Непрерывная разливка стали

Непрерывная разливка стали сама по себе является эффективным мероприятием по снижению затрат в металлургическом производстве. За счет использования машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) из производственной цепочки исключается обжимной передел, что позволяет существенно снизить потребление энергоресурсов для производства готового проката. В МНЛЗ расплавленный металл из сталеразливочного ковша, установленного на поворотном стенде, через промежуточный ковш заливается в медный, охлаждаемый водой кристаллизатор, в котором начинает формироваться твердая оболочка (корочка) непрерывнолитого слитка. Из кристаллизатора слиток непрерывно вытягивается тянущими роликами и попадает в зону вторичного охлаждения, где он со всех сторон охлаждается водой из форсунок. Далее следует зона охлаждения на воздухе, в которой слиток окончательно затвердевает, после чего он режется на мерные длины с помощью газовых резаков. МНЛЗ бывают радиального типа, вертикальные, вертикальные с изгибом слитка на 90°, криволинейные, горизонтальные, валковые, ленточные и т.д. В настоящее время на МНЛЗ разливают непрерывнолитые блюмы, слябы и заготовки. При этом наибольшим энергосберегающим потенциалом являются установки, способные отливать непрерывнолитой слиток сечением, близким по форме и размерам к готовому изделию (прокату), что существенно сокращает цикл производства, потребление энергоресурсов и обеспечивает более приятные деформационные условия. К таким машинам относятся тонкослябовые агрегаты, агрегаты валковой разливки-прокатки и установки литья заготовки типа «собачья кость», которые используются для последующей прокатки в балки или рельсы. В настоящее время также активно проводятся исследования по производству квадратной заготовки со скругленными углами радиусом 15–30 мм вместо 3–8 мм (как принято сейчас). Это позволяет обеспечить более благоприятные условия деформации в прокатном стане (например отсутствие брака по «закату») и имеет определенные технологические преимущества в самом процессе разливки.

Также существенно позволяет экономить энергоресурсы объединение МНЛЗ с прокатным станом в единый литейно-прокатный агрегат (ЛПА). Что позволяет вести прокатку без отдельного нагрева заготовок. В случае же использования отдельно стоящей МНЛЗ без применения технологий транзитной прокатки или горячего посада, практически все тепло кристаллизующегося металла теряется. Потери тепла на МНЛЗ составляют: в окружающую среду 5%, на систему охлаждения кристаллизатора 5%, с водой и паром системы вторичного охлаждения – 40%, остальное тепло 50% содержится в твердом непрерывнолитом слитке.

Комплекс мероприятий по утилизации и сбережения тепла на МНЛЗ включает:

- комбинированное двухконтурное охлаждение кристаллизаторов водой с утилизацией тепла;

- применение системы водовоздушного вторичного охлаждения слитка с пароотводом и утилизацией тепла в пароотводящем тракте;

- установка термосберегающих и теплоутилизирующих экранов в линии МНЛЗ;

- использование тепла заготовки для последующей транзитной прокатки или горячего посада, а также создание литейно-прокатных агрегатов;

- применение нанопорошковых модификаторов (Y₂O₃, TiN,TiCN и др.), которые вводятся в виде проволоки или ленты в промежуточный ковш или кристаллизатор и создают дополнительные центры кристаллизации чем обеспечивают получение лучшей макро и микроструктуры, измельчение неметаллических включений и повышение механических свойств металла;

- в настоящее время также активно изучается возможность плазменного подогрева металла в промежуточном ковше, что позволит снизить температуру перегрева металла на 20 °С, и уменьшить структурную и химическую неоднородность.