых трубных заготовок, при разливке сталей, склонных к образованию трещин при деформации в горячем состоянии.
Вертикальные установки с изгибом полностью затвердевшего слитка были созданы с целью уменьшения высоты МНЛЗ и заглубления фундаментов. Непрерывный слиток разрезают на мерные длины в горизонтальном положении после плавки. По мере увеличения сечения слитка разность в высоте по сравнению с вертикальной исчезает, что делает нецелесообразным строительство установок подобного типа при отливке сечений толщиной свыше 200 мм. Единственным их преимуществом остаётся возможность получения заготовок практически любой длины. Поэтому вертикальные МНЛЗ с изгибом заготовки имели весьма ограниченное применение. В связи с внедрением технологии производства тонких слябов вертикальные МНЛЗ с изгибом заготовки снова начинают применяться. Они используются фирмой «SchlomannSiemag» (Германия) при объединении МНЛЗ с полосовым прокатным станом и при создании так называемого литейнопрокатного агрегата.
Стремление увеличить производительность, уменьшить заглубление фундаментов и высоту установки при сохранении высокого качества слитка привело к созданию радиальных, криволинейных и криволинейных с прямым кристаллизатором МНЛЗ. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.
Отличительной особенностью радиальной МНЛЗ является то, что формирование заготовки осуществляется по дуге постоянного радиуса до момента её полного затвердевания. Увеличение сечения ведёт к увеличению радиуса МНЛЗ, её высоты и уменьшению преимуществ по сравнению с МНЛЗ вертикального типа. Поэтому радиальные МНЛЗ целесообразно применять при отливке заготовок мелкой сортовой (сечением от 70x70 до 200x200 мм) и более крупных сечений из сталей, не допускающих деформации в двухфазном состоянии.
На МНЛЗ криволинейного типа начальное формирование заготовки осуществляется по дуге постоянного радиуса, а полное затвердевание — по дуге переменного радиуса и на горизонтальном участке.
Разновидностью криволинейной является МНЛЗ с прямым кристаллизатором. В ней начальное формирование отливаемого слитка осуществляется на прямом вертикальном участке 2—3 м. Затем происходит изгиб слитка в нескольких точках, перевод его на дугу постоянного радиуса, выпрямление слитка в нескольких точках. Окончание затвердевания слитка осуществляется на горизонтальном участке. Преимущества криволинейной МНЛЗ с прямым кристаллизатором заключаются в использовании более простого в обслуживании и изготовлении прямого кристаллизатора и возможного улучшения качества слитка за счёт всплывания неметаллических включений на прямом участке, недостатки — несколько большая высота (1—3 м в зависимости от толщины отливаемого слитка). Технологическая (металлургическая) протяжённость этих МНЛЗ может достигать 45—47 м и обеспечивать разливку стали с большой скоростью.
МНЛЗ криволинейного и криволинейного с вертикальным кристаллизатором типов применяются в высокопроизводительных цехах, в которых выплавляют углеродистые и низколегированные стали. Криволинейные МНЛЗ с прямым кристаллизатором используют также при отливке слитков более сложного марочного сортамента.
Наклоннокриволинейная МНЛЗ отличается от криволинейной тем, что радиальный кристаллизатор установлен под углом 50—55° к горизонтальной плоскости. Слиток на такой МНЛЗ формируется вначале на дуге постоянного радиуса, а полностью затвердевает в криволинейном и горизонтальном участках. У этих МНЛЗ малая конструктивная высота (не превышает 6 м) для отливки заготовок максимального сечения 320х х320 мм. Они могут устанавливаться в мартеновских и других цехах с небольшой высотой подкрановых путей, используются в основном для отливки сортовых заготовок. Обязательное условие применения такой МНЛЗ — оснащение системой электромагнитного перемешивания жидкой фазы слитка в процессе разливки («Danieli», Италия). Широкого применения такие МНЛЗ пока не получили, вероятно изза сложности подвода металла в кристаллизатор и эксплуатационных затрат при использовании электромагнитного перемешивания.
Горизонтальные МНЛЗ находятся в стадии промышленного внедрения и отработки конструкции отдельных узлов. Они могут применяться в цехах с печами небольшой ёмкости для разливки легированных и коррозионностойких сталей.
Близкие к конечным размерам непрерывнолитые заготовки дает разливка тонких слябов для производства горячекатаной полосы и толстого листа (технологии и оборудование фирм «SchlomannSiemag», «Mannesmann Demag», Германия; «Voest Alpine», Австрия; «Danieli», Италия). Они имеют различия в технологии. «SchlomannSiemag» для отливки заготовок толщиной 50 мм использует специальный стакан для подачи металла из промковша в кристаллизатор и воронкообразный кристаллизатор. «Mannesmann Demag» разливает тонкие слябы с использованием плоского разливочного стакана и кристаллизатора с плоскими параллельными стенками, обеспечивающими формирование слитка толщиной 60—70 мм. Затем уменьшение толщины слитка осуществляется в направляющих зоны вторичного охлаждения до толщины порядка 40 мм.
В. А. Авдеев, В. М. Друян, Б. И. Кудрин, Основы проектирования металлургических заводов, М., 2002
