Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

Возможности использования непрерывной разливки в сталеплавильных цехах металлургических заводов

Принципиально правильной является такая организация работы сталеплавильного цеха, чтобы при данной производительности установки непрерывной разливки можно было бы использовать обычные сталеразливочные ковши со стопором. Однако в связи с небольшой производительностью установок непрерывной разливки возникают значительные технические трудности в использовании металла из больших мартеновских печей. Непрерывная разливка одновременно двух или нескольких слитков значительно повышает производительность установки непрерывной разливки. Из сравнения с показателями производства обычного металлургического завода видно (рис. 168), что достигнутая в настоящее время производительность однослитковой установки непрерывной разливки соответствует условиям работы цеха с печами малой емкости.

Повышение производительности установок непрерывной разливки стали возможно путем применения одновременной разливки в несколько кристаллизаторов и путем увеличения сечения отливаемого слитка.

Нами описаны установки для одновременной отливки квадратных профилей в несколько кристаллизаторов в Англии и Франции. Увеличение же сечения слитка не всегда может быть практически

осуществлено, так как увеличение сечения круглой и квадратной заготовки зависит от имеющегося прокатного оборудования. Увеличение сечения слитка ведет к увеличению длины кристаллизатора, причем последняя увеличивается быстрее, чем диаметр сечения. С точки зрения отвода тепла и увеличения производительности более благоприятным является плоский профиль. По этому пути идут в настоящее время в США, где сейчас приступают к разработке разливки плоских профилей. Проблема достижения промышленно приемлемых скоростей разливки металла может быть решена значительно эффективнее и скорее путем разливки плоских слитков. Это имеет решающее значение в связи с большим удель  ным весом листа в прокатном сортаменте. Одновременная разливка

двух плоских слитков — слябов (см. рис. 29) может быть решена значительно легче, чем одновременная разливка круглых или квадратных слитков вследствие значительно большего расхода металла при разливке плоских слитков. Непрерывные и полу- непрерывные спаренные машины для разливки квадратных и овальных профилей стали уже исследуются в Европе (Германия, Англия, Франция); в США до сих пор разливка стали происходит в один кристаллизатор. Освоение разливки плоских профилей—слябов может способствовать и получению квадратной заготовки или блумов путем газовой машинной резки плоского слитка вдоль. Получение таким способом заготовки размерами 100x100, 150 x200 и 250 х250 мм из с00тветствующих слябов является технически разрешимой задачей и может представлять большой интерес для заводов, имеющих среднесортные и мелкосортные прокатные станы  и для организации новых заводов.

Такие передельные цехи могут быть не очень крупными и входить в состав машиностроительных заводов.

В США считают, что, по-видимому, период концентрации тяжелой промышленности заканчивается, и наступает период децентрализации, когда по соображениям географическим, социальным, военной безопасности и удешевления стоимости продукта за счет уменьшения издержек на транспорт, сокращения металлургического цикла и т. п. будет расти количество заводов небольшой производительности.

Севидж считает, что определить возможность применения процесса непрерывной разливки стали в каждом отдельном случае можно из уравнения

где T —продолжительность разливки, час.;

L —емкость ковша, т;

А —площадь поперечного сечения слитка в квадр. дюймах;

S —скорость вытягивания слитка в футах.

Исходя из продолжительности разливки плавки 80—100 т, равной приблизительно одному часу, можно из уравнения (24) определить скорость разливки, которую необходимо обеспечить при определенном сечении слитка.

 

 

Рассмотрим следующие три примера.

  1. Отливка в один кристаллизатор квадратного слитка размером 50 мм из 80-т ковша, согласно уравнению (24), должна происходить со скоростью 66 Mjмин. В настоящее время такие скороста неизвестны, поэтому возможны два решения: а) разливать с меньшей скоростью в течение значительно большего времени,, для чего металл необходимо поддерживать в жидком состоянии гораздо дольше, чем при обычной отливке в изложницы (обогреваемые ковши-миксеры для стали, обогреваемые промежуточные разливочные устройства); б) разливать металл в несколько кристаллизаторов со значительно меньшими скоростями.

При этих решениях возникают экономические вопросы, связанные со строительством обогреваемых ковшей-миксеров для стали, обогреваемых промежуточных разливочных устройств, со стоимостью строительства нескольких машин и т. п. В настоящее время можно с уверенностью сказать, что разливка таких плавок в слитки малых сечений неэкономична.

  1. Отливка в один кристаллизатор квадратного слитка размером 300 мм из 80-т ковша, согласно уравнению (24), должна происходить со скоростью 1,8 м!мин. Разливка этого сечения с такой скоростью неизвестна в практике; кроме того, возникают трудности, связанные с весьма большой глубиной лунки, что требует большой высоты установки. Слитки такого сечения можно отливать из 80-т ковша в два кристаллизатора со скоростью 0,6 м/мин, но это увеличит продолжительность разливки ковша, примерно, до полутора часов.
  2. Отливка в один кристаллизатор квадратного слитка размером 100 м из 5-т ковша, согласно уравнению (24), происходит при скорости 1,2 м/мин в течение 50 мин. Если разливку производить в два кристаллизатора, то можно либо снизить скорость вытягивания слитка до 0,6 м/мин, либо при скорости 1,2 м/м уменьшить время разливки ковша до 25 минут.

Если рассмотреть разливку высоколегированных сталей, выплавляемых в электрических или индукционных печах, или разливку стали из бессемеровского конвертера, то из уравнения (24) видно, что производительность процесса непрерывной разливки хорошо согласуется с производительностью этих агрегатов. За границей процесс непрерывной разливки в один кристаллизатор обеспечивает разливку до 32 т в час стали при условии, что нет необходимости в очень мелких слитках.

Считают, что при сравнении непрерывной разливки стали с обычными методами разливки необходимо принимать во внимание также и стоимость дальнейшей обработки стали после отливки. При массовом производстве стали большие слитки горячего металла немедленно перерабатываются на блумингах и непрерывных станах в заготовку или даже в готовую продукцию.

Непрерывной разливке стали в ее современном состоянии, видимо, трудно конкурировать с существующими методами массового производства заготовок в условиях современных крупных металлургических заводов.

 

Иное положение имеется в производстве качественных и высококачественных марок сталей, как правило, выплавляемых вэлек- тропечах, которые по емкости и производительности более пригодны для использования процесса непрерывной разливки.

Разливка легированных и высоколегированных марок стали, как правило, производится в слитки меньших размеров и с меньшей весовой скоростью.

Несмотря на то, что условия непрерывной разливки стали из ковша со стопором с расходом металла 0,5—0,75 т/мин являются достаточно тяжелыми, однако они уже осуществимы в промышленных условиях без применения специальных обогреваемых ковшей, миксеров и т. п. Осуществление же разливки в спаренные кристаллизаторы, повышающие расход металла до 1,0—1,5 т/мин, создает реальные условия для непрерывной разливки в электросталеплавильных и мартеновских цехах небольших сталеплавильных заводов. Основным условием практического осуществления этой задачи является наличие достаточно отработанной конструкции кристаллизатора и промежуточного разливочного устройства и дальнейшее их улучшение в отношении увеличения скоростей разливки, а также повышения эксплуатационных качеств, благодаря чему будет создан надежный и экономичный процесс. Экономические преимущества процесса непрерывной разливки возрастают с увеличением стоимости отливаемой стали.

Производство высоколегированных сталей составляет 5—10% всего производства стали в тоннах (США), но средняя стоимость тонны этой стали гораздо выше стоимости торговой углеродистой стали. Обычно отходы слитков высоколегированной стали («хвост» и ^голова») находятся в пределах 20—25%; в условиях отливки слябов из сортовой заготовки процессом непрерывной разливки, как установлено в США, эти отходы могут быть уменьшены да 10—15%. Такое заметное увеличение выхода годного может повлечь значительное снижение стоимости тонны качественной стали. Это тем более важно, что на металлургических заводах ведется напряженная борьба за увеличение выхода годного даже в пределах одного процента. М. Д. Селерон сообщает, что непрерывная разливка дорогих марок стали выгодна даже при малой производительности установок непрерывной разливки. Например, было подсчитано, что для производства единицы длины клапанной стали (круг диаметром 10 мм) требуется 1800 кг стали обычных слитков и всего 1300 кг при производстве ее из слитков непрерывной разливки. He преувеличивая значения этого процесса и не претендуя на то, что установки непрерывной разливки ликвидируют необходимость в крупных обжимных станах и блумингах, можно предположить, что непрерывная разливка займет важное место в качественной металлургии. В ближайшее время несомненно создадутся благоприятные условия для широкого внедрения процесса при модернизации небольших старых заводов, где масштабы производства не позволяют производить больших капитальных

затрат на установку новых крупных прокатных станов и где существует диспропорция между мощностью сталеплавильных и прокатных цехов.

 

Капитальные и эксплуатационные расходы при непрерывной разливке стали в сравнении с расходами при обычных способах производства

Капитальные и эксплуатационные расходы и экономия от применения непрерывной разливки приведены в табл. 27.

 

 

 

Высоко

Низко

Низко

Показатели

легированная

легированная

углеродистая

 

сталь

сталь

сталь

Непрерывная разливка

 

 

 

Годовой объем производства, т

2 000

30 000

200 000

Размер слябов или заготовок, мм

63,5x63,5

101x101

450x76

Емкость ковша, т

0,5

10

50

Капитальные затраты на установку,

 

 

 

доллары

25 000

70 000

150 000

Стоимость передела, включая капи-

 

15

 

тальные затраты на тонну, доллары

3

6

Выход годной заготовки, % от разли-

 

 

 

того металла

90

95

97

Обычное производство

 

 

 

Заводская стоимость заготовки или

300

50

25

слябы, доллары

 

 

 

Стоимость плавки, доллары

20

10

5

Стоимость горячей обработки 1 т

10 долл.

40 шилл.

32 шилл.

Потери металла на окалину при ковке

 

 

 

или прокатк.е, % (на 1 т слитка)

4

3

2

Выход годной заготовки, % от разли-

 

 

 

того металла

70

80

87

Экономия, получаемая при

 

 

 

непрерывной разливке

 

 

 

 На ковке или прокатке на 1 т заго-

15

50

36

товки

 

 

 

На окалине

12

30

10

На изложницах (включая прибыльные

1

10

8

надставки)

 

45

12

На выплавке (вследствие повышения

6

выхода годного)

 

120 шилл.

60 шилл.

Чистая экономия на 1 т заготовки

31 долл.

Уменьшение себестоимости заготов-

 

 

 

ки, %

10

12

12

Данные табл. 27 приведены для иллюстрации, так как местные условия определяют относительную выгодность непрерывной разливки для каждого завода. Для решения экономических проблем непрерывной разливки стали (производительность установки срок службы кристаллизаторов и установки, расходные коэффициенты металла, рентабельность установки и т. п.) надо производить работы на больших заводских установках и продолжительное время, что и сделано в Канаде фирмой Атлас Стил K0 и в Советском Союзе.

X. Юнг, вице-президент компании Атлас Стил, сообщает, что полное представление об экономических преимуществах процесса непрерывной разливки стали можно получить только в том случае, если вся плавка полностью разливается на машине в слиток необходимого сечения. Экономичность процесса обычно определяется выходом годного металла. В практике под выходом годного металла подразумевается отношение веса прокатанного металла к весу слитков.

В докладе Юнга приводятся расходные коэффициенты, полученные при непрерывной разливке JMb 118, плавке № 1840С, нержавеющая сталь 302 (хромоникелевая). Вес металлической части шихты 24 300 кг. Вес жидкого металла в ковше 23 300 кг. Выход годного из печи составляет 96%. На машине непрерывной разливки были следующие потери: остаток металла в промежуточном разливочном устройстве 136 кг, отходы на головную и хвостовую часть слитка 91 кг, темплет весом 68 кг и скрапина в разливочном ковше весом 182 кг. Вес прокатанных слябов 21 500 кг, следовательно, выход годного при прокатке равен 94,5%. Таким образом, общий выход годных слябов по отношению к весу металлической шихты составляет 88,9% (табл. 28).

Ранее выход годных слябов определялся по отношению к теоретическому весу слитков, что часто приводило к неверным результатам. В течение нескольких месяцев взвешивали каждый отлитый слиток и установили, что обычно выход годного на печи равен 92%, причем отходы на недоливки колеблются от 1,5 до 2%. В это время средний выход годного при прокатке составил 78,6 %, а общин выход годного был равен 72,5%. Увеличение выхода годного в процессе непрерывной разливки происходит за счет уменьшения отходов на головную и хвостовую часть слитка. Дальнейшее увеличение выхода годного при непрерывной разливке возможно за счет разрезки слитка на любые длины в зависимости от потребностей прокатного производства, что связано со значительными трудностями при разливке в обычные слитки, а также за счет ликвидации недоливков. Количество рабочих з сталеплавильном цехе не уменьшается.

Применение машины непрерывной разливки ликвидирует необходимость в изложницах и значительно снижает капиталовложения. Одновременно с этим улучшается поверхность слитка, так как срок службы кристаллизатора выше, чем срок службы изложницы. На заводе Атлас Стил K0 сейчас выплавляется около 250 различных марок стали, из них около 150 отливают ежемесячно. В течение первых пяти месяцев 1954 г. издержки на нагрев обычных слитков в колодцах и стоимость отходов на прибыльную часть слитка составили в среднем по всем плавкам восемь долларов на тонну металла.

Таблица 28

Показатели

24 последовательные плавки

19 завершенных плавок

Вес металла в ковше, т

622,8

494,2

Вес отлитого металла, т

540,2

485,7

Процент отлитого металла

86,7

98,4

Вес всада, т

531,0

478,6

Потери на скрап, порезку, испытания, недоливку и т. д., т

91,7

15,6

Скрап, %

14,6

3,16

Выход годного от ковша до всада, %

85,4

96,84

Вес прокатанного металла (57x430—500 мм), т

504,2

454,8

Вес прокатанного металла

X юо, %

Вес всада

94,8

95,0

Выход годного

 

 

/ Вес прокатанного металла \

п х 100  % \ Вес отлитого металла /

93,2

93,5

Сквозной выход годного

 

 

/ Вес прокатанного металла \

D X ЮО, о \ Вес металла в ковше J

80,9

92,1

Опыт работы этой машины непрерывной разливки позволяет сделать предварительный вывод о том, что при месячной программе 2500 т машина позволит сэкономить эти восемь долларов. Во время освоения машины и экспериментирования работали в одну смену и отливали только одну плавку в день. Для достижения необходимой производительности потребуется отливать 24 плавки в неделю. В октябре 1955 г. на машине обучались рабочие второй смены с целью достижения такой производительности, при которой стоимость отливки на машине уравняется с издержками на нагрев слитков. Это позволит определить выгоды от увеличения выхода годного.

На рис. 169 показана технологическая схема современного сталеплавильного и прокатного цехов и потребность их в рабочей силе.

На рис. 170 показана технологическая схема будущего электросталеплавильного и прокатного цехов с применением типовой машины непрерывной разливки стали (рис. 171).

В табл. 28 показаны потери и выход годного металла при непрерывной разливке нержавеющих хромистых сталей типа 302 и 304,

которые отливались в слябы 140 х 545 мм в электросталеплавильном цехе с годовой программой 250 000 т и стоимостью б 750 000 долларов. При планировке цеха Для обычной разливки нужно добавить еще нагревательные колодцы, блуминг, транспортное оборудование и т. д., стоимость которого колеблется от 8 до 15 млн. долларов в зависимости от размеров оборудования. Следовательно, общая стоимость цеха для производства слябов будет составлять от 15 до 22 млн. долларов.

На рис. 172 показан электросталеплавильный цех с тремя машинами непрерывной разливки. Стоимость такого цеха равна 8 975 000 долларов. Таким образом, экономия на строительстве цеха с машинами непрерывной разливки стали составляет от 6 до 13 млн. долларов. Стоимость же трех машин непрерывного литья стали составляет 8 975 000— 6 750 000 = 2 225 000 долл.

Юнг считает, что непрерывная разливка и прокатка на планетарном стане в будущем будут такими же обычными, какими сейчас являются электрическая печь и блуминг. «Можно с уверенностью сказать, — говорит он, — что в будущем слитки из машины непрерывной разливки будут непосредственно поступать в прокатный стан, а не на склад полуфабриката. Машина непрерывной разливки имеет особенно блестящие перспективы при производстве листового проката, в связи с чем необходимо отливать все более и более широкие слябы».

Такое применение непрерывной разливки в металлургической промышленности можно предвидеть на основании опыта указанных заводов за рубежом. Никто не утверждает, что машины непрерывной разливки могут полностью вытеснить из металлургической промышленности блуминги, нагревательные колодцы и т. п., но они могут функционировать как дополнение на большом металлургическом заводе. С увеличением скорости разливки и усовершенствованием процесса будут расширены и области применения машин непрерывной разливки стали.

 

времени между двумя максимумами кривой (рис. 158), равная — (где d —расстояние между соответствующими термопарами, V    —скорость вытягивания слитка), хорошо согласуется с опытными данными.

Так как явление разрыва корочки слитка в значительной степени зависит от трения между поверхностью слитка и кристаллизатором, то на установке фирмы Белер в Капфенберге (Австрия) был успешно осуществлен подвод масла (рис. 159, в) через отверстия, расположенные немного выше уровня жидкого металла в кристаллизаторе. Этим способом удается уменьшить трение и опасность разрыва корочки слитка при разливке в неподвижный кристаллизатор.

Способ предотвращения аварий, связанных с разрывом корочки слитка, —вытягивание слитка из неподвижного кристаллизатора с паузами —был предложен Жакетом и практически осуществлен на машине фирмы Бабкок—Вилкокс (США). В отличие от способа непрерывного наполнения кристаллизатора жидким.

 

 

 

 

 

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность