Библиографическое описание:

Польщиков А. В., Тутарова В. Д. Анализ эффективности охлаждения непрерывнолитых заготовок круглого сечения на МНЛЗ №1 ОАО «Уральская сталь» [Текст] // Технические науки: традиции и инновации: материалы Междунар. науч. конф. (г. Челябинск, январь 2012 г.). — Челябинск: Два комсомольца, 2012. — С. 105-108.

В последнее десятилетие производство непрерывнолитых круглых заготовок получило большое развитие в промышленно развитых странах и к 2010 году составило около 10,1 млн. тонн, что на 50,3% выше, чем в 2006 г. В связи с этим идет постоянный поиск лучших конструкций машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), совершенствуются отдельные узлы существующих установок. В настоящее время на территории СНГ насчитывается 28 МНЛЗ, получающих круглую заготовку диаметром от 82 до 600 мм.

В 2007 г. началось строительство МНЛЗ № 1 в электросталеплавильном цехе ОАО «Уральская сталь» (г. Новотроицк) в соответствии с проектом, разработанным компанией «SMS Demag», которая так же обеспечила поставку основного технологического оборудования и осуществляла надзор за монтажом. 28 апреля 2008 г.было проведено горячее опробование новой 4-ручьевой комбинированной машины непрерывного литья заготовок.

Выпуск продукции осуществляется в двух форматах - блюмовая заготовка сечением 330 х 470 мм и круглая заготовка диаметром 430, 540 и 600 мм [1].

Проектная производительность комбинированной МНЛЗ составляет 900 тыс.т литой заготовки в год, в том числе блюмов 600 тыс. т в год и круглой литой заготовки 300 тыс.т в год.

Комбинированная МНЛЗ №1 является уникальным агрегатом, позволяющим разливать трубную заготовку от 300 до 600 мм в диаметре, которую в России делают только на прокатных станах, в связи с чем комбинат «Уральская Сталь» планирует занять место ведущего российского производителя продуктов этого класса.

К концу 2010 года с момента пуска на МНЛЗ №1 в заготовки круглого сечения было разлито 925 плавок, объем производства составил 106252,98 т стали (рис. 1). При этом производство заготовок диаметром 430 мм составило 79880,53 т стали (695 плавок), диаметром 540 мм – 5792,96 т стали (49 плавок), диаметром 600 мм – 20579,49 т стали (181 плавка).

Рис.1. Производство круглых заготовок по различным сечениям


Для обеспечения равномерного охлаждения заготовки по длине зоны вторичного охлаждения (ЗВО) предусматривается несколько участков с различной интенсивностью отвода тепла.

В настоящее время на МНЛЗ №1 существует четыре зоны вторичного охлаждения с заданными расходами воды. Две последние не используются по причине возможного переохлаждения и большого количества брака.

Таким образом, на сегодняшний день, охлаждение непрерывнолитых круглых заготовок происходит в кристаллизаторе кассетного типа, подбое и первых двух сегментах, конструкционная схема последних приведена на рис. 2

1 сегмент

2 сегмент

Рис. 2. Конструкционная схема сегментов охлаждения

На каждом коллекторе располагается по 6 форсунок в шахматном порядке, относительно рядом находящихся коллекторов. На рис 3 приведена схема коллектора.

Рис. 3. Схема коллектора

На рис. 4 приведен внешний вид форсунок 660 серии фирмы Lechler, используемых в системе охлаждения.

Рис. 4. Форсунки 660 серии

Для достижения требуемой интенсивности теплоотвода на МНЛЗ №1 применяется струйный метод подачи охлаждающего вещества.

Струйное охлаждение обеспечивает вторичное охлаждение струями воды, которые подаются через специальные форсунки, как правило, имеющие щелевые формы. Форсунки расположены строго перпендикулярно к граням, вода подается по центру слитка. Повышенное давление при заданном расходе воды указывает на наличие засоренных форсунок, пониженное давление – на утечку в коллекторе или отсутствие форсунки. Вода попадает на поверхность заготовки в виде капель, которые должны иметь достаточную энергию, чтобы проникнуть через паровую «рубашку», образовавшуюся вследствие испарения воды. Этот способ охлаждения имеет ряд существенных недостатков [2, с.281-283]:

величина теплоотдачи не всегда увеличивается пропорционально увеличению расхода воды;
капли из водяной форсунки обычно достаточно крупные, что не способствует увеличению скорости парообразования и ограничивает эффективность охлаждения;
в месте воздействия водяной струи происходит термический удар, который может привести к зональной сегрегации или образованию трещин и т.д.

В настоящее время в условиях ЭСПЦ ОАО «Уральская сталь» при разливке на МНЛЗ №1 непрерывнолитых заготовок с круглым поперечным сечением из трещиночуствительных марок стали наблюдается пораженность круглой заготовки поверхностными трещинами. В большинстве случаев поверхность поражена поперечными трещинами. Кроме того на поверхности круглых заготовок наблюдаются ужимины и продольные трещины (рис.5).

Основной причиной возникновения поверхностных дефектов круглой литой заготовки, а именно поверхностных трещин, является применение существующей системы водяного вторичного охлаждения круглой заготовки, что приводит к неравномерному темпу охлаждения заготовки по длине оси МНЛЗ №1, с образованием участков излишнего разогрева, а затем переохлаждения поверхности заготовки.

Рис. 5. Продольная трещина

Следующим недостатком используемой конструкции является малый диаметр проходных отверстий форсунок (меньше 1 мм), что может повлечь их засорение примесями воды и дальнейший выход из строя, и как следствие – появление дефектов в круглой литой заготовке.

Таким образом, существующая система вторичного струйного охлаждения на МНЛЗ №1 ОАО «Уральская сталь» не обеспечивает оптимальные режимы охлаждения круглой заготовки, что приводит к образованию её внутренних и поверхностных дефектов.

Температура поверхности непрерывной круглой заготовки снижается по направлению движения заготовки к выходу из машины скачкообразно, что приводит к возникновению термических напряжений, следовательно, режим интенсивности охлаждения поверхности заготовки явно нарушен.

Все вышесказанное позволяет сделать вывод о необходимости реконструкции зоны вторичного охлаждения круглой заготовки на МНЛЗ №1 ОАО «Уральская сталь» и разработки рациональных режимов ее охлаждения, позволяющих стабильно получать заготовки требуемого качества.


Литература:

  1. Пресс-служба Управляющей компании «Металлоинвест». «Уральская Сталь» осваивает производство уникальной для России продукции. [Электронный ресурс] URL: http://www.steelmaker.ru/ru/node/268

  2. Процессы непрерывной разливки: Монография / Смирнов А.Н., Пилющенко В.Л., Минаев А.А. и др. – Донецк: ДонНТУ, 2002. – 536 с.
Основные термины: круглой заготовки, охлаждения круглой заготовки, ОАО «Уральская сталь», вторичного охлаждения, зоны вторичного охлаждения, круглой литой заготовки, вторичного охлаждения круглой, непрерывного литья заготовок, охлаждения заготовки, круглых заготовок, непрерывнолитых круглых заготовок, поверхности заготовки, равномерного охлаждения заготовки, охлаждения непрерывнолитых заготовок, круглой заготовки поверхностн, охлаждения поверхности заготовки, темпу охлаждения заготовки, непрерывной круглой заготовки, заготовки круглого сечения, режимы охлаждения круглой

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle