Создание высокопроизводительных слябовых МНЛЗ. (Обоснование, разработка, исследование и внедрение в производство) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.04, кандидат технических наук Нисковский, Виталий Максимович

• Нисковский, Виталий Максимович
• кандидат технических наук
• 1981

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нисковский, Виталий Максимович

I. Введение.

2. Обоснование нового направления в проектирования высокопроизводительных МНЛЗ

3. Опытно-промышленные криволинейные МНЛЗ и проведенные на них исследования. II

3.1. Опытно-промышленные МНЛЗ. II

3.2. Изучение взаимодействия слитка со стенками кристаллизатора

3.3. Формирование структуры слитка

3.4. Исследование вторичного охлаждения слитка

3.5. Исследование механических сеойств сталей при высоких температурах

4. Определение параметров высокопроизводительных криволинейных МНЛЗ на основе результатов исследования опытно-промышленных машин

4.1. Радиус кривизны МНЛЗ.

4.2. Расположение радиального кристаллизатора на

МНЛЗ.

4.3. Выбор переходной кривой

4.4. Методика расчета параметров технологической линии МНЛЗ криволинейного типа

5. Создание оборудования промышленных криволинейных

МНЛЗ.

5.1. Сталеразливочные стенды . 34 »

5.2. Устройства для транспортировки и смены промежуточных ковшей.

5.3. Механизмы качания кристаллизатора . ^

5.4. Кристаллизаторы.

5.5. Участок зоны вторичного охлаждения, примыкающий ' к кристаллизатору.

5.6. Роликовая зона вторичного охлаждения

5.7. Устройство для резки слитков

5.8. Затравка.47.

5.9. Механизмы для отделения, уборки и заведения затравки.50 '

6. Внедрение и освоение криволинейных MHJI3 в -СССР и за рубежом.

6.1. МНЛЗ завода Какогава (Япония)

6.2. МНЛЗ кислородно-конвертерного пеха В 2 НоЕолипеикого метзавода

6.3. МНЯЗ Жданове кого завода "АзоЕстадоь".

7. Особенности МНЛЗ различных типов и рекомендации по их применению.

7.1. Вертикальные МНЯЗ.

7.2. Радиальные МНЛЗ. '

7.3. Криволинейные МНЛЗ.

7.4. МНЛЗ с прямым вертикальным кристаллизатором, изгибом и выпрямлением слитка

8. Анализ влияния некоторых конструктивных параметров МНЛЗ и технологических режимов разливки на производительность' и качество слябов.

9. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Создание высокопроизводительных слябовых МНЛЗ. (Обоснование, разработка, исследование и внедрение в производство)»

Одним из наиболее прогрессивных направлений в развитии черной металлургии является широкое применение непрерывного литья стали.

Этот новый технологический процесс, более экономичный по сравнению с разливкой стали в изложницы, позволяет поеыситъ выход годного металла на 10-15$, снизить расход электроэнергии на 400-500 квтч. на каждой тонне отлитого металла, уменьшить себестоимость тонны заготовок на 10-12 руб. С использованием процесса непрерывного литья значительно улучшаются условия труда.

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года, утвержденными ХХУТ съездом КПСС, предусмотрено-к 1985 году довести ежегодный объем стали,разливаемой непрерывным способом до 35-37 млн.тонн.

Процесс непрерывного литья стали многие десятки лет привлекал внимание металлургов всех стран. Лишь в начале пятидесятых годов нашего столетия общий уровень развития науки и техники позволил приступить к реализации потенциальных возможностей процесса.

Из большого многообразия предложенных и экспериментально опробованных схем непрерывного литья стали практическое применение нашел процесс со скольжением оболочки слитка относительно рабочих стенок качающегося кристаллизатора.

По аналогии с .разливкой стали в изложницы проиесс непрерывного литья был реализован вначале с применением вертикально расположенного кристаллизатора. Поэтому и машины были названы машинами вертикального типа.

Большая роль в разработке основ технологии непрерывного литья стали и'в создании первых машин принадлежит советским ученым и работникам промышленности (ЦНИИЧМ, Стальпроект, Гипромез и др.).

Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в области непрерывного литья стали, уже в начале шестидесятых годов были выявлены ограниченные возможности вертикальных машин по производительности и возникла задача создания качественно новых, высокопроизводительных машин, пригодных к эксплуатации в составе мощных металлургических комплексов, оснащенных большегрузными конвертерами емкостью 300-400- тонн.

Именно в тот период, в 1962 году, начаты работы-автора в области непрерывного литья стали, в том числе по созданию МНДЗ криволинейного типа. Работа выполнялась с участием большого коллектива конструкторов и исследователей НИИТяжмаш ПО "Уралмаш", а также сотрудников ЦНИИЧМ, ВШШЕШШ, ВНШМТ, УНИШМ, УкрНИИМЕТ, УПИ, Гипромеза, металлургических заводов и других организаций. До 1974 года работа проводилась под руководством главного конструктора прокатного оборудования НИИТяжмаш, члена корреспондента АН СССР Г.Л. Химича. В работе использовались теоретические и практические разработки советских ученых М.С.Бойченко, Д.П.Евтеева, В.Т.Сладкоште-ева, А.И.Манохина, Ю.А.Самойловича и других.

Автором опубликовано в печати 143 труда, в том числе 94 изобретения, относящихся к проектированию металлургического оборудования. Тема доклада охватывает 98 работ, в том числе 60 изобретений, на которые получено 173 зарубежных патента.

Непосредственное участие в создании опытно-промышленной МШ13 криволинейного типа на Уралмашзаводе и в детальном исследовании как элементов машины, так и технологии непрерывной разливки укрепило мнение автора в правильности выбранного направления. Возможность повышения скорости разливки на этих машинах открывала широкие перспективы в повышении их производительности и улучшении качества слитков.

Однако, производительность МНЛЗ определяется не только скоростыо разливки, но и коэффициентом технического использования машины, которые! в свою очередь зависит от оснащения оборудованием, необходимым для механизации технологического процесса, и от сокращения времени подготовки машины к работе, срока службы различных узлов, удобства обслуживания и ремонта.

Поэтому в работах автора было уделено много внимания созданию оборудования для обеспечения длительной непрерывной разливки стали крупными сериями плавок и для механизации вспомогательных операций.

Труды автора в области непрерывного литья стали воплощены в практику сталеплавильного производства СССР и зарубежных стран.

Под руководством и непосредственном участии автора спроектировано, смонтировано и сдано в эксплуатацию 18 MHJI3 криволинейного типа, на которых ежегодно разливается около 20 млн.тонн стали. В Советском Союзе эксплуатируется II машин, общей мощностью около II млн.тонн стали в год, что составляет более 60$ от всей разливаемой непрерывным способом стали в СССР. Машины криволинейного типа успешно эксплуатируются в Финляндии, Югославии и Японии. Монтаж оборудования криволинейных MHJI3 ведется в Чехословакии, Болгарии, Пакистане. В ближайшее время будет начат монтаж таких машин в Польше.

Заключение диссертации по теме «Машины и агрегаты металлургического производства», Нисковский, Виталий Максимович

9. Выводы

9.1. Создана на Уралмашзаводе первая опытно-промышленная МНЛЗ криволинейного типа для отливки слитков сечением 150x600 мм из ковша емкостью 30 т. .

9.2. На опытно-промышленной МНЛЗ Уралмашзавода, а затем на МНЛЗ НТМК, проведен большой комплекс исследований.

9.2.1. Показана возможность получения на МНЛЗ криволинейного типа качественных слиткое промышленного сечения.

9.2.2. Отработана технология разливки на криволинейных МНЛЗ более 20 марок сталей.

9.2.3. Изучено взаимодействие слитка со стенками радиального кристаллизатора.

9.2.3.1. Установлено отсутствие постоянного контакта оболочки слитка со стенками кристаллизатора на всех уровнях.

9.2.3.2. Замерено усилие вытягивания слитка из кристаллизатора с подачей на мениск металла в кристаллизаторе хлопкового масла, аморфного графита и различных шлакообразующих смесей. Показано, что наименьшие усилия соответствуют разливке с применением шлаковой смеси, разработанной ЦНИИЧМ совместно с НИ.

9.2.3.3. Измерен теплоотвод в кристаллизаторе на различных его уровнях. Установлено, что тепловой поток в районе мениска р р кристаллизатора достигает 1,6-1,8 млн.ккал/м час (1860-2093 квт/м ). С увеличением скорости разливки тепловой поток растет.

9.2.4. Изучены особенности формирования структуры криволинейного слитка. Показано, что смещение осевой зоны в слитке практически отсутствует. Не найдено различия в скорости кристаллизации слитка по сравнению с вертикальной МНЛЗ.

Асимметрия кристаллического строения слитка, полученного на криволинейной МНЛЗ, выражается различной протяженностью зоны столбчатых кристаллов со стороны широких граней, которая со стороны малого радиуса на 15-30$ больше, чем со стороны большого радиуса.

9.2.5. Исследован теплоотвод в зоне вторичного охлаждения и выработаны основные критерии для организации вторичного охлаждения слитка.

9.2.6. Исследованы энергосиловые параметры механизмов МНЛЗ. Полученные экспериментальные данные используются для проектирования промышленных машин.

9.3. Проведена серия экспериментов по исследованию механических свойств сталей при высоких температурах и низких скоростях деформации. Установлено, что с уменьшением скорости деформации, напряжение в образцах снижаются. Замерено время релаксации напряжений, которое при температуре 1350°С для От 3 составляет порядка

3-5 сек. Полученные данные используются в расчетах усилий, действующих на ролики при правке слитка.

9.4. Разработана методика расчета параметров технологической линии МНЛЗ с плавным выпрямлением слитка в двухфазном состоянии.

9.5. ПроЕедены исследования и теоретический анализ влияния некоторых конструктивных параметров МНЛЗ и технологических режимов разливки на качество внутреннего строения слитков.

Показано, что на образование внутренних гнездообразных трещин в слитке влияет пелый ряд технологических и конструктивных факторов.

Впервые обнаружено и изучено циклическое воздействие на слиток изогнутых от асимметричного нагрева роликов при резком повышении скорости вытягивания слитка.

Даны рекомендации для дальнейшего совершенствования МНЛЗ с целью повышения скорости разливки.

9.6. Рассмотрены особенности МНЛЗ различных типов и даны рекомендации по их применению в зависимости от конкретных условий.

9.7. Разработаны высокопроизводительные МНЛЗ криволинейного типа различных модификаций, ьключая машины для металлургических комплексов большой мощности с конвертерами емкостью до 400 тн.

9.8. Разработано различное вспомогательное оборудование такое, как установки для продувки стали в ковше аргоном, оборудование для обеспечения разливки стали непрерывно крупными сериями плавок, для резки слитков на мерные длины, для сплошной огневой зачистки и др.

9.9. Построены и успешно эксплуатируются 18 МНЛЗ криволинейного типа, на которых ежегодно разливается около 20 млн.тонн стали. В том числе 2 машины работают в Финляндии, 2 в Японии, изготовленные по лицензии японской фирмой "Кобе Стил", и 3 в Югославии. Еще 9 МНЛЗ такого типа находятся в процессе монтажа и изготовления.

9.10. Внедрение криволинейных МНЛЗ только на отечественных заводах Новолипецком, Череповецком и "Азовсталь" дает ежегодный экономический эффект 61,9 млн.рублей.

9.II. По результатам исследований и опыту проектирования МНЛЗ криволинейного типа опубликовано 98 работ, в том числе 60 авторских свидетельств на изобретения. Новизна подтверждена 173 патентами зарубежных стран.