УДК 621.74.047
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЫ ПОДАЧИ ШЛАКООБРАЗУЮЩЕЙ
СМЕСИ В КРИСТАЛЛИЗАТОР СЛЯБОВОЙ МНЛЗ
Дидович С.В., Столяров А.М.

ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»,
г. Магнитогорск
Юречко Д.В.
ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», г. Магнитогорск
Аннотация: В статье приведены результаты опробования системы автоматизированной подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор слябовой МНЛЗ криволинейного типа с вертикальным участком.
Ключевые слова: МНЛЗ, кристаллизатор, ШОС, подача, система, сляб, лист, качество.

В кристаллизаторах всех современных МНЛЗ при разливке стали закрытой струей используется шлакообразующая смесь [1-3].Основными функциями шлакообразующей смеси являются тепловая защита зеркала жидкого металла в кристаллизаторе, обеспечение отсутствия контакта разливамого металла с атмосферным воздухом для исключения возможности вторичного окисления и азотирования, смазка трущихся поверхностей затвердевшей оболочки вытягиваемой заготовки и рабочей поверхности качающегося кристаллизатора, ассимиляция всплывающих неметаллических включений и др. [4]. Выполнение вышеперечисленных функций позволяет обеспечить стабильность процесса разливки стали без возникновения аварийных ситуаций и высокое качество отливаемых заготовок. Вследствие очень широкого диапазона марочного сортамента разливаемой стали производителям шлакообразующих смесей приходится подбирать состав и физико-химические свойства смесей с учетом конкретных особенностей производства каждого потребителя. В последнее время осуществляется разработка и использование автоматизированных систем, позволяющих непосредственно в процессе разливки в режиме реального времени оценивать и при необходимости корректировать технологию использования шлакообразующей смеси. Для этого широко используются параметры, косвенно характеризующие работоспособность покровного шлака в кристаллизаторе МНЛЗ: данные о нагрузке, вибрации, отклонении оси кристаллизатора от заданной геометрии перемещения, усилии вытягивания непрерывнолитой заготовки и другие. Важным условием эффективного использования шлакообразующей смеси является равномерность толщины слоя шлака, образующегося на поверхности зеркала металла в кристаллизаторе. Данный параметр зависит от способа подачи смеси в кристаллизатор.

Традиционно подача смеси выполняется ручным способом. Шлакообразующая смесь поступает расфасованной по 10-15 кг в бумажные или полиэтиленовые мешки для исключения попадания влаги. После вскрытия мешка на крышке кристаллизатора смесь подается при помощи ручного инструмента: лопат, г-образных или т-образных прутков. При незначительной удаленности производства шлакообразующей смеси от места непосредственного использования допускается отгрузка смеси «навалом» в коробках.

Прогрессивным способом является автоматизированная подача шлакообразующей смеси в кристаллизатор МНЛЗ. При этом подача смеси может производиться в струе газа-носителя или механическим способом.

Вид установок для автоматизированной подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор МНЛЗ показан на рис. 1.

Рис. 1. Установки для автоматизированной подачи ШОС в кристаллизатор МНЛЗ

Эти установки достаточно просты конструктивно, но различаются требованиями к подаваемому материалу. При механической подаче смеси на установках шнекового типа, как и при подаче смеси вручную, практически отсутствуют требования к гранулометрическому составу и влажности смеси. При этом одним из самых существенных недостатков таких систем является их громоздкость – размеры установки могут достигать нескольких метров. Это связано с необходимостью размещения оборудования для перемещения подаваемого материала на расстояние от места выгрузки шлакообразующей смеси до места расположения кристаллизатора. Поэтому включение таких систем в габариты существующих отделений непрерывной разливки стали, особенно при наличии многоручьевых МНЛЗ, является проблематичным.

Установки для автоматизированной подачи смеси путем вдувания в потоке несущего газа достаточно компактны и могут быть размещены даже на рабочих площадках МНЛЗ незначительной площади. Они просты в эксплуатации, но требуют подключения несущих сред: сжатого воздуха или аргона. Для исключения возможности забивания выходных отверстий к подаваемому материалу предъявляются повышенные требования. Гранулометрический состав смеси должен обеспечивать наличие пыли в количестве не более 5-15 %, а влажность материала должна быть не выше 0,5 %

В ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» проведено опробование установки автоматизированной подачи шлакообразующей смеси вдуванием при разливке стали в кислородно-конвертерном цехе на одноручьевой МНЛЗ криволинейного типа с вертикальным участком [5, 6]. Из стали для производства нефте- и газопроводных труб отливались слябовые непрерывнолитые заготовки толщиной 250 и 300 мм и шириной 1560…2600 мм.

При испытании данной установки изучались расход шлакообразующего материала и влияние на качество – доля слябов с продольными трещинами и получение несоответствующей продукции в прокатном переделе на стане «5000» горячей прокатки.

В период использования системы в течении трех месяцев была осуществлена разливка металла в количестве около 400 плавок. В результате проведенных исследований было установлено, что расход шлакообразующей смеси снижается на 4…7 % (отн.). Аналогичные результаты были получены и в ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» при эксплуатации установки автоматизированной подачи шнекового типа.  Следует отметить, что на расход смеси существенное влияние оказывает показатель серийности разливки металла и количество произведенных замен промежуточного ковша. В начале серии и после замены промежуточного ковша на оголенное зеркало металла в кристаллизаторе расход смеси увеличивается. 

При автоматизированной подаче шлакообразующей смеси количество слябов с продольными трещинами оказалось примерно на 60% меньше по сравнению с ручной подачей. Это объясняется более равномерным распределением подаваемого материала на поверхности металла в кристаллизаторе, что обеспечивает одинаковую толщину покровного шлака. При ручной подаче смеси ее поступление в «узкие» места кристаллизатора между погружным стаканом и широкими
стенками затруднено.

При горячей прокатке слябов на толстый лист получены примерно одинаковые результаты для слябов толщиной 300 мм и улучшение качества металлопродукции из слябов толщиной 250 мм. Это связано с большей эффективностью применения автоматизированной подачи смеси по сравнению с ручной подачей материала при отливке слябов толщиной 250 мм с более широким диапазоном скоростей вытягивания заготовок из кристаллизатора, в то время как слябы толщиной 300 мм отливаются практически с неизменной скоростью.

Стабильность процесса разливки при использовании автоматизированной системы и ручного ввода оказалась одинаково высокой вследствие использования материалов надлежащего качества и высокой квалификации обслуживающего персонала.

В качестве заключения необходимо отметить следующее:

-        Использование систем автоматизированной подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор любого типа позволяет уменьшить расход дорогостоящего материала и себестоимость производимой металлопродукции.

-        При выборе варианта конструкции систем необходимо руководствоваться выполнением заложенных в них требований по размещению оборудования и использованию сред.

-        Наличие системы еще не гарантирует обеспечение стабильных параметров разливки стали и улучшения качественных показателей переработки непрерывнолитых слябов.

-        При внедрении таких систем в сталеплавильном производстве металлургического предприятия необходимо, как и при запуске любого нового промышленного оборудования, быть готовым к подбору, очень часто, длительному, оптимальных параметров работы – расхода смеси, в том числе дифференцированному, возможному изменению схемы и выходных устройств подачи смеси.

-        Подобные системы дают возможность влиять на такие параметры технологии,  которые раньше во многом зависели от квалификации обслуживающего персонала, и настраивать их на рациональные значения, без получения которых невозможно улучшить процесс производства.

-        При этом целесообразно дополнять такие системы различными опциями, например, приборами для автоматического определения и регулирования расхода шлакообразующей смеси, датчиками определения толщины жидкого шлака и, возможно, температуры его поверхности, датчиками, позволяющими контролировать равномерность вышеуказанных параметров по всей площади поверхности кристаллизатора в режиме реального времени

Литература

1. Столяров А.М., Селиванов В.Н. Непрерывная разливка стали. Часть первая. Конструкция и оборудование МНЛЗ: Учебное пособие. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. 154 с.

2. Столяров А.М., Селиванов В.Н. Технология непрерывной разливки стали: Учебное пособие. Магнитогорск: ГОУ ВПО  «МГТУ», 2009. 78 с.

3. Паршин В.М., Буланов Л.В. Непрерывная разливка стали. Липецк: ОАО «НЛМК»,  2011. 221 с.

4. Лейтес А.В. Защита стали в процессе непрерывной разливки. М.: Металлургия,  1984. 200 с.

5. Опыт эксплуатации новой одноручьевой слябовой МНЛЗ с вертикальным участком / С.В. Прохоров, Б.А. Сарычев, А.С. Казаков и др. // Сталь, 2012. №7. С. 9-11.

6. Столяров А.М., Мошкунов В.В., Казаков А.С. Мягкое обжатие слябов при разливке трубной стали на криволинейной МНЛЗ с вертикальным участком. Магнитогорск:  Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им.  Г.И. Носова, 2012. 116 с.

Сведения об авторах

Дидович Сергей Владимирович – аспирант кафедры металлургии черных металлов Института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: mchm@magtu.ru
Столяров Александр Михайлович – д-р техн. наук, проф. Института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: mchm@magtu.ru
Юречко Дмитрий Валентинович – канд. техн. наук, ведущий специалист ДКК ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». E-mail: mchm@magtu.ru