Кристаллизаторы МНЛЗ сборного типа

// // Металлургия //

Кристаллизаторы в составе машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) используются для обеспечения требуемых условий начальной кристаллизации и для придания необходимой формы стальному слитку. Наиболее распространенными являются кристаллизаторы сборного типа, конструкция которых состоит из четырех плит, выполненных из меди. Их рабочие стенки, имеющие толщину до 60 мм, обладают пазами, по которым протекает охлаждающая вода. Длина кристаллизатора лежит в пределах 70 – 110 см.

Сборные кристаллизаторы могут иметь веерную или коробчатую конструкцию. Первая находит применение в блюмовых МНЛЗ. К ее преимуществам относится возможность перестрагивания внутренней поверхности при достижении определенной степени износа. Таким образом их использование возможно в течение 5 – 6 кампаний. Коробчатые сборные кристаллизаторы могут использоваться как в блюмовых, так и в слябовых МНЛЗ. К их преимуществам относится возможность изменения ширины заготовки в процессе разливки, а также конусности боковых граней. Для повышения износостойкости на внутреннюю поверхность кристаллизаторов наносится защитное покрытие.

Для изменения ширины сляба при разливке применяется медленное (до 200 мм/мин) последовательное перемещение в требуемом направлении пластин, образующих узкие грани. Такое регулирование ширины сляба, выполняемое непосредственно в процессе литья, позволяет повысить производительность МНЛЗ до 50%, а также снизить энергозатраты и затраты на огнеупоры (до 50%).

Ширина кристаллизатора уменьшается с головного участка первого сляба из плавки, имеющей меньшую ширину. Увеличение же ширины кристаллизатора выполняется с хвостового участка сляба из плавки, имеющей меньшую ширину. Возникающее выпучивание граней слитка предотвращается установкой под кристаллизатором поддерживающих роликов.

Одной из распространенных конструкций кристаллизаторов являются изделия, имеющие в медных стенках (толщина до 80 мм) цилиндрические просверленные отверстия (диаметр до 20 мм, шаг до 40 мм). При этом расстояние между поверхностью каналов охлаждения и рабочей поверхностью составляет 30 мм, а после перестрожки не должно быть менее 10 мм. Для изготовления узкой стороны используется медь с серебром, а для широкой – медь. Охлаждающая вода в каналах имеет скорость течения до 8 м/с.

Более совершенной конструкцией обладают кристаллизаторы с плитами, имеющими прямоугольные фрезерованные каналы водяного охлаждения. Их глубина составляет порядка 5 мм, а ширина – 15 мм. Получают такие каналы фрезерованием на всю высоту внешних сторон медных пластин.

Одним из главных условий качественной работы сборных кристаллизаторов является эффективность системы охлаждения. В качестве охлаждающего элемента применяется высококачественная деминерализованная (умягченная или обессоленная) вода. Скорость воды в оборотной системе охлаждения не должна быть меньше 7 м/с, что требуется для эффективного теплоотвода и исключения закипания воды внутри каналов. При вскипании воды на стенках каналов откладывается накипь, что снижает коэффициент теплопередачи от корочки слитка к воде. Это приводит к возникновению на рабочей поверхности кристаллизатора деформаций и искажений профиля.

В большинстве случаев системы охлаждения для кристаллизаторов строятся по схеме замкнутого локального оборотного контура. Каждая охлаждающая секция оснащается запорно-регулирующей и контрольно-измерительной аппаратурой. Циркуляцией охлаждающей воды в замкнутом контуре и ее расходом управляет автоматизированная система.

Обратное охлаждение нагретой воды осуществляется в теплообменниках. Для компенсации потерь воды, происходящих при замене кристаллизаторов, служит система подпитки водоохлаждающего контура. Кроме того, кристаллизаторы оснащаются системой аварийного охлаждения, которая обеспечивает безопасное прекращение разливки стали при отказе системы основного охлаждения. Количество воды в аварийной системе позволяет кристаллизатору функционировать не менее 5 минут. В течение этого времени выполняется прекращение подачи в кристаллизатор жидкого металла и вывод из МНЛЗ готовых заготовок. Разливка стали также прекращается при аварийном снижении расхода охлаждающей воды или при повышении разности входной и выходной температуры воды свыше 12° (для исключения возможности проплавления кристаллизатора).

Между разливками смежных серий плавок рабочая поверхность кристаллизаторов очищается от нагара и тщательно осматривается. Замена кристаллизатора выполняется при наличии существенных дефектов, деформаций или механического износа, а также при двух прорывах подряд по трещине, появлении течи воды сквозь уплотнения, сверхнормативной ромбичности заготовок и др.