Непрерывная разливка металлов

Бойные плиты с рифленой поверхностью снижают начальное расплескивание металла в начале серии разливки плавок, устраняя негативное влияние на качество головного сляба капель железа, окисленных на поверхности огнеупорной футеровки промежуточного ковша, но они не решают проблему загрязнения непрерывнолитого слитка неметаллическими включениями.

Бойные плиты с отражателем - турбогасители - имеющие боковые стенки с выступом позволяют гасить энергию входящего потока. Основной принцип данного метода заключается в сочетании боковой поверхности стенки и нависающего выступа, при этом происходит рассеивание входящего потока стали из сталеразливочного ковша и тем самым снижается воздействие отраженного потока на объём стали в ковше.

Применение турбогасителей обеспечивает следующие преимущества:

снижение расплескивания металла в начале разливки;

повышение первоначальной чистоты стали;

уменьшение износа футеровки промежуточного ковша в зоне падения струи металла.

Фильтрационные перегородки широко применяются для эффективной очистки стали от крупных неметаллических включений размером более 20 мкм. Принцип очистки осно-ван на организации движения потоков металла в ковше, инициирующего флотацию (всплытие) неметаллических включений, при этом качество очистки в немалой степени зависит от места расположения перегородок по отношению к приемной части промежуточного ковша, а также размера отверстий и угла их наклона к горизонтальной плоскости . Авторами работы [9] отмечается, что эффективность флотации частиц одинакова при круглых и щелевых отверстиях в перегородке. Для обеспечения обычных скоростей непрерывной разливки стали суммарная площадь сечения всех переточных каналов должна быть не менее 300_см2. Существенное сокращение суммарной площади их сечения приводит к уменьшению скорости непрерывной разливки, вместе с тем значительное увеличение суммарной площади сечения переточных каналов нежелательно, так как заметно уменьшается скорость затопленных струй. Поэтому желательно обеспечить большое число каналов, равномерно расположенных в области перегородки.

При прохождении металла из приемной камеры через отверстия в раздаточной камере возникает ряд затопленных турбулентных струй, содержащих дисперсные включения огнеупоров и продуктов раскисления стали. Истечение струй происходит вследствие разности уровней металла в приемной и раздаточной камерах. Скорость движения металла по мере удаления от отверстия в перегородке уменьшается вследствие присоединения соседних объёмов металла. Если осевая скорость в начальном и основном участках струй больше, чем скорость металлического расплава в прилегающих областях, то по оси струи создаются области пониженного давления (разрежение), в которые затягиваются включения. Этим и объясняется рафинирующая роль затопленных струй.

Для достижения максимального эффекта желательно обес-печить большее число каналов, равномерно расположенных по высоте перегородки. Равнодействующая сил, воздействующих на истекающую из канала струю, всегда направлена вверх, т.е. к поверхности шлакового покрова, которым и адсорбируются всплывающие включения. Цилиндрические каналы формируют прямые потоки, которые защищают металл от затягивания покровного шлака.

Удаление из стали мелких (менее 20 мкм) неметаллических включений достигается созданием за вертикальной перегородкой промежуточного ковша сплошной завесы из газа, подаваемого вертикально через пористый блок, установленный в днище промежуточного ковша за перегородкой.

При возникновении вихревого движения в области стопора возможно затягивание шлака в кристаллизатор. Для подавления преждевременного возникновения вихревого движения в промежуточном ковше по торцам на его дне предложено устанавливать огнеупорные гасители.

Для активизации и максимально полного удаления включений в промежуточном ковше на поверхности металла должен находиться покровный шлак, ассимилирую-щий включения и предотвращающий окисление металла.

Были проведены обширные эксперименты по изучению влияния состава покровного шлака на его взаимодействие с металлом. Состав шлаков изменяли от СаО-А12Оз (по 50% каждого компонента) до 100% MgO. Установлено, что шлак должен иметь температуру плавления, позволяющую ему быть жидким при температуре жидкой стали, т.е. ровным слоем покрывать поверхность стали в ковше и, кроме того, в шлаке должно быть минимальное содержание компонентов, имеющих меньшее сродство к кислороду, чем алюминий (например, SiO2), для предотвращения окисления алюминия. При использовании флюса, содержащего 48% СаО, 37% А12О3 и 15% MgO (температура плавления 1530 °С), общее содержание кислорода в стали оказалось в 10 раз меньшим, чем при использовании флюса из чистого MgO.

Немаловажное значение имеет контакт с атмосферой струи металла, вытекающей из сталеразливочного ковша в промежуточный. Для предотвращения окисления этой струи и поглощения ею газов повсеместное распространение получили защитные трубы между ковшами, изолирующие металл от атмосферы, в которые в последние годы для большей эффективности стали вдувать инертный газ - аргон.

2.4 ФОРМЫ ПОРОГОВ, ПЕРЕГОРОДОК И ТУРБОГАСИТЕЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШАХ. ИХ ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ

В промежуточных ковшах обычной конструкции период пребывания единичной порции металла весьма ограничен и недостаточен для эффективного удаления основной массы включений. Наиболее существенное влияние на процесс всплывания частиц или их затягивания в канал погружаемого стакана и, следовательно, в тело слитка оказывают скорость и направление конвективного движения металла в промежуточном ковше. Организуя вынужденное затопление струи металла в направлении, совпадающем с направлением всплывания частиц, можно создать благоприятные условия для рафинирования стали. Эта задача была решена путем разделения объема промежуточного ковша специальными огнеупорными перегородками на приемную часть и раздаточные камеры. Такие технологии находят все большее применение в мировой практике [9].

Хорошие результаты дает использование различного рода турбо-гасителей в сочетании с порогами и перегородками, поскольку они уменьшают всплески и поверхностное волнение. В 90-х годах ряд модернизаций ударной плиты привел к появлению турбогасителей с футеровкой с бесконечными кольцевыми внутренними каналами (рис. 9) [10].

Рис. 9. Принцип турбогасителя.

В стабильные периоды разливки функция турбогасителя заключается в приеме потока металла из стакана, и перенаправление этого потока навстречу самому себе и сокращения области с активными завихрениями и турбулентности. Благодаря этому уменьшаются поверхностные волны и рассеивается энергия на участке входа струи в промежуточный ковш, в результате чего условия отделения включений в оставшейся части промежуточного ковша улучшаются. В нестабильные периоды разливки, например, при замене разливочного ковша, турбулентность и всплески, вызываемые входящей струей металла, уменьшаются [10].

Турбогаситель идеальной конструкции выполняет следующие функции:

- Рассеивается и гасится струя из стакана ковша. Благодаря этому сокращаются большие области высокоскоростных потоков, обширное образование завихрений и формируются однородные потоки.

- Струя из стакана разливочного ковша направляется назад, вверх, навстречу самой себе и, таким образом, разделяется на свободной поверхности. Шлаковое покрытие перемещается в радиальном направлении от входящей струи. Следовательно, непосредственное затягивание шлака может быть снижено.

- Восходящий вверх поток улучшает поглощение шлаком неметаллических включений, поскольку для частиц включений сокращается эффективное расстояние до шлакового покрытия.

- Улучшается эрозионная защита футеровки промежуточного ковша и повышается её стойкость.

- Уменьшаются всплески и снижается эффект нестабильности потоков во время замены разливочного ковша.

Однако поиск огнеупорных перегородок с различными конфигурациями отверстий (прямых, расположенных под углом), а так же турбогасителей различной конструкции, направляющих поток стали для более тщательного перемешивания и более длительного пребывания в ковше ведется постоянно.

Одним из таких устройств, был промежуточный ковш, разделенный на приемную и рафинирующие емкости расположенными на днище ковша перегородками с отверстиями. Установленные в приемной емкости промежуточного ковша перед перегородками огнеупорные поперечные пороги, отличающееся тем, что высота огнеупорных поперечных порогов равна или превышает расстояние от днища ковша до осей отверстий в перегородке (рис. 10) [11].

Рис. 10. Промежуточный ковш в разрезе: 1 - стенка, 2 - перегородка. 3 - порог. Этот проект был испытан в производственных условиях (табл. 4) [11].

Таблица 4. Условия проведения испытания предложенного устройства.

	Пример 1	Пример 2
Марка стали	Автолистовая типа 08Ю	Трубная типа 10ГФБЮ
Тип МНЛЗ	Двухручьевая криволинейная	Двухручьевая вертикальная
Сечение сляба, мм	250х1250	200х1250
Скорость вытягивания сляба, м/мин	1,1	0,55
Способ подачи металла	Из сталеразливочного ковша через погружную трубу
Промежуточный ковш	50-ти тонный	15-ти тонный
Футеровка: бетон	Высокоглиноземистый	Высокоглиноземистый
Перегородки	Имеются 5 направленных вверх под углом 20 градусов отверстий диаметром 100мм каждое	Имеются 5 направленных вверх под углом 15 градусов отверстий диаметром 80мм каждое
Пороги. Высота, мм	150	150

Пороги были установлены в приемной емкости промежуточного ковша для организации S-образного потока металла и дополнительного торможения потока, уменьшения горизонтальной составляющей скорости потока металла, снижения скорости истечения металла из отверстий в перегородке и увеличения времени пребывания металла в промежуточном ковше с целью удаления включений. Результаты испытаний приведены в табл. 5. [11].

Таблица 5. Результаты проведения испытаний предложенного устройства

Пример 1	Пример 2
За счет снижения горизонтальной составляющей скорости, время пребывания металла увеличилось в 3-4 раза, что привело к улучшению всплывания неметаллических включений, снижению захвата шлака с поверхности и уменьшению износа торцевой огнеупорной стенки промежуточного ковша. Отсортировка холоднокатаного автолиста по раскатанным загрязнениям и плене снизилась с 8,3 до 1.1%, а перевод листа в пониженную категорию снизился с 11 до 2.7%.	За счет снижения горизонтальной составляющей скорости, время пребывания металла увеличилось в 2,5-3,5 раза, что привело к улучшению всплывания неметаллических включений, снижению захвата шлака с поверхности и уменьшению износа торцевой огнеупорной стенки промежуточного ковша. Средний балл по точечной неоднородности металла снизился с 0,5-1.0 до 0-0.5. а выход листа высшей категории качества вырос с 77 до 92%

Промежуточный ковш, разделенный на приемную и рафинирующую емкости огнеупорными перегородками с отверстиями различной формы, приведенный на рис. 11. Он отличается тем, что в приемной емкости осуществляется гашение вихревых потоков на поверхности металла путем уменьшения радиальной составляющей скорости течения металла и перераспределение скоростей потоков металла с увеличением их скорости вблизи днища приемной емкости промежуточного ковша и уменьшением их скорости вблизи поверхности металла в приемной емкости. Для этих целей в донной части приемной емкости промежуточного ковша вдоль его большой оси устанавливаются одна или более примыкающих к боковой стенке промежуточного ковша вставок, образующих суженный канал в донной части приемной емкости, при этом центр пересечения осей симметрии канала соответствует центральной оси погружной трубы [12].

Рис. 11. Промежуточный ковш в разрезе: 1 - перегородки; 2 - огнеупорная вставка

Приведенная конструкция была испытана в производственных условиях.

Таблица 6. Условия проведения испытаний предложенного устройства

	Пример 1	Пример 2
Марка стали	автолистовая типа IF	трубная типа 09ГСФ
Тип МНЛЗ	двухручьевая криволинейная	двухручьевая вертикальная
Сечение сляба, мм	250x1520	200x1270
Скорость вытягивания сляба, м/мин	1,0	5.5
Способ подачи металла	из сталеразливочного ковша через погружную трубу
Промежуточный ковш	50-и тонный	15-ти тонный
Футеровка: бетон	высокоглиноземистый	высокоглиноземистыи
Перегородки	имеются 5 направленных вверх под углом 20 градусов отверстий диаметром 100 мм каждое	имеются 5 направленных вверх под углом 15 градусов отверстий диаметром 80 мм каждое

В результате проведенных мероприятий после установки вставок на поверхности металла в промежуточном ковше не наблюдалось образования вихрей, что привело к уменьшению захвата шлаковых включений с поверхности приемной емкости промежуточного ковша и попаданию их в готовый металл. Результаты приведены в табл. 7

Таблица 7. Результаты проведения испытаний предложенного устройства

Пример 1	Пример 2
Отсортировка холоднокатаного автолиста по раскатанным загрязнениям и плене сократилась с 9,2 до 1.5%. а перевод листа в пониженную категорию снизился с 12 до 3.5%.	Средний балл по точечной неоднородности металла снизился с 0.5-1,0 до 0-0.5, а выход листа высшей категории качества вырос с 73 до 91%.

Известен промежуточный ковш [13], содержащий четыре разделяющие перегородки, днище, в котором выполнены отверстия для подачи стали в кристаллизатор. Приемная и разливочная части ковша сообщаются между собой при помощи отверстий, выполненных в нижних частях перегородок. Однако такое устройство не обеспечивает удовлетворительного качества непрерывно-литых слитков, а стойкость ковша определяется как низкая.

Известен также промежуточный ковш [14], оснащенный двумя перегородками, в центре которых в шахматном порядке выполнены девять отверстий для подачи металла из приемной части в разливочные. Днище приемной части расположено выше днища разливочных частей. Недостатками такого устройства являются неудовлетворительное качество непрерывно-литых слитков и низкая стойкость ковша.

Неудовлетворительное качество слитков объясняется отсутствием защиты металла от интенсивного окисления в начале разливки и попаданием шлака через отверстия из приемной в разливочные части, при снижении уровня металла в ковше. Низкая стойкость ковша обусловлена тем, что при снижении уровня металла отверстия в перегородках затягиваются шлаком, что существенно затрудняет подачу металла в разливочные части, а попадание шлака из приемной части в разливочные приводит к тому, что образующийся после смешивания шлак быстро кристаллизуется и затрудняет ход стопора. Все это ведет к необходимости замены ковша и уменьшению числа плавок, разливаемых через промежуточный ковш.

В промежуточном ковше, приведенном на рис. 12 [15], установлены две перегородки с отверстиями. Перед отверстиями для подачи металла в кристаллизатор устанавливаются пороги, а отверстия для прохода металла из приемной в разливочные части выполнены по краям в нижней части перегородок, причем высота отверстий не должна превышать высоту уровня минимального количества металла в промежуточном ковше, необходимого для обеспечения непрерывности процесса разливки. Такая высота отверстий предотвратит затягивание их шлаком и попадание шлака из приемной части в разливочные, в результате чего увеличивается количество плавок, разливаемых через один промежуточный ковш.

Рис. 12. Конструкция промежуточного ковша в разрезе и поперечное сечение перегородки промежуточного ковша: 1 - рабочая полость: 2 - перегородки; 3 - приемная часть; 4 - разливочная часть; 5 - отверстия в перегородках; 6 - отверстия для подачи металл в кристаллизатор; 7 - днище ковша; 8 - пороги.

Отверстия в перегородках позволяют распределять металл по днищу ковша без образования падения струи на первой плавке, что приводит к менее интенсивному окислению поступающего металла. За счет того, что отверстия располагаются не по центру, а по краям в нижней части перегородок, значительно снижается степень воздействия потока металла на стопор, что увеличивает его стойкость. Пороги создают преграду для первой порции «холодного» металла, в результате чего он остается за ними и далее поступает «горячий» металл, стабилизируя тем самым начало разливки. С помощью порогов создается восходящий поток металла, что приводит к более интенсивной ассимиляции шлаком неметаллических включений в разливочных частях промежуточного ковша. Высоту порогов выбирают не более высоты уровня минимального количества металла в ковше, необходимого для обеспечения непрерывности процесса разливки. В этом случае, при окончании разливки и снижении уровня металла в ковше, остатки металла не будут превышать нормальный показатель.

Наиболее совершенной конструкцией является конструкция, приведенная на рис. 13 [16]. В этом случае в разделительных перегородках выполнены верхний, средний и нижний ряды переливных каналов, струйный приемник-гаситель струи заливаемого из защитной трубы металла, установленный на днище ковша. Усовершенствование состоит в том, что переливные каналы в перегородках выполнены конусными, причем каналы нижнего и среднего рядов направлены сужением в сторону разливочной камеры, а переливные каналы верхнего ряда - сужением в сторону приемной камеры. В теле перегородки выполнен газоподводящий канал, сообщенный с горизонтальным щелевидным соплом, выходящим в разливочную емкость.

Рис. 13. Конструкция промежуточного ковша, продольный разрез, перегородка: 1 -металлический корпус; 2 - огнеупорная футеровка; 3 - перегородки; 4 - конусные переливные каналы; 5 - газоподводящий канал; 7 - приемная камера; 8 - разливочная камера; 9 - сталевыпускные каналы; 10 - стопора; 11 - струйный приемник-гаситель; 12 -защитная труба; 13 - сталеразливочный ковш; 14 -днище.

Наиболее предпочтителен вариант выполнения длины щелевидного сопла 0.7-0.8 ширины перегородки. Выходные участки переливных каналов со стороны разливочной камеры выполнены в виде выступов, высота которых относительно плоскости перегородки составляет 0.5-1.0 толщины перегородки. Струйный, приемник-гаситель выполнен в виде стакана с заплечиками. Высота гасителя струи металла по нижней поверхности заплечиков составляет 0,25-0.3 высоты рабочего уровня металла в ковше, а его диаметр составляет 2.5-4 диаметра защитной трубы. Рабочий слой днища выполнен из периклазовых огнеупоров, перегородка и приемник-гаситель струи металла выполнены монолитными из высокостойкого низкоцементного корундового бетона [16].

Струя жидкой стали из сталеразливочного ковша, через защитную трубу, подается в струйный приемник-гаситель, при этом обеспечивается гашение кинетической энергии струи и заполнение приемной камеры жидким металлом в ламинарном режиме, что исключает «размывание» футеровки днища, стен и перегородки в приемной камере ковша. Большая часть холодного металла с днища сталеразливочного ковша и непрогретого сталевыпускного тракта, попадая в струйный приемник-гаситель, остается в нем. Следующий за холодным металлом более горячий металл поступает в приемную и разливочную камеры. Форма и объем приемника-гасителя подобраны из расчета удержания большей части первичного холодного металла. Это способствует стабилизации начала разливки. За счет конусной формы каналов, а также выступов в перегородке, в разливочной камере возникают восходящие потоки жидкого металла (выступы в перегородке устраняют также возникновение пристеночного эффекта - «прилипание» струй металла к поверхности перегородки). При прохождении конусных каналов среднего и нижнего ярусов, скорость струй переливаемого металла возрастает, при этом содержащиеся в металле неметаллические включения распределяются в его объеме, захватываются пузырьками продувочного газа, транспортируются в верхний слой металла и ассимилируются шлаком. Выполнение каналов в верхней части перегородки с обратной конусностью по отношению к нижним каналам позволяет уменьшить скорости струй металла под шлаковым покровом, что уменьшает вероятность затягивания неметаллических включений в сталь из шлака. За счет продувки расплава инертным газом (аргоном) из щелевидного сопла во всем объеме металла, расположенном в разливочной камере, образуется большое количество мелких газовых пузырей, при всплывании которых обеспечивается очистка стали от неметаллических включений [16].

Были проведены опытно-промышленные испытания данного изобретения в условиях кислородно-конвертерного цеха ОАО «ММК», которые дали следующие результаты, занесенные в табл. 8 [16].

Таблица 8. Качество металла разлитого через опытные и серийные промежуточные ковши

Тип ковша	№ плавки	Балл дефекта	Содержание неметаллических включений,%
			Al2O3	SiO2	MnS	Сумма
Опытный	1	0,5	0,038	0,021	0,047	0,106
	2	0,0	0,033	0,020	0,035	0,088
	7	0,5	0,021	0,031	0,020	0,072
	9	1,0	0,025	0,023	0,044	0,092
Серийный	7	2,0	0,098	0,097	0,089	0,294
	3	1,5	0,061	0,069	0,074	0,204
	7	1,5	0,063	0,062	0,077	0,192
	9	2,0	0,089	0,084	0,091	0,264



Рис. 14. Качество металла разлитого через опытные и серийные промежуточные ковши

Очевидно, что качество металла, разлитого через промежуточные ковши рассмотренной конструкции, значительно выше по сравнению с качеством металла с использованием обычных ковшей. При этом средняя серийность разлива рассмотренных ковшей составила 9,4 плавок, тогда как обычных - только 6,6. что позволило значительно сократить расход огнеупоров на перефутеровку промежуточных ковшей [16].

Таким образом, анализ различных публикаций, посвященных непрерывной разливке стали показал, что конструкцию промежуточного ковша однозначно дающую положительные результаты исследований получить очень сложно и не всегда выгодно экономически. Однако можно выделить ряд основных требований, которые должна обеспечивать вновь предлагаемая конструкция:

- увеличение продолжительности пребывания металла в ковше:

- создание управляемой гидродинамики в промежуточном ковше:

- создание оптимальных условий для отделения шлака и неметаллических включений, имеющих место в жидкой стали.

2.5 ХОЛОДНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ В ПРОМЕЖУТОЧНОМ КОВШЕ

Для изучения гидродинамики ванны и возможности управления ею была проведена исследовательская работа, направленная на изучение возможности удаления неметаллических включений за счет ассимиляции их шлаком.

При построении физической модели на основе теории подобия методом масштабных преобразований существенных для процесса величин определили критерии подобия для рассматриваемого процесса с учётом работ [17, 18].

Наиболее существенными величинами, влияющими на процесс движения жидкости в промежуточном ковше, являются: скорость истечения жидкости из сталеразливочного ковша wист (м/с), плотность сж (кг/м3), динамическая вязкость мж (кг/(м.с)) и поверхностное натяжение уж (кг/с2) жидкости, массовый mж (кг/с) и объёмный Vж (м3/с) расход жидкости, а также объёмный расход газа Vг (м3/с). За основную исходную величину - функцию процесса_- приняли скорость жидкости в произвольной точке wж (м/с). В качестве граничных условий учитывали линейные параметры, определяющие геометрическое подобие - это характерные линейные размеры промежуточного ковша l...li (м), диаметр сталевыпускного отверстия dп.к. (м), высота столба жидкости hж (м).

Окончательный вид выбранных критериев гидродинамики представлен ниже:

- критерий Рейнольдса;

= Fr - критерий Фруда;

= We - критерий Вебера;

= Мж - критерий физических свойств жидкости;

= Мс - безразмерный массовый расход;

= V - безразмерный объёмный расход;

= R - относительная плотность;

= Dп.к. - относительный диаметр;

= H - относительная высота жидкости в промежуточном ковше.

В целях удобства проведения эксперимента константу подобия линейных параметров приняли Cl=lґ/l=1/4. В качестве моделируемого объекта были выбраны стандартные 23-х тонный и 50-ти тонный промежуточные ковши, применяемый при непрерывной разливке стали в Конвертерных цехах №1,2 ОАО “НЛМК“. В основу методики регистрации гидродинамических процессов на модели положено введение в определённые точки ванны раствора красителя с последующим наблюдением и видеосъемкой траекторий движения окрашенных потоков с последующей раскадровкой.

2.6 ГИДРОДИНАМИКА ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША БЕЗ УСТАНОВКИ РАФИНИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

На рис. 15, 16 представлены результаты холодного моделирования потоков стали в промежуточном ковше без установки рафинирующих устройств. После выхода стали из сталеразливочного ковша поток разделяется при соударении с дном ковша и устремляется к стопорам-моноблокам - так называемый принцип «короткого замыкания». Возможность удаления включений при этом за счет ассимиляции их шлаком очень мала, т.к. поток не отрывается от дна, а как бы «стелется вдоль него». Достигая стопора, часть потока затягивается в кристаллизатор, при этом включения, образовавшиеся при раскислении стали и не успевшие всплыть в стальковше, не имеют времени для всплытия и попадают в кристаллизатор и далее в непрерывнолитой слиток.

Рис. 15. Схема гидродинамики жидкой стали в промежуточном ковше без установки рафинирующих устройств

Рис. 16. Гидродинамика жидкой стали в промежуточном ковше без установки рафинирующих устройств

2.7 ГИДРОДИНАМИКА ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША С ОВАЛЬНЫМ ТУРБОГАСИТЕЛЕМ

На следующем этапе моделирования исследовали изменение потоков жидкой стали в промежуточном ковше при установке в зоне падения струи металла огнеупорного турбогасителя. Результаты моделирования (см. рис. 17, 18) свидетельствуют о качественном изменении потоков стали: поток жидкой стали, попадая в гидродинамический мешок и теряя свою кинетическую энергию, устремляется к поверхности раздела «металл-шлак». В результате этого складываются благоприятные условия для удаления неметаллических включений за счет ассимиляции их шлаком, т.к. время их всплывания многократно снижается, чему также способствует восходящий поток. Последующее продвижение стали сопровождается хорошим перемешиванием жидкости по всему объёму ванны промежуточного ковша, что увеличивает время пребывания металла в ковше.

Рис. 17. Схема гидродинамики промежуточного ковша с овальным турбогасителем.

Рис. 18. Гидродинамика промежуточного ковша с овальным турбогасителем

2.8 ГИДРОДИНАМИКА ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША С ПЕРЕГОРОДКАМИ

В работах [19] авторами исследована гидродинамика промежуточного ковша, оснащенного фильтрационными перегородками (рис 19), турбогасителями и перегородками. Наиболее оптимальной конструкцией промежуточного ковша с перегородками следует считать установку перегородки с щелевым вырезом в нижней части перегородки и отверстиями или вырезом в верхней.

Рис 19. Наиболее оптимальные конструкции перегородок.

На Рис 20, 21, 22 показаны основные потоки, скорости и границы гидродинамических фронтов при установке в промежуточном ковше перегородки с вырезом 20 мм ниже уровня металла и с низким вырезом под углом 450 на расстоянии снизу 48,3 мм. Турбогаситель и продувка аргоном отсутствуют.

Поток, проходящий через верхний вырез скользит по верхнему горизонту ванны и опускается к выпускному отверстию. В ходе движения он увлекает за собой поток, выходящий из выреза в нижней части перегородки. При этом основная часть потока, выходящего из выреза практически достигнув стопора, закручивалась и направлялась обратно к перегородке. В нижней ее части имела место небольшая застойная зона. Часть струи из щели закручивалась вверх в непосредственной близости от перегородки.

Рис. 20. Основные потоки жидкости в промежуточном ковше: 1 - приемная камера; 2 - разливочная камера.

Рис. 21. Направления и скорости основных потоков жидкости в промежуточном ковше

1	2
3	4
5	6

Рис. 22. Границы гидродинамических фронтов.

2.9 ГИДРОДИНАМИКА ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША С ПЕРЕГОРОДКАМИ И КРУГЛЫМ ТУРБОГАСИТЕЛЕМ

На Рис 23, 24, 25 показаны основные потоки, скорости и границы гидродинамических фронтов при установке в промежуточном ковше круглого турбогасителя и перегородки с вырезом 20 мм ниже уровня металла и с высоким прямоугольным окном под углом 450 на расстоянии 58,3 мм снизу.

Установка турбогасителя привела к уменьшению истекающих через перегородку скоростей - над перегородкой до 0,043 м/с, через отверстие - до 0,037 м/с. При этом в приемной камере сохраняются восходящие потоки под слоем покровного шлака, характерные для гидродинамики с турбогасителем.

Рис. 23. Основные потоки жидкости в промежуточном ковше.

Рис. 24. Направления и скорости основных потоков жидкости в промежуточном ковше

1	2
3	4
5	6
7	8

Рис. 25. Границы гидродинамических фронтов.

2.10 ГИДРОДИНАМИКА ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША С ПЕРЕГОРОДКАМИ И КРУГЛЫМ ТУРБОГАСИТЕЛЕМ, ИМЕЮЩИМ РАЗГРУЗОЧНЫЕ ОКНА

На Рис 26, 27, 28 показаны основные потоки, скорости и границы гидродинамических фронтов при установке в промежуточном ковше круглого турбогасителя с разгрузочными отверстиями и перегородки с вырезом 20 мм ниже уровня металла и с высоким прямоугольным окном под углом 450 на расстоянии 58,3 мм снизу.

Наличие разгрузочных отверстий приводит к еще большему снижению скоростей потоков, проходящих через перегородку: вверху до 0,039 - 0,033 м/с, внизу до 0,029 м/с. При этом в приемной камере сохраняются восходящие потоки к покровному шлаку со скоростями 0,090 - 0,069 м/с в объеме жидкости.

Рис. 26. Основные потоки жидкости в промежуточном ковше.

Рис. 27. Направления и скорости основных потоков жидкости в промежуточном ковше

1	2
3	4
5	6
7	8

Рис. 28. Границы гидродинамических фронтов.

2.11 РЕЗУЛЬТАТЫ ОТРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ В 50-И ТОННЫХ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШАХ КЦ-1 ОАО “НЛМК“

Результаты моделирования гидродинамики промежуточного ковша были апробированы в условиях конвертерных цехов ОАО «НЛМК» на ковшах схожей конструкции - с установкой овального турбогасителя и щелевых перегородок

В октябре 2004 года и январе-марте 2006 года проведены опытно-промышленные испытания технологии рафинирования металла в 50-и тонных промежуточных ковшах, оборудованных огнеупорными элементами для оптимизации потоков жидкой стали («бойные» плиты, турбогасители, перегородки) во время непрерывной разливки стали на МНЛЗ-4,6 Конвертерного цеха_№1.

Опытные ковши в первом случае использовали при непрерывной разливке на МНЛЗ-4,6 низкоуглеродистых и электротехнических марок стали (5 серий - 38 плавок), во втором случае - для разливки низкоуглеродистых и углеродистых марок стали на МНЛЗ-6 (3 серии - 25 плавок).

Все промежуточные ковши, оборудованные опытными огнеупорными изделиями, выведены из работы по причине плановой перековшовки или окончания серии разливки плавок. Удаление остатков металла и шлака из ковшей после разливки происходило без затруднений.

Износ элементов футеровки промежуточных ковшей после разливки 8ч9 плавок составил:

Футеровка стен в «шлаковом поясе»:

- в зоне падении струи металла ………от 10 до 30 мм;

- в районе стопоров…………………......от 5 до 20 мм;

Футеровка стен в зоне металла:

- в зоне падения струи металла…………от 5 до 10 мм;

- в районе стопоров…………………………….до 5 мм;

Перегородки:

- в «шлаковом поясе»……………………от 5 до 10 мм;

- в зоне металла со стороны падения струи…..до 5 мм;

- в зоне металла со стороны стопоров………...до 5 мм;

«турбогаситель» (внутренняя камера)…..………………до 5 мм.

Эффективность рафинирования жидкой стали оценивали по результатам аттестации в ПХПП металла, разлитого через опытные промежуточные ковши, в сравнении с металлом, разлитым по обычной технологии. Основной критерий оценки - степень пораженности холоднокатаного металла дефектами сталеплавильного производства. Выход несоответствующей продукции в ПХПП по вине КЦ-1 на опытных плавках составил 0,17% (для плавок, выплавлявшихся в октябре 2004г), при уровне отсортировки металла КЦ-1 в ПХПП по дефектам сталеплавильного производства в 2004 году 0,73%. На плавках, разлитых и прокатанных в январе-марте_2006_года, отмечено отсутствие выхода несоответствующей продукции по дефекту «слиточная плена».

2.12 РЕЗУЛЬТАТЫ ОТРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ В 23-Х ТОННЫХ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШАХ КЦ-2 ОАО “НЛМК“

В августе-сентябре 2006 года в Конвертерном цехе №2 ОАО “НЛМК“ непрерывная разливка стали на МНЛЗ-5,7 осуществлялась с применением технологии рафинирования металла в промежуточных 23-х ковшах №№8,11,12 и 22, оснащённых турбогасителем и фильтрационными перегородками. Общее количество плавок, разлитых через опытные ковши составило 135 плавок. Марочный сортамент сталей распределился следующим образом:

08Ю по ГОСТ 9045-93…………....51 плавка;

08Ю по Т.К. 2-3-4-751¹⁾ Производство холоднокатаного проката для ОАО «АвтоВАЗ» категории вытяжки ВОСВ, ОСВ, СВ из стали 08Ю.).…………...19 плавок;

DC01 по Т.К. 1.2-3-4-1402²⁾ Производство холоднокатаного проката на экспорт.)..……...11 плавок;

08пс по ГОСТ 9045-93……………8 плавок;

08пс по ГОСТ 1050-88…………...29 плавок;

10пс по ГОСТ 1050-88………....…9 плавок;

Ст2пс по ГОСТ 380-94…………...8 плавок.

Выплавка и разливка плавок выполнялась в соответствии с требованиями НТД, действующей на ОАО “НЛМК“. Количество плавок, разлитых через один промежуточный ковш изменялось в пределах 4ч9 плавок (ограничивалось объемом заказов) и в среднем составило 7_плавок. Суммарный вес разлитой стали по жидкому составил 44067,72 т.

Для определения эффективности улучшения гидродинамики в промежуточных ковшах, оснащенных фильтрационными перегородками и турбогасителями, провели сравнение выхода несоответствующей продукции в ПХПП по дефектам сталеплавильного производства опытных плавок с плавками аналогичного марочного сортамента, разлитыми в тех же сериях с применением промежуточных ковшей, оснащенных только турбогасителями. Разливка опытных и сравнительных плавок в одной серии позволяет исключить возможность влияния следующих факторов на выход несоответствующей продукции при аттестации проката:

стойкость основного оборудования МНЛЗ;

настройка технологической линии МНЛЗ;

повреждение поддерживающих и приводных роликов;

засоренность форсунок в зоне вторичного охлаждения слитка,

так как отрицательное влияние того или иного фактора на отсортировку проката по вине Конвертерного цеха будет оказываться на всю серию разливки плавок.

Изменение объема отгруженного металла от толщины проката для опытных и сравнительных плавок представлено на рис. 29.

Рис. 29. Отгрузка продукции по толщине проката

Отсортировка металла, разливавшегося на опытных промежуточных ковшах, оборудованных устройствами для улучшения гидродинамики жидкой ванны, составила 0,92% (287,06 т) от отгруженного проката (31079,03 т), при этом на момент обработки результатов (9 ноября 2006г) доля отгруженных рулонов от заданного металла в ПХПП составила 90%. Количество плавок, имевших отсортировку проката по металлургическим дефектам составило 21 пл. из 113 назначенных, при этом 75,2% от всего отсортированного металла приходится на 6 плавок:

Таблица 9 Отсортировка стали по металлургическим дефектам

№ плавки	Отсортировано, тонн	Дефект
662083	14,16	Загрязнение
	30,35	Плена
	23,67	Раскатанная трещина
	68,18	Всего
661889	68,99	Плена
661886	26,33	Раскатанная трещина
662220	19,6	Раскатанная трещина
661870	17,41	Раскатанная трещина
661684	15,27	Раскатанная трещина

Образцы проката плавок №№ 661886 и 661889 были отданы на анализ для выявления источника образования дефекта. Исследования показали, что причиной образования дефектов проката является вкатанная окалина - не относится к металлургическим дефектам. С учетом этого обстоятельства доля выхода несоответствующей продукции по металлургическим дефектам на момент обработки данных составила 0,62% (191,74 т).

На сравнительных плавках выход несоответствующей продукции составил 0,77% (239,28 т) от отгруженного проката - 30964,88 т (90% металла от заданного в ПХПП). В свою очередь, количество плавок, имевших отсортировку проката по металлургическим дефектам в данном случае также составило 21 из 111. Следует отметить тот факт, что на сравнительных плавках также использовались устройства для улучшения гидродинамики жидкой ванны - турбогасители. На данных плавках, также как и на опытных, основная масса отсортированного металла приходится на 6 плавок - 60,8%:

Таблица 10. Отсортировка стали по металлургическим дефектам

№ плавки	Отсортировано, тонн	Дефект
661096	9,53	Плена
	42,61	Раскатанная трещина
	52,14	Всего
661079	10,5	Плена
	25,37	Раскатанная трещина
	35,87	Всего
662535	2,72	Плена
	19,88	Раскатанная трещина
	9,14	Несоотв. веса из-за удаления дефектов
	31,74	Всего
661088	23,06	Плена
661700	21,55	Раскатанная трещина
661532	4,37	Сквозные разрывы, дыры
	4	Раскатанная трещина
	4,49	Несоотв. веса из-за удаления дефектов
	12,86	Всего

Несмотря на такое явное сходство выхода несоответствующей продукции по вине Конвертерного цеха №2, переработка металла опытных плавок показала лучшие результаты. Для подтверждения вышесказанного определим количество доработанного металла, переведенного в годную продукцию:

, тонн (1)

, тонн (2)

где - суммарная масса актированной продукции, имевшей отсортировку по металлургическим дефектам, тонн;

- масса актированной продукции, имевшей отсортировку по металлургическим дефектам соответственно на непрерывно-травильном агрегате, агрегате непрерывного отжига, агрегате резки и при отгрузке проката, тонн. В случае наличия несоответствующей продукции на каждом агрегате для одного дефекта, в качестве актированной продукции принимается одно максимальное значение;

- масса актированной продукции, имевшей отсортировку по металлургическим дефектам при отгрузке, тонн.

Дополнительно введем понятие коэффициента доработки, характеризующего степень доработки проката, имевшего отсортировку по металлургическим дефектам и переведенного в годную продукцию:

. (3)

Коэффициент доработки (о) изменяется в пределах от 0 до 1 включительно, при этом для двух крайних значений данного интервала он имеет следующий смысл:

при о=0 доработка и перевод проката в годную продукцию не проводились.

при о=1 отсортировка металла отсутствует с учетом доработки и перевода проката в годную продукцию.

Для опытных и сравнительных плавок получили следующие значения данных показателей:

Таблица 11. Показатели доработанных плавок.

Параметр	Опытные плавки (без учета плавок №№ 661886 и 661889)	Сравнительные плавки
, тонн	1,72	0
, тонн	17,41	191,71
, тонн	241,07	281,4
, тонн	23,09	50,02
, тонн	283,29	523,13
, тонн	191,74	239,28
Д, тонн	91,55	283,85
	0,32	0,54

Расчеты показывают, что на сравнительных плавках доля доработанного проката (от первоначально отсортированного), переведенного в годную продукцию составляет 54% (283,85 т), что в три раза превышает этот же показатель на опытных плавках (32% или 91,55_т). Следует отметить тот факт, что на показатели Д и о, а соответственно на окончательный выход несоответствующей продукции, существенное влияние оказывает не только наличие дефектов и их расположение (локальные области или по всей длине полосы), но и требования, предъявляемые покупателем к поставляемой продукции: минимальная масса рулона, наличие сварных швов, требования к качеству поверхности, толщина и ширина проката.

Рис. 30. Отсортировка металла КЦ-2 в ПХПП по металлургическим дефектам

Рис. 31. Отсортировка металла КЦ-2 в ПХПП по металлургическим дефектам

Анализ выхода несоответствующей продукции в ПХПП по толщине проката (см._рис._30, 31) показывает существенное снижение (в 2,7 раза) отсортировки металла по металлургическим дефектам на тонком листе (менее 0,6 мм). При толщине проката 0,6ч1,0_мм уровень отсортировки составил 0,8% и 1,3% соответственно для опытных и сравнительных плавок. В свою очередь наблюдается увеличение отсортировки на опытных плавках на толщине более 1 мм: 0,5% против 0,1%.

В работах многих авторов подтверждается правильность направления поиска оптимальной гидродинамики с использованием порогов и перегородок различных конструкций. Так в работе авторов [20] рассмотрены схемы распространения гидропотоков и примесных образований на гидравлических моделях с апробированием в условиях промышленного производства.



Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис 32. Схемы распространенеия гидропотоков и примесных образований (*>) в сечениях 30 т промежуточного ковша: а) без шлакоуловительных систем; б) с полнопрофильными перегородками.

Таблица 12. Влияние типа перегородок промежуточного ковша на отсортировку холоднокатаного листа (сталь IF, 08Ю)

Тип перегородки	Задано,т	Плена,т	Плена,%	НВ,т	НВ,%	Сумма,т	Сумма,%
Пороги	1684,10	79,80	4,74	48,75	2,89	128,55	7,63
Отверстия	1683,07	49,05	2,91	39,40	2,34	88,45	5,26
Щель	4612,63	82,83	1,80	138,15	3,00	220,98	4,79
Щель+ отверстия	6295,7	131,88	2,09	177,55	2,82	309,43	4,91

Рис. 33. Влияние типа перегородок промежуточного ковша на отсортировку холоднокатаного листа по металлургическим дефектам.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛА ОТ ВТОРИЧНОГО ОКИСЛЕНИЯ

3.1 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ РАЗЛИВКИ И ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛА

Способы подвода и защиты металла между сталеразливочным ковшом и промежуточным разливочным устройством, ввода металла в кристаллизатор и зашиты струи, защиты зеркала металла и оболочки слитка в кристаллизаторе в дальнейшем будем называть технологической схемой разливки и защиты. При выборе технологической схемы учитывают конструктивные особенности разливочных машин, число одновременно заливаемых ручьев, марочный и размерный сортаменты заготовок и их назначения. К настоящему времени число промышленных технологических схем приближается к двум десяткам (рис. 4).

Рассмотрим особенности технологических схем, нашедших промышленное применение, и конкретные примеры их использования согласно опубликованным литературным данным. В начале освоения процесса непрерывной разливки стали в СССР и за рубежом основными промышленными технологическими схемами были I и VI соответственно для одно- и многоручьевых машин. Согласно схеме I, струя металла вначале поступала в воронку, а из нее в кристаллизатор. Струи металла не защищали. В кристаллизаторе над зеркалом металла поддерживали защитную атмосферу из продуктов разложения и неполного сгорания смазки и углеводородсодержащих газов.

По схеме VI металл разливали через промежуточный ковш. Металл, поступающий в ковш и кристаллизаторы, от вторичного окисления не защищали. Над зеркалом металла в кристаллизаторе поддерживали защитную атмосферу из продуктов разложения и неполного сгорания смазки и углеводородсодержащих газов. В настоящее время сохранилась только схема VI, используемая при скоростях разливки более 1,5 м/мин. Так разливали углеродистую и низколегированную сталь с содержанием кислоторастворимого алюминия < 0,008% в заготовки сечением 150х 150 мм на многоручьевых МНЛЗ с общим приводом на несколько ручьев. К заготовкам не предъявляли специальных требований по качеству поверхности и загрязненности неметаллическими включениями, так как их прокатывали на строительную арматуру и вязальную проволоку. Надо отметить, что указанная технология настолько отработана, что на восьмиручьевых МНЛЗ с общим приводом на 4 ручья полностью разливали более 98 % плавок. Хотя заготовки перед прокаткой не зачищали, значительная часть проката была аттестована Знаком качества. Лишь в отдельных случаях при ускоренном охлаждении арматуры периодического профиля № 36 после проката часть образцов не выдерживала испытания на изгиб в холодном состоянии из-за повышенного содержания водорода в металле.

С использованием схемы VI на трехручьевой МПНЛЗ с общим приводом на 3 ручья отливали заготовки расходуемых электродов диаметром 170-190 мм из высоколегированных сталей. Перед ЭШП поверхность заготовок зачищали. Отливка заготовок расходуемых электродов ЭШП из высоколегированных сталей, выплавленных в 5-т электродуговой печи, по схеме VI, очевидно, допустима из-за высоких рафинирующих возможностей процесса ЭШП.

Рис. 4. Промышленные технологические схемы разливки и защиты металла на МНЛЗ и МПНЛЗ (I-XVII) - номера схем: 1 - сталеразливочный ковш; 2 -- промежуточный ковш; 3 -- кристаллизатор; 4 -- защитный газ; 5 -- смазка; 6 -- жесткая герметичная камера; 7 -- защитное шлаковое покрытие; 8 -воронка погружаемого стакана; 9 - погружаемый стакан;

10 - огнеупорная погружаемая труба; 11 - диполь; 12 - эластичная герметичная камера; 13 - защитная плита в кристаллизаторе; 14 - жидкий азот; 15 - полый стопор; 16 -- негерметичная камера

Технологическая схема VI используется в тех случаях, когда по каким-либо причинам не представляется возможным ввести металл в кристаллизатор через погружаемый стакан под уровень защитного шлакового покрытия.

Согласно более совершенной схеме VII, струи металла из промежуточного ковша и металл в кристаллизаторе защищали жесткой герметичной камерой. Эта камера в процессе разливки образовывала единую систему, включающую днище промежуточного ковша и кристаллизаторы, которые совершали совместное возвратно-поступательное движение. В указанную полость подавали аргон под избыточным давлением и рапсовое масло. За уровнем металла в кристаллизаторах наблюдали через специальные окна в камере, снабженные огнеупорными стеклами. С использованием схемы VII отливали на многоручьевых МПНЛЗ с общим приводом на 3 ручья заготовки расходуемых электродов ЭШП диаметром 170-190 мм из высоколегированных сталей, содержащих титан, к которым предъявляли более жесткие требования по загрязненности включениями. Изоляция от вторичного окисления струй, вытекающих из промежуточного ковша, в несколько раз снизила число случаев затягивания сталеразливочных стаканов, установленных в нем.

Схема III используется за рубежом при отливке заготовок малого сечения из сталей, не содержащих высокоактивных элементов. Струи из сталеразливочного или промежуточного ковшей и зеркало металла в кристаллизаторе защищают газовым экраном, образующимся при испарении жидкого азота. При этом сохраняется возможность активно вмешиваться в ход разливки, например убирать шлак с зеркала металла в кристаллизаторе. В СССР указанная схема не применялась.

Схема VIII нашла применение при отливке заготовок сечением 82х82 мм из нержавеющих хромистых, конструкционных легированных и углеродистых сталей на многоручьевых МНЛЗ. Каждый ручей МНЛЗ имеет самостоятельный привод и снабжен автоматикой по поддержанию уровня металла в кристаллизаторе путем изменения скорости вытягивания. Благодаря этому появилась возможность установить в промежуточном ковше дозаторы (без стопоров). Струю металла из сталеразливочного ковша в промежуточный защищали огнеупорной камерой (негерметичной), а зеркало металла в промежуточном ковше - шлаковым покрытием. Дополнительно над зеркалом металла в промежуточном ковше поддерживали защитную атмосферу из продуктов сгорания пропан-бутановой смеси. Зеркало металла в кристаллизаторе и струю защищали негерметичной камерой, заполненной продуктами неполного сгорания смазки и пропан-бутановой смеси. Поверхность непрерывнолитых заготовок перед прокаткой не зачищают.

При отливке на одноручьевых машинах заготовок расходуемых электродов диаметром 170 мм из жаропрочных сплавов на никелевой основе, легированных титаном и алюминием, а также прецизионных магнитно-мягких сплавов в плоские заготовки сечением 55х270 мм для производства холоднокатаной ленты использовали схему II. Металл из сталеразливочного ковша поступал в кристаллизатор через удлиненный стакан. Зеркало металла в кристаллизаторе и струю металла защищали герметичной камерой, заполненной аргоном и продуктами разложения рапсового масла. В процессе разливки кристаллизатор, герметичная камера и сталеразливочный ковш совершали совместное возвратно-поступательное движение. Благодаря этому в течение разливки всей плавки в камере сохранялась защитная атмосфера при небольшом избыточном давлении аргона. Для устранения поперечных ужимин на поверхности плоских заготовок использовали кристаллизаторы с ребристыми рабочими стенками. Заготовки, отлитые по схеме II, перед дальнейшим переделом зачищали на значительную глубину.

Сортовые заготовки малых толщин из углеродистых и низколегированных сталей с содержанием кислоторастворимого алюминия <0,008 % с повышенными требованиями к качеству поверхности и содержанию водорода отливали по схеме IX. Ее использовали в тех случаях, когда по каким-либо причинам не удавалось ввести металл в кристаллизатор через погружаемый стакан. Согласно этой схеме, открытая струя из промежуточного ковша в кристаллизаторы поступала через слой защитного шлакового покрытия на зеркале металла. Это покрытие создавало гарнисаж на стенках кристаллизатора, смазку и изолировало зеркало металла от вторичного окисления. Заготовки имели хорошую поверхность. Устранение из состава защитной среды водорода благоприятно сказалось на пластических свойствах проката. По этой же схеме разливали углеродистые и низколегированные стали с содержанием кислоторастворимого алюминия <0,008% в заготовки сечением 150х(1000-1200) мм на двухручьевых МНЛЗ. Стенки кристаллизаторов -- ребристые.

Согласно схеме IV, применяемой при отливке заготовок толщиной более 175 мм из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей на одноручьевых машинах, металл открытой струей из сталеразливочного ковша поступал в кристаллизатор через воронку, соединенную с погружаемым прямоточным или комбинированным стаканом под уровень шлакового покрытия. Эту схему использовали при отливке заготовок 175х1020 мм для производства горячекатаного листа и заготовок расходуемых электродов ЭШП и ВДП (диаметром 300-520 мм и сечением 370х370 мм). Между сталеразливочным ковшом и воронкой погружаемого стакана сохраняли воздушный зазор 150 300 мм. Поверхность заготовок для расходуемых электродов ЭШП и прокатки перед дальнейшим переделом не защищали. При изготовлении расходуемых электродов ВДП поверхность заготовок зачищали.

Согласно технологическим схемам X и XI, металл поступал в кристаллизаторы через промежуточные ковши или диполи. Струи металла между сталеразливочным и промежуточными ковшами (диполями) не защищали. Не защищали также струи металла из промежуточных ковшей или диполей в воронки погружаемых в кристаллизаторы стаканов. Зеркало металла в промежуточных ковшах (схема X) и кристаллизаторах защищали шлаковым покрытием. Такие схемы были реализованы при отливке заготовок толщиной > 200 мм с повышенными требованиями к качеству поверхности и к содержанию водорода. Так отливали сортовые и трубные заготовки, из углеродистых сталей с содержанием кислоторастворимого алюминия >0,01 %, а также плоские заготовки шириной до 500 мм для прокатки на штрипс из углеродистых и нержавеющих сталей и заготовки расходуемых электродов сечением 370х370 мм из легированных и высоколегированных сталей. Плотное соединение погружаемых в кристаллизатор стаканов с промежуточным ковшом или диполью предусмотрено схемами XII и XIII. Все остальные параметры схем X и XI остались неизменными. Так отливали слябовые и сортовые заготовки толщиной больше 200 мм из углеродистых и низколегированных сталей с содержанием кислоторастворимого алюминия до 0,07 %. К заготовкам предъявляли повышенные требования по качеству поверхности, загрязненности металла неметаллическими включениями, содержанию водорода, ударной вязкости при минусовых температурах и по величине природного аустенитного зерна. Так же отливали заготовки расходуемых электродов с повышенными требованиями к качеству поверхности и загрязненности металла неметаллическими включениями. Эти схемы в настоящее время можно считать основными.