Технологические параметры отливки тонких слябов в литейно-прокатном комплексе ЗАО «ММК-Metalurji» Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.74.047

Столяров А.М., Наследов А.В.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ОТЛИВКИ ТОНКИХ СЛЯБОВ В ЛИТЕЙНО-ПРОКАТНОМ КОМПЛЕКСЕ ЗАО «ММК-Metalurji»

Аннотация. Для условий разливки низкоуглеродистой стали на тонкослябовой МНЛЗ литейно-прокатного комплекса ЗАО «MMK-Metalurji» рассмотрены параметры температурно-скоростного режима разливки, режима качания вертикального кристаллизатора, рассчитаны относительная степень обжатия слябов в зоне вторичного охлаждения, максимальная протяженность лунки жидкого металла в слябах разной толщины и ее отношение к металлургической длине МНЛЗ, установлена зависимость между расстоянием от начала зоны вторичного охлаждения до рекомендуемой точки начала обжатия на технологическом канале машины и скоростью вытягивания сляба из кристаллизатора. Ключевые слова: МНЛЗ, тонкий сляб, разливка, технология, параметры.

В последнее время широкое распространение получили металлургические мини-заводы. На таких предприятиях производственная цепочка обычно состоит из электродуговой печи, установки «печь-ковш», вакууматора и литейно-прокатного модуля. Характерными представителями таких предприятий являются поставленные фирмой «ЭатеН» литейно-прокатные комплексы ОАО «ОМК-Сталь» в городе Выкса Нижегородской области и ЗАО «ММК-Metalurji» в турецком городе Искендерун [1, 2]. Клю-

Значительный интерес вызывают основные технологические параметры разливки низкоуглеродистой стали на тонкослябовой МНЛЗ.

чевым звеном литейно-прокатных модулей является тонкослябовая МНЛЗ нового поколения. Она отличается кристаллизатором специальной конструкции, обжатием заготовки с жидкой сердцевиной (LCR-liguid core reduction), использованием более сложных систем качания кристаллизатора и вторичного охлаждения заготовки. Тонкослябовая МНЛЗ ЗАО «MMK-Metalurji» имеет техническую характеристику, представленную в таблице.

Согласно технологической инструкции [3] скорость вытягивания тонких слябов различной ширины толщиной 70,5-80,5 мм из низкоуглеродистой стали должна изменяться в зависимости от величины пере-

Техническая характеристика тонкослябовой МНЛЗ

Параметр Значение

Тип МНЛЗ Криволинейная с вертикальным участком

Количество ручьев, шт. 2

Годовая производительность, млн т слябов 2,39

Вместимость сталеразливочного ковша, т 250

Вместимость промежуточного ковша, т 52(58)

Базовый радиус машины, м 5

Металлургическая длина, м 12

Размеры отливаемых слябов, мм:

- толщина 50,5-80,5

- ширина 800-1570

- длина максимальная 42000

Рабочая скорость вытягивания слябов из кристаллизатора, м/мин 3,0-6,0

Тип кристаллизатора Н2 (патент <ЮатеН»)

Длина кристаллизатора, мм 1200

Толщина никелевого покрытия, мм 1,0

Контроль уровня металла в кристаллизаторе Радиоизотопный / электромагнитный

Количество поддерживающих роликов на раме кристаллизатора, шт. 8 (в два ряда)

Привод качания Гидравлический

Амплитуда качания кристаллизатора, мм до 40

Частота качания кристаллизатора, кач./мин до 450

Количество роликовых секций, шт. 7

Количество независимых контуров:

- охлаждение водой 3

- охлаждение водовоздушной смесью 8

Система обжатия Динамическая

Тип затравки Гибкая цепная

Механизм порезки слябов Маятниковые ножницы

МЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ

грева металла в промежуточном ковше над температурой ликвидус в соответствии с зависимостью, приведенной на рис. 1.

а

о и О

5.55.04.54.03.53.0. 2.5-

800...1255 мм

1260...1570 мм

5 10 15 20 25 30 35 Величина перегрева металла, °С

40

нейной зависимости с 210 до 350 кач./мин, а в интервале скорости 5-6 м/мин темп прироста резко падает по криволинейной зависимости.

380 360

к

§ 340 * 320

§ 300 к

£ 280 и

н 260

о

я 240 №

220 200

—А ,__

/

Рис. 1. Зависимость скорости вытягивания тонких слябов толщиной 70,5—80,5 мм из низкоуглеродистой стали различной ширины заготовки (цифры на поле) от величины перегрева металла в промежуточном ковше над температурой ликвидус

Из этого рисунка видно, что при увеличении перегрева металла на 25°С (с 10 до 35°С) скорость вытягивания слябов меньшей ширины (800-1255 мм) рекомендуется снизить на 2,2 м/мин, что вдвое больше, чем для слябов большей ширины (1260-1570 мм).

Фактические данные о влиянии перегрева разливаемого металла на скорость вытягивания сляба из кристаллизатора приведены на рис. 2. Линейная зависимость скорости вытягивания слябов (V, м/мин) толщиной 51-55 мм и шириной 1050-1545 мм из низкоуглеродистой стали от величины перегрева металла (А^ °С) в промежуточном ковше имеет следующий вид: V = 3,81 - 0,009АГ, г = 0,518.

4,0 . 3,9 I 3,8

I 3,7

¡5 3,6 м к

е 13,5 *

3 з3,4

М

л 3,3

н

& 3,2

5 3,1

3,0

3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 Скорость вытягивания сляба, м/мин

Рис. 3. Зависимость частоты качания кристаллизатора от скорости вытягивания тонкого сляба

В поддерживающей системе зоны вторичного охлаждения МНЛЗ производится постепенное обжатие заготовки с начальной толщины, которую она имеет на выходе из кристаллизатора, до конечной толщины. Относительная степень обжатия слябов, отливаемых в условиях ЗАО «ММК-Metalшji», показана на рис. 4.

На выходе из вертикального кристаллизатора с воронкообразным расширением в центральной верхней части сляб имеет толщину от 92,5 до 72,5 мм и затем постепенно обжимается до конечной толщины, равной от 80,5 до 50,5 мм.

35-,

30,3

30 ■

525

Й 20

О

о

ЕЙ 15 й

10 ■

5 0

О

:1_

17,2

1 1

13,0

50,5 1 55 ' 60 1 70,5 1 80,5 (72,5) (72,5) (72,5) (92,5) (92,5)

Конечная (начальная) толщина сляба, мм

15 20 25 30 35 40 45 50 55 Величина перегрева металла, °С

Рис. 2. Зависимость скорости вытягивания слябов

толщиной 51—55 мм и шириной 1050—1545 мм из низкоуглеродистой стали от величины перегрева металла в промежуточном ковше МНЛЗ

С увеличением скорости вытягивания сляба из кристаллизатора возрастает частота его качания (рис. 3). При изменении скорости от 3 до 5 м/мин частота качания кристаллизатора возрастает по прямоли-

Рис. 4. Относительная степень обжатия слябов

По рекомендациям фирмы «ВатеИ» обжатие следует начинать при наличии 60% твердой фазы внутри отливаемой заготовки. С учетом этого было рассчитано расстояние от начала зоны вторичного охлаждения до той точки технологического канала МНЛЗ, в которой необходимо начинать процесс обжатия заготовки. При расчете коэффициент затвердевания стали был принят равным 25 мм/мин0'5. Результаты расчетов для слябов, имеющих толщину на выходе из кристаллизатора 72,5 и 92,5 мм, представлены на рис. 5.

24,1

23,8

№1 (13). 2013

25

5,5

5,0

§4,5

j? 4,0

(3

X

£ 3,5

u S X

о 3,0

л 2,5

2,0

9 2,5 мм 2,5 мм

/ 72, 5 мм

/

Е? s

12 11

I I0

OJ Q

s 9

о и

и 8

Ч К

й 7

6

_ 1.0

и 0,9

2,5

3,0

6,0

6,5

0

о к н

О

! 0,8

у0,7

; 0,6

40

50

60 70 80

Толщина сляба, мм

90

3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 Скорость вытягивания сляба, м/мин

Рис. 5. Зависимость расстояния от начала зоны вторичного охлаждения до рекомендуемой точки начала обжатия на технологическом канале МНЛЗ от скорости вытягивания сляба разной толщины на выходе из кристаллизатора (цифры на поле рисунка)

На рис. 6 приведены расчетные данные о максимальной длине лунки жидкого металла в слябах разной толщины и ее отношении к металлургической длине МНЛЗ. Из этих данных видно, что с увеличением толщины отливаемого сляба возрастает и отношение максимальной длины лунки жидкого металла к металлургической длине машины. Для сляба толщиной 80 мм это отношение имеет очень высокое значение, равное 0,93, превышающее общепринятый максимум 0,90 для гарантирования порезки полностью затвердевшего сляба.

Таким образом, для условий разливки низкоуглеродистой стали на тонкослябовой МНЛЗ литейно-прокатного комплекса ЗАО «MMK-Metalurji» рассмотрены параметры температурно-скоростного режима разливки, режима качания вертикального кристаллизатора, рассчитаны относительная степень обжатия слябов в зоне вторичного охлаждения, максимальная протяженность лунки жидкого металла в слябах разной толщины и ее отношение к металлургической длине МНЛЗ, установлена зависимость между расстоянием от начала зоны вторичного охлаждения до рекомендуемой точки начала обжатия на технологическом канале машины и скоростью вытягивания сляба из кристаллизатора.

Сведения об авторе

Столяров Александр Михайлович - д-р техн. наук, проф. института металлургии, машиностроения и материалооб-работки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: mchm@magtu.ru

Наследов Антон Васильевич - студент гр. МСЭ-09 института металлургии, машиностроения и материалообработки

ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

♦ ♦ ♦

Рис. 6. Максимальная длина лунки жидкого металла в слябах разной толщины и ее отношение к металлургической длине МНЛЗ

Литература

Литейно-прокатный комплекс металлургической компании «ММК-Metalшji» / С.Н. Ушаков, В.А. Бигеев, А.М. Столяров, А.Х. Валиахметов. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. 114 с.

Столяров А.М., Бигеев В.А. Отливка тонких слябов на машине непрерывного литья заготовки: Учебное пособие. Магнитогорск: изд-во Магнитогорск. гос. техн. унта им. Г.И. Носова, 2013. 84с.

Непрерывная разливка стали на тонкослябовой двух-ручьевой вертикально-криволинейной МНЛЗ / Технологическая инструкция. ЗАО «ММК Metalurji»: 2011. 38 с.