118

Глава 10 отделения непрерывной разливки

Непрерывная разливка по сравнению с разливкой стали в изложницы имеет ряд положительных особенностей:

значительно повышается выход годного металла (выход блю­мов и слябов спокойной стали — на 10—14% от массы разливае­мого металла); упрощается производство по заводу в целом и улучшаются его технико-экономические показатели в связи с тем, что отпадает необходимость в обжимных станах (блюмингах и слябингах), уменьшаются энергетические затраты и потребность в трудящихся, уменьшается площадь завода;

повышается качество металла в первую очередь вследствие снижения химической неоднородности из-за более быстрого за­твердевания малых по толщине слитков;

уменьшаются затраты ручного труда и улучшаются условия труда при разливке;

создаются условия для автоматизации разливки стали.

В связи с этими преимуществами во вновь сооружаемых цехах предусматривают непрерывную разливку стали. Разливка в излож­ницы может сохраняться при выплавке некоторых легированных сталей, для которых технология непрерывной разливки пока не разработана, и иногда при выплавке кипящей стали. Непрерыв­ная разливка кипящей стали пока не нашла широкого применения в связи с тем, что она не дает существенного повышения выхода годного металла по сравнению с разливкой в изложницы и в связи с рядом специфических трудностей формирования требуемой структуры слитка кипящей стали в условиях непрерывной раз­ливки.

1. Выбор типа и числа мнлз

В настоящее время находят промышленное применение следующие разновидности МНЛЗ: криволинейные или радиальные, верти­кальные, вертикально-радиальные, с изгибом слитка, горизонтальные. Для высокопроизводительных цехов, в которых выплавляют углеродистые и низколегированные стали, общепризнанной как в СССР, так и за рубежом является целесообразность использо­вания криволинейных или радиальных МНЛЗ. Это объясняется тем, что криволинейные МНЛЗ обладают рядом преимуществ по сравнению с вертикальными: снижаются капитальные затраты на сооружение ОНРС, поскольку из-за меньшей высоты машины от­падает необходимость сооружения колодцев и высоких башен, нужных для размещения вертикальных машин; криволинейные МНЛЗ позволяют разливать сталь с большей скоростью, что по­вышает пропускную способность ОНРС; из-за меньшей высоты МНЛЗ этого типа легко вписываются в габариты существующих сталеплавильных цехов. У наиболее крупных криволинейных МНЛЗ, отливающих слитки толщиной 250—300 мм, высота соб­ственно машины от верха кристаллизатора до уровня движения слитка в горизонтальном положении составляет 10—12 м; высота вертикальных МНЛЗ достигает 47 м.

За рубежом начали применять сходные с криволинейными вертикально-радиальные МНЛЗ. Они имеют вертикальный кри­сталлизатор и небольшой по высоте вертикальный участок под кристаллизатором, за которым расположен радиальный участок, обеспечивающий перевод слитка в горизонтальное положение. Преимущество подобных машин по сравнению с криволинейны­ми — более простой изготовлении и обслуживании вертикальный кристаллизатор, недостаток — несколько большая высота (для МНЛЗ, отливающих слитки толщиной 250—300 мм, это увеличе­ние составляет 4—5 м).

Вертикальные МНЛЗ целесообразно применять для отливки пустотелых трубных заготовок и слитков сложных специальных профилей, а также в цехах с малыми печами, выплавляющими высоколегированные стали, склонные к образованию трещин при разгибании слитка. Установки с изгибом слитка не обеспечивают заметного снижения высоты по сравнению с вертикальными и применяются редко. Горизонтальные МНЛЗ находятся в стадии промышленного внедрения и отработки конструкции отдельных узлов. Их рекомендуется применять для отливки сортовых заго­товок небольшого сечения (толщиной менее 200 мм), т. е. в цехах с печами небольшой емкости.

Важным является выбор оптимального числа ручьев МНЛЗ. При увеличении числа ручьев возрастает производительность МНЛЗ, что позволяет уменьшить число устанавливаемых в отде­лении машин. Однако их размещение в отделении затруднено, усложняется обслуживание и организация разливки. Проектными организациями нашей страны признано целесообразным слябовые криволинейные и радиальные МНЛЗ выполнять двухручьевыми, а радиальные машины для отливки сортовых слитков (квадрат­ного или близкого к квадрату сечения) — с числом ручьев от 4 до 6—8.

Потребное число МНЛЗ я_м (без учета резервных) можно опре­делить из соотношения п_м=П_ц / П_м, где П_ц и П_м — годовая произ­водительность соответственно сталеплавильного цеха и одной МНЛЗ (т литых заготовок).

Годовую производительность одной МНЛЗ — П_м при работе методом «плавка на плавку» и с паузами определяют соответственно по формулам

где Р — масса стали в сталеразливочном ковше, т; а — выход годных заготовок при непрерывной разливке (0,96—0,98) г п — число рабочих суток машины в году, сут/год; т — число плавок, разливаемых без перерыва при разливке методом «плавка на плавку» (в расчетах принимают т = 8—10); t_M — машинное время (время разливки одной плавки), мин; t_п — пауза между разлив­кой двух последовательных плавок, мин; t'_п — пауза между се­рией плавок при разливке «плавка на плавку», мин.

Число рабочих суток МНЛЗ в году принимают равным 291 (остальное время отводится на ремонты, замену кристаллизаторов и секций вторичного охлаждения, перестройку машины на отяив-ку слитков иной толщины и др.). Паузы t_n и t'_n в общем случае складываются из времени подготовки машины к следующей раз­ливке (t_подг) и дополнительного времени (t_доп)), которое должно обеспечить синхронизацию работы МНЛЗ и сталеплавильного агрегата.

При работе методом «плавка на плавку» используемая в рас­чете пауза должна быть кратна ритму подачи ковшей с жидким металлом. (Например, при подготовке машины за 160 мин и ритме подачи ковшей, равном 17 мин, величину t'_п следует брать равной 170 мин; здесь 170 — ближайшая к 160 цифра, кратная семнадцати, причем t_подг =160 мин, 10 мин — время ожидания ковша с металлом.) Если время подготовки машины кратно ритму подачи ковшей, то t'_п равно t_подг . При работе с паузами величина t_n должна быть скорректирована таким образом, чтобы сумма t_M и t_п была кратной ритму подачи ковшей.

Для двухручьевых слябовых МНЛЗ величину t_подг принимают равной 160 мин при разливке методом «плавка на плавку» и €0 мин при разливке с паузами. Для МНЛЗ, отливающих слитки квадратного сечения, при работе с паузами величина t_подг состав­ляет 45—60 мин.

Длительность разливки плавки или ковша (машинное время t_M) определяется по формуле, мин: t_M = P/(NFvd), где N— число ручьев МНЛЗ; v — линейная скорость разливки, м/мин; F— пло­щадь поперечного сечения отливаемого слитка, м²; d — плотность стали (для спокойной стали ее принимают 7,8, а для кипящей 7,3 т/м³).

Для слябовых МНЛЗ число ручьев, как отмечалось, прини­мают двум, а при отливке слитков квадратного сечения не бо­лее 6—8. Линейную скорость, м/мин, разливки принимают по опытным данным или рассчитывают по формуле v = Kc(a+b)/ab, где а и b — соответственно толщина и ширина отливаемой заго­товки, м; Кс — коэффициент, учитывающий марку разливаемой стали и уровень совершенства конструктивных узлов МНЛЗ. Для проектируемых МНЛЗ по существующим нормативам вели­чину Кс следует принимать равной 0,3 м²/мин для углеродистых сталей обыкновенного качества; 0,24 для углеродистых и ниЗко^ легированных конструкционных; 0,20 для легированных конструк­ционных. Конфигурацию и площадь поперечного сечения слитка выбирают с учетом возможности и экономичности их прокатки на имеющихся па заводе прокатных станах.

При разливке методом «плавка на плавку» рассчитанная ве­личина t_M должна быть скорректирована с ритмом подачи ков­шей, т. е. необходимо взять ближайшую к рассчитанной t_M цифру, кратную ритму подачи ковшей. При разливке с паузами, как ука­зывалось ранее, кратной ритму подачей ковшей должна быть сумма t_M и t_п. К рассчитанному числу МНЛЗ необходимо доба­вить одну резервную.

Гипромезом при определении потребного числа МНЛЗ для работы мето­дом «плавка на плавку» применяется методика расчета по формуле п_м = п₁ + п₂+ п₃ , где п₁ , п₂, п₃ — число МНЛЗ, находящихся соответственно в работе, в ремонте и резервных.

Число МНЛЗ, находящихся в работе: п₁=(t_M/R) + М, где t_M — длитель­ность разливки плавки, кратная ритму подачи ковшей, мин; R — ритм подачи ковшей (время до подави очередного ковша), мин; М — дополнительное числе» МНЛЗ, необходимых для обеспечения работы методом «плавка на плавку». Величина М = 1, если t_M/R <4, или же М = 2, если t_M/R >4

Число МНЛЗ, требующихся для обеспечения ремонтов: га₂=га_м30/365, где 30 — длительность ремонтов одной МНЛЗ за год (сутки). Полученные дробные значения округляются до большего целого значения; число резервных МНЛЗ (м) принимают равным 1 шт.