Построение нагрузочной диаграммы, выбор мощности двигателя и проверка на нагрев

В последние годы в отрасли достигнуто снижение материалоемкости и энергоемкости металлургической продукции, внедрены новые технологические процессы, способствующие экономии сырья, материалов и топливно-энергетических ресурсов. Материалоемкость продукции снизилась с 66,46 коп./руб. в 1985 г. до 62,82 коп./руб. в 1990 г. Здесь и далее указаны цены, действовавшие до 1 января 1991 г.

Необходимо отметить, что в настоящее время выявляется влияние факторов, повышающих материалоемкость продукции черной металлургии, которые в перспективе могут привести к дальнейшему ее повышению. Этими факторами являются в основном расширение сортамента и улучшение качества продукции. Так, в доменном производстве мероприятия по улучшению качества чугуна (снижение содержания серы с 0,027 % до 0,022 % за период 1986-1990 гг. и увеличение содержания марганца) заметно сокращают эффективность мероприятий по экономии кокса. Тем не менее за 1986-1990 гг. по сравнению с 1985 г. в отрасли сэкономлено 8,0 млн. т кокса.

В результате совершенствования структуры сталеплавильного производства доля электросталеплавильного и конвертерного производства увеличилась с 42,5 % от общего объема выплавки стали в 1985 г. до 46,7 % - в 1990 г.

Постоянное повышение технического уровня прокатного производства, интенсификация производственных процессов и. внедрение новых технологических процессов позволили снизить удельный расход стали на готовый прокат с 1265,6 кг/т в 1985 г. до 1251,0 кг/т в 1990 г. (на 1,2 %). Следует отметить, что расход металла на прокат в развитых капиталистических странах значительно ниже (в Японии - 1047; в ФРГ - 1045 кг/т готовой продукции).

Наиболее характерными мероприятиями, которые решающим образом влияют на уровень расхода стали па прокат, являются следующие: расширение производства непрерывнолитой заготовки, позволяющее в среднем увеличить выход годного металла на 10-12 % по сравнению с обычным процессом разливки стали в изложницы (за 1986-1990 гг. объем непрерывной- разливки стали увеличился на 32,9 %; при использовании установок непрерывной разливки стали (УНРС) выход годной заготовки составляет для блюмов 96-98 % и слябов - 94-97 %; в комплексном исчислении на 1 т непрерывнолитой заготовки по сравнению с обжатой требуется меньше на 0,17 т у. т. и 0,06 тыс. кВт-ч электроэнергии); увеличение производства проката в поле минусовых допусков и отгрузка продукции по теоретической массе; прокатка в суженном поле допусков обеспечивает экономию металла в пределах 0,7-2,5 %.

Для повышения эффективности металлургического производства важное значение имеет сокращение затрат топливно-энергетических ресурсов.

Анализ динамики удельных расходов топливно-энергетических ресурсов за 1986-1990 гг. по основным металлургическим переделам показывает, что удельные расходы топлива на производство основных видов продукции снизились, кроме электростали и проката черных металлов. В основном это явилось результатом осуществления ряда мероприятий: в производстве агломерата и окатышей - совершенствования технологии и теплового режима процесса, увеличения высоты спекаемого слоя; в доменном производстве - улучшения степени подготовки железорудного сырья, повышения давления газа па колошнике и температуры доменного дутья, использования безконусных засыпных аппаратов; в сталеплавильном производстве - вывода мартеновских печей и сокращения производства мартеновской стали на 5,4 млн. т; в трубном и ряде прокатных производств - увеличения непрерывной разливки стали, реконструкции нагревательных печей, совершенствования режимов нагрева металла, внедрения контролируемой прокатки, использования вторичного тепла и др.

Удельные расходы теплоэнергии, кроме обогрева коксовых батарей, снизились по всем переделам. Удельные расходы электроэнергии повысились по всем металлургическим переделам, кроме электростали. Почти по всем видам металлургической продукции, кроме железорудного сырья и электростали, снижены также в целом удельные расходы топливно-энергетических ресурсов.

Важным резервом сокращения потребления первичных топливно-энергетических ресурсов является использование в различных металлургических производствах вторичных горючих и тепловых энергетических ресурсов.

Автор выражает надежду, что содержащиеся в книге данные представят интерес для работников как металлургической промышленности, так и смежных отраслей.

Роль УНРС с точки зрения энергосберегающих технологий

В процессе разливки стали энергозатраты на ее проведение практически постоянны (подогрев изложниц и надставок, теплота горения экзотермических смесей, энергия приводов УНРС и др.). Поэтому наиболее эффективными мероприятиями с точки зрения материале- и энергосбережения являются создание, условий для формирования бездефектного слитка при высоком выходе годного и обеспечение возможно быстрой передачи на прокатку слитков с повышенным теплосодержанием.

Плотная бездефектная внутренняя структура, минимизация обрези, а главным образом высокое качество поверхности слитков позволяют направлять их без зачистки для подогрева по схемам горячего посада или прямой прокатки, что обеспечивает значительную экономию энергии в прокатном переделе.

Повышение выхода годного при разливке обеспечивается высокой чистотой стали по газам и неметаллическим включениям путем обработки стали перед разливкой, защиты жидкого металла от вторичного охлаждения и т. д.; получением бездефектной поверхности и высокого качества внутренней структуры; ускорением кристаллизации слитков при увеличении равномерности затвердевания, уменьшении температурных градиентов по сечению при сохранении максимального теплосодержания (подогрев и охлаждение в промежуточном ковше, подача холодильников в кристаллизатор, оптимизация режима охлаждения и т. д.).

Сравнение технологии разливки в изложницы и непрерывным способом показывает, что с точки зрения возможности повышения качества слитка, энерго- и ресурсосбережения преимущество имеет непрерывная разливка.

Современная непрерывная разливка позволяет довести выход годного металла до 96-98 % по сравнению с 80-90 % при разливке на слитки. Более высокое качество поверхности непрерывно-литых слитков обеспечивает экономию энергии на обдирку и резку. У непрерывнолитых слитков, особенно отливаемых серийным способом (плавка на плавку), обрезь минимальна и составляет не более 0,1-0,5 %, тогда как в слитках, особенно спокойных сталей, донная и головная обрезь достигает 10-15 %

Из-за более равномерного охлаждения и стабильности теплового режима в кристаллизаторе непрерывнолитой слиток более однороден по структуре, имеет меньше ликвационных дефектов, менее развитые усадочные дефекты. Устранение

при непрерывной разливке одного из прокатных переделов слитков обжима на слябинге или блюминге обеспечивает экономию энергии и ресурсов; достигается значительная экономия сменного оборудования, поскольку основные узлы УНРС имеют гораздо более высокий ресурс работы, чем изложницы, надставки, поддоны и т. д. при разливке на слитки. Значительное преимущество имеет непрерывная разливка, с точки зрения улучшения экологических условий производства она легко поддается автоматизации.

Таблица 4.2.1 - Количество и доля стали, разлитой непрерывным способом, в 1975-1989 гг.

Рассмотренные выше преимущества объясняют неуклонное возрастание доли стали, разливаемой непрерывным способом в разных странах (табл. 4.2.1.). Однако в связи с широким распространением на отечественных предприятиях разливки стали в изложницы и медленным внедрением непрерывного способа разливки повышение выхода годного и качества обычных слитков остается весьма актуальной задачей.

Технологические мероприятия, способствующие экономии энергии и материалов при непрерывной разливке стали

Оборудование и технология непрерывной разливки постоянно совершенствуются с целью повышения стойкости отдельных узлов УНРС; и качества непрерывнолитых слитков. С точки зрения снижения энерго- и материалоемкости, увеличения производитель нести УНРС благоприятным является увеличение срока службы ее отдельных узлов. Так, существует практика нанесения покрытий па рабочие поверхности кристаллизаторов, и частности износостойких, позволяющих в 2,0-2,5 раза увеличить ресурс работы кристаллизатора.

Повышение жесткости роликов за счет использования промежуточных опор и нанесения износостойких покрытии или бандажирования позволяет предотвратить образование трещин в кристаллизующейся зоне слитка, а также значительно (в 4-5 раз) увеличить срок службы ролика благодаря предотвращению растрескивания его поверхности и уменьшению скорости износа.

Современная непрерывная разливка является хорошо отработанным технологическим процессом. Предложен ряд технологических приемов, позволяющих повысить чистоту стали по газам и неметаллическим включениям, а также способов повышения качества поверхности и внутренней структуры непрерывнолитых слитков. Активное воздействие на кристаллизацию Металла в процессе разливки пока еще распространено не очень широко (за исключением электромагнитного перемешивания), однако успешные примеры промышленной реализации ряда подобных технологий уже имеются.

С точки зрения повышения чистоты стали перспективными являются обработка стали в промежуточных ковшах большой емкости и защита ее в процессе разливки от вторичного окисления.

Промежуточные ковши на высокопроизводительных УНРС, как правило, имеют большую емкость (40 - 60т), оборудованы специальными герметизирующими крышками, устройствами для продувки металла аргоном и обработки порошками (или порошковой проволокой), оснащены керамическими фильтрами, перегородками, барьерами для лучшего удаления неметаллических включений; зона подвода металла часто отделена от зоны распределения металла по ручьям УНРС (например, ковши Т-образной формы). Подобные технологии позволяют снизить содержание неметаллических включений в металле на 30-40 %, значительно уменьшить их размеры, повысить чистоту металла по вредным примесям. Проводятся эксперименты по использованию статического магнитного поля для управления потоками металла в промежуточных ковшах с целью лучшего рафинирования его от включений.

Для зашиты металла от вторичного окисления наиболее широко используются шлакообразующие смеси на зеркале металла в сталеразливочном, промежуточном ковшах и кристаллизаторе, а также огнеупорные изделия и инертные газы: защитные трубы или специальные переходные камеры с подачей инертного газа на участке сталеразливочный - промежуточный ковши и погружаемые стаканы на участке промежуточный ковш - кристаллизатор. В герметизированные промежуточные ковши с крышками иногда подают инертный газ. Подобные мероприятия позволяют снизить концентрацию кислорода в атмосфере рядом со струёй металла до 0,05-0,01 %, уменьшить прирост его концентрации в металле на 0,004% (с 0,0051 до 0,0009%), прирост содержания азота на 0,001 %, снизить содержание неметаллических включений. При разливке рядовых сталей на сортовую заготовку часто используется газовая защита струр (обдув инертным газом через специальные устройства).

Среди эффективных мероприятий, способствующих повышению качестве поверхности непрерывно литого слитка, можно назвать использование электромагнитного перемешивания в кристаллизаторе, оптимизацию режим качания кристаллизатора и состава шлакообразующих смесей для кристаллизатора применение водовоздушного охлаждения.

Использование электромагнитного перемешивания в кристаллизаторе позволяет повысить плотность корковой части слитка, уменьшить содержание е нем неметаллических включений, газовых пузырей и пор, глубину следов качания кристаллизатора (с 1,5-2,0 до 0,5-0,3 мм) на поверхности, количество дефектов поверхности. При этом уменьшается доля заготовок, требующих зачистки.

Повышение частоты качания кристаллизатора до 250- 400 мин при уменьшении амплитуды также благоприятно сказывается на уменьшении глубины следов его качания и количества поперечных трещин. Использование ультразвуковых колебаний плит кристаллизаторов позволяет значительно (в 5- 10 раз) уменьшить глубину следов качания, снизить усилия на вытягивание слитка.

Водовоздушное охлаждение обеспечивает значительное снижение количества продольных термических, а также уменьшает формирование поперечных трещин. Использование этой технологии позволяет в 2-2,5 раза (с 5,0 - 7,0 до 2,0 - 2,5 %) снизить число слябов с продольными и более чем в 3 раза (с 0,35 - 0,50 до 0,10 - 0,15%) - с поперечными трещинами. Соответственно уменьшается объем зачистки поверхности.

Имеет технологические перспективы группа способов, позволяющих активно воздействовать на кристаллизацию слитков с целью увеличения равномерности затвердевания, уменьшения температурных градиентов по сечению при сохранении высокого теплосодержания в непрерывнолитом слитке. Эти способы позволяют поддерживать невысокий (30-35°С) перегрев металла в промежуточном ковше путем необходимого подогрева или охлаждения металла, снижать температуру металла в кристаллизаторе, устранять перегрев стали в жидкой сердцевине слитка, способствуют объемной кристаллизации слитка при использовании металлических присадок в кристаллизатор. Использование подобных технологий позволяет увеличить скорость разливки (на 20-30%) и повысить качество внутренней структуры заготовки.

Среди наиболее широко опробованных вариантов таких способов - подогрев различными нагревателями или охлаждение гранулированными холодильниками или порошковой проволокой (совместно с микролегированием и модифицированием) стали в промежуточном ковше для оптимизации теплового режима разливки; подача в кристаллизатор гранулированных металлических холодильников, металлического порошка, порошковой проволоки; использование электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка в зоне вторичного охлаждения и зоне окончательного затвердевания, позволяющее эффективно усреднять температуру по сечению слитка, формировать равноосную плотную структуру центральной части, а также оптимизация охлаждения слитка в зоне вторичного охлаждения (водовоздушное охлаждение, разливка без использования воды и т. д.).

Электромагнитное перемешивание в зоне вторичного охлаждения и зоне окончательного затвердевания позволяет значительно улучшить структуру слитка, в частности на 25-30 % увеличить долю равноосной структуры, распределить осевую пористость, подавить ликвидацию элементов (углерода, серы) в центральной части заготовки. Подобное перемешивание часто используется в производстве слябов для улучшения качества их центральной части, а также при разливке сталей с большим интервалом кристаллизации (высокоуглеродистые рельсовые, для кордовой проволоки и т. д.).

Особо можно отметить ряд модификаций технологии непрерывной разливки стали, обеспечивающих эффективную экономию энергии при более высоких качественных показателях готовых непрерывнолитых слитков. К этим технологиям относятся подогрев металла в промежуточном-ковше, ускорение затвердевания слитка в процессе прохождения роликовой проводки УНРС, а также технология разливки без использования воды в зоне вторичного охлаждения (так называемая «сухая разливка»).

Одним из эффективных мероприятий, способствующих экономии энергии на стадии непрерывной разливки, является подогрев стали в промежуточном ковше.

Для подогрева металла в промежуточном ковше разработан ряд нагревателей - индукционных, плазменных, дуговых, с использованием газопылеугольных горелок и др. Перспективной технологией в этой области является применение плазматронов, позволяющее осуществить контролируемый, без внесения вредных примесей (углерода, серы) подогрев металла. Плазматроны постоянного тока для подогрева используют фирмы «Делта-сидер» (Италия) на заводе в Аосте; фирма «Ниппои кокан» в Кейхине (Япония); плазматроны переменного тока-фирма «Крупп Индустриентехник» (ФРГ).

В качестве примера можно привести характеристики одного из плазматронов фирмы «Тетроникс» (Великобритания). Плазматрон использует постоянный ток силой 1,0-8,0 кА при напряжении 100-200 В. Мощность его составляет ОД- 1,25 МВт, диаметр корпуса - 70 мм, длина - 1000-2000 мм. В качестве плазмообразующего газа используют аргон с расходом 25 л/мин на 1 кА и давлением 0,3 МПа. Для охлаждения кожуха используется очищенная вода с расходом 50-200 л/мин и давлением 1,2 МПа. Потери энергии с охлаждающей водой составляют 20-100 кВт. Срок службы катода достигает около 100 ч даже в тяжелых условиях работы (например, в случае постоянного поддержания заданного уровня температуры). Для промежуточных ковшей небольших размеров (малой емкости) используют одно-, а для больших - двухкатодные горелки. Для большинства блюмовых, слябовых и сортовых УНРС целесообразно применение одной горелки и одной системы контроля.

Температуру металла на входе в кристаллизатор можно регулировать с точностью ±5 "С, что позволяет разливать сталь с перегревом всего в 15-20 °С над температурой ликвидус. Если в настоящее время при разливке без подогрева необходимо иметь перегрев в 30-40С, то плазменный подогрев позволяет снизить его на 15-20 С.

При непрерывном подогреве стали, выпущенной из печи с пониженной на ЗС "С температурой, с помощью плазматрона мощностью 900 кВт при скорости разливки 2 т/мин при продолжительности разливки 90 мин для 180-т плавки требуется расход энергии 1350 кВт-ч, т. е. 7,5 кВт-ч/т, что позволяет экономить при выплавке 22,5 кВт-ч/т. Кроме того, экономятся электроды, огнеупоры, увеличивается производительность печи.

Использование плазменного подогрева позволяет получать однородную макроструктуру заготовки. Снижение перегрева металла обеспечивает получение более мелкозернистой стали, с широкой зоной равноосных кристаллов.

Фирмой «Раутарууки» в Раахе (Финляндия) разработан способ снижения температуры в промежуточном ковше путем вдувания стального порошка в струю на участке между сталераз-ливочным и промежуточным ковшами. Порошок подают под защитным колпаком. Аргон, используемый в качестве газа-носителя порошка с расходом 200-300 л/мин, также защищает сталь в промежуточном ковше от окисления кислородом воздуха.. Пространство между разливочным ковшом и защитным колпаком защищено кольцами из волокнистой керамики. Важное достоинство метода вдувания заключается в том, что - для соответствующего оборудования не требуется много места, распределитель порошка можно сделать подвижным и крепить в необходимых местах.

По расчету, при введении порошка в количестве 1 % (по массе) температура снижается примерно на Г8 "С. Способ опробовали при разливке раскисленных алюминием и кремнием низкоуглеродистых сталей с марганцем. Для вдувания использовали порошок фирмы «И11С стилпаудер» (Швеция) с химическим составом, % (по массе): С- 1,01; Мп - 0,70,' Si -0,57; А1 - 0,060; S - 0,014; Р -0,016: О - менее 0,02. Емкость распределителя составляла 1000 кг порошка, диапазон регулирования его расхода 5-40 кг/мин при расходе газа-носителя 200 л/мин. При отливке слябов сечением 175x1580 мм со скоростью 0,8 м/мин обеспечили перегрев, равный 15 "С. что привело к исчезновению внутренних трещин у узкой грани, увеличению на 35 % зоны равноосных кристаллов в центре слитка, заметному снижению осевой ликвации и осевой пористости. С учетом полученных результатов разработана система для автоматической подачи порошка, обеспечивающая поддержание температуры в промежуточном ковше с точностью ±2 "С. Минимальный перегрев, обеспечиваемый системой, составляет 5-10 "С.

Фирмы «Сентро свилуппо материали» и «Терни ачиай специали» (обе Италия) разработали процесс FAST - технологию принудительного ускорения с целью регулирования перегрева жидкой стали, корректировки химического состава и воздействия на структуру непрерывнолитого слитка. Новый процесс реализуется в нескольких вариантах; для охлаждения стали используют металлический порошок, стальные гранулы шаровидной формы или порошковую проволоку с наполнителем. Твердые присадки (гранулированные металлы типа железа, алюминия, титана, бора и т. п.) выполняют функцию охладителей и легирующих присадок.

Для введения в кристаллизатор металлического порошка по определенной траектории с определенной скоростью была разработана специальная установка. Ее опробовали в производственных условиях на одном ручье восьмиручьевой сортовой УНРС. Стальной порошок с частицами 00,5 мм, содержащей 1 % С; 0,68 % Si; 0,69 % Мп; 0,15 % S; 0,015 % Р; 0,04 % А1, вводили в количестве 1,4-3,0 % от массы стали при скорости разливки до 3.0 м/мин. Применение стального порошка позволило повысить производительность УНРС на 40-50 % по сравнению со стандартной технологией. Оптимальная дозировка гранул, обеспечивающая их полное расплавление и хорошее качество непрерывнолитых заготовок, составляет 1,5%. Химический анализ металла готового слитка подтвердил его высокую однородность. С увеличением количества вводимого порошка увеличивается доля зоны равноосных кристаллов.

Одним из наиболее эффективных вариантов технологии FAST, свободным от недостатков, связанных со сложностями осуществления защиты от вторичного окисления, регулирования подачи порошка в кристаллизатор, обеспечения его равномерного распределения по сечению слитка, является технология подачи порошковой проволоки через полый стопор промежуточного ковша. Промышленные испытания способа проводили па двух УНРС при отливке слябов сечением 232X1080 и 178X1330 мм из электротехнических и коррозионно-стойких сталей. Проволоку с присадками подавали в кристаллизатор через погружаемые стаканы без дна и глуходонные с двумя выпускными отверстиями.

Эксперименты по ускоренной кристаллизации непрерывнолитых слябов, когда подавали железную проволоку, показали, что при изменении перегрева в промежуточном ковше от 50 до 20°С использование технологии FAST позволяет увеличить долю зоны равноосных кристаллов на 3-8 %, значительно снизить пористость в центральной части сляба. Количество дополнительно введенного охладителя достигало 0,61 % (по массе). Эксперименты по легированию электротехнической стали (0,03 % С; 1,7 % Si; 0,25 % Мп; 0,25 % А1; 0,010 % N) алюминием и коррозионно-стойких сталей типа AISI 400 титаном в кристаллизаторе показали, что эта технология позволяет обеспечить усвоение алюминия на 90-100 % и титана на 100 %, причем распределение данных элементов по сечению слитка равномерное, какие-либо скопления нерасплавленных частиц отсутствуют. Максимальное увеличение концентрации алюминия составило 0,33, титана - 0,05 %.

Одной из тенденций, которая будет развиваться при создании новых конструкций УНРС, по мнению специалистов фирмы «Маннесман Демаг» (ФРГ), является снижение расхода воды на вторичное охлаждение. Для обеспечения повышенного теплосодержания слитков и предотвращения трещинообразования на поверхности фирма «Маннесман Демаг» внедрила вариант системы вторичного охлаждения без использования воды на УНРС конструктивно малой высоты, построенной в Тяньцзине (КНР).

Использование «сухой разливки» стало возможно благодаря сравнительно небольшому ферростатическому давлению, которым отличаются УНРС малой конструктивной высоты. Используемые при этом ролики имеют повышенную охлаждающую способность. Ролики со спиральными каналами для охлаждающей воды, позволяющие поддерживать степень внутренней деформации заготовки при непрерывной разливке в пределах минимальных значений, а также имеющие охлаждающую способность в 6 раз большую по сравнению со сплошными роликами, разработала для этих целей фирма «Маннесман верке» (ФРГ). На поверхности массивного сердечника ролика проточен спиральный канал шириной 120 мм и глубиной 15 мм. На этот сердечник насаживается тонкостенная труба. Сердечник очень плотно прилегает к внутренней поверхности трубы. На трубе вдоль спиральных - ребер сердечника профрезерована канавка, причем в основании канавки толщина материала незначительна (несколько миллиметров). Затем труба и сердечник свариваются между собой по этой канавке.

При наложении первого слоя шва основание, канавки оплавляется. После обточки поверхность трубы можно подвергать спеканию или плакированию. Охлаждающая вода прокачивается сквозь спиральный канал. Движение по замкнутому контуру, которое привело бы к неконтролируемому охлаждению, здесь отсутствует. Охлаждение контролируется по температуре и скорости течения воды.

Максимальный изгиб при остановке этих роликов даже при длине бочки, равной 2000 мм, не превышает ОД мм. На основе этой конструкции изготовляют обычные или многоспорные ролики для эксплуатации в условиях высоких механических нагрузок. Эти ролики имеют подшипник скольжения в центре и роликовые подшипники на концах. Ролики можно присоединять к приводу. Прочность на изгиб у подобных роликов такая же, как у сплошных.

Уменьшение интенсивности отвода теплоты при «сухой разливке» приводит к снижению скорости затвердевания и увеличению степени внутренней деформации. В связи с этим скорость разливки снижена с 1,2 до 0,8 м/мин. Однако в результате уменьшения интенсивности отвода теплоты повышается температура поверхности нспрсрывнолнтого слитка (с 960 до 1000°С и более), которая находится вне критической области температур образования трещин. Благодаря этому становится возможной непрерывная разливка чувствительных к трещинообразованию сталей с поверхностью, не нуждающейся в огневой зачистке.

Эксперименты по изучению качества слябов для труб большого диаметра показали, что после перехода со струйного вторичного охлаждения на водовоздушное скорость зачистки слябов из-за уменьшения количества дефектов поверхности удалось повысить с 12 до 18 м/мин. После внедрения «сухой разливки», т. е. режима охлаждения через ролики, от машины огневой зачистки удалось полностью отказаться. Оставшиеся потери (0,3 %) приходятся на обрезь и участки, на которых проводились испытания. Доля труб с дефектами поверхности сократилась с 33 (струйное охлаждение) до 10 (водовоздушное охлаждение) и далее до 1 % (при «сухой разливке»), вследствие чего затраты на абразивную зачистку удалось значительно уменьшить.

Перспективными с точки зрения энерго- и материалосбережения являются технологии отливки полупродукта, близкого по сечению к готовому прокату, в частности тонких слябов и ленты. Эти технологии ориентированы на прямую прокатку. Оценки показывают, что отливка тонких слябов обеспечивает рост экономии энергоресурсов в переделе сталь - прокат на 50-60 %, снижение капитальных затрат на 30-40 %, сокращение цикла металлургического производства в 2-2,5 раза, повышение в 2-2,2 раза выработки готовой продукции на одного работающего (с 7,5-7,8 тыс. до 13,3-13,6 тыс. т/год), возможность высокой степени автоматизации, компактность технологической линии и снижение количества вредных выбросов в 1,8-2,0.раза.

Промышленные УНРС для отливки тонких слябов построены фирмами «Шлёман Зимаг» и «Маннесман Демаг хюттентехник» (обе ФРГ); «Даниели» (Италия). Промышленные испытания показали перспективность данной технологии. Еще большей-эффективности позволяет добиться отливка лбнты толщиной 1-4 мм, однако агрегаты для широкого промышленного использования пока не построены.

Таблица 4.2.2 - Сравнение затрат энергии и материалов при отливке слябов на обычной и тонкослябовой УНРС

Сравнительный анализ эксплуатационных показателей (табл. 4.2.2.и 4.2.3.) обычной слябовой УНРС и УНРС для отливки тонких (45 мм) слябов (одно- и двухручьевой) показывает, что средний выход годного при отливке тонких слябов возрастает с 93 до 96 %, отходы в обрезь уменьшаются с 4,9 до 2,8, %, расход электроэнергии снижается со ПО до 40 кВт-ч/т, а расход топлива с 1,1 до 0,1 МВт/т. С учетом капиталовложений стоимость изготовления 1 т ленты толщиной

6,3 мм из слябов толщиной 225 мм (годовая производительность УНРС-2 млн. т) составляет 100,5 долл., а из тонких слябов толщиной 45 мм 08.1 и 74,6 долл. для одно- и днухручьевых УНРС с производительностью соответственно 400 и 800 тыс т/год.

Таблица 4.2.3 - Сравнение капитальных и эксплуатационных затрат при отливке слябов на обычных и тонкослябовых УНРС

Значительную экономию энергии при непрерывной разливке позволяют получить технология горячего посада слитков в нагревательные печи и прямая прокатка. Так, если при производстве 1 т проката после обычной непрерывной разливки требуется 1280 кДж/т, то

электропривод питающий линия производство

Таблица 4.2.4 - Расход энергии при различных схемах металлургического производства

При схеме непрерывная разливка - горячий посад 840 кДж/т, а непрерывная разливка - прямая прокатка 320 кДж/т (табл. 4.2.4.). По сравнению с традиционной схемой последний вариант наиболее эффективный и позволяет таким образом сократить энергетические затраты в 4 раза.

Осуществление технологии горячего посада, а особенно прямой прокатки, требует выполнения ряда условий: повышение температуры слябов (т. е. увеличение скорости разливки), приближение УНРС к прокатному стану, производство бездефектных слябов, согласование работы УНРС и прокатных станов.

Для получения высокотемпературных слябов и хорошего согласования работы УНРС с работой высокопроизводительного стана скорость разливки должна быть не менее 2 м/мин. Так, на УНРС фирмы «Ниппон кокан» в Фукуяме (Япония) повысить скорость разливки позволили подбор соответствующих шлакообразующих смесей, изменение конструкции кристаллизатора и режима его качания. Использование новой смеси, содержащей LizO, позволило довести расход смеси до 0,3 кг/м2 [т. е. увеличить на 0,1-0,15 кг/м2) при скорости разливки 2,2 м/мин.

Температура поверхности стенок кристаллизатора повышается с увеличением скорости разливки, однако для предотвращения прорывов она не должна превышать 320 °С. Фирмой был разработан кристаллизатор с щелевым охлаждением, который отвечает этому требованию при скорости разливки до 2,5 м/мин. Медные стенки этого кристаллизатора испытывают незначительные деформации и имеют стойкость между ремонтами более 600 разливок.

Для еще большего увеличения скорости разливки был опробован несинусоидальный режим качания кристаллизатора, при использовании которого увеличиваются силы сжатия оболочки слитка при отпускании кристаллизатора; создаются благоприятные условия для проникнования шлакообразующей смеси в газовый зазор между коркой слитка и стенкой кристаллизатора вследствие увеличения времени подъема кристаллизатора; уменьшаются силы растяжения в оболочке слитка в результате сокращения скорости подъема кристаллизатора. При несинусоидальном режиме качания расход шлакообразующей смеси составляет более 0,3 кг/м2 при скорости разливки 2,5 мин. При этом уменьшаются силы трения при подъеме кристаллизатора, что объясняется повышенным расходом шлакообразующей смеси и сокращением относительной скорости перемещения слитка и кристаллизатора при подъеме последнего.

При прямой прокатке непрерывнолитых слитков к режиму вторичного охлаждения предъявляются более высокие требования, чем при обычной непрерывной разливке. Эти требования можно суммировать следующим образом:

температура поверхности слябов должна, с одной стороны, обеспечивать их полное затвердевание в заданной точке конца металлургической длины УНРС, с другой - быть достаточно высокой, чтобы предотвратить образование трещин;

при нестабильных условиях разливки нельзя допускать переохлаждения слитка в зоне вторичного охлаждения; следует обеспечивать оптимальные условия охлаждения, особенно головной и хвостовой частей и зоны, соответствующей периоду замены промежуточного ковша и изменению скорости разливки, а также переходных зон при серийной разливке.

На УНРС фирмы «Син ниппон сэйтэцу» (Япония) для удовлетворения требований, предъявляемых к вторичному охлаждению, используют мягкое водовоздушное охлаждение, регулируют распределение воды по форсункам, применяют специальный детектор для определения конца лунки жидкого металла и т. д.. Подобные мероприятия позволяют повысить температуру поверхности слябов примерно на 180 "С по сравнению с обычной непрерывной разливкой.

Литература

1. Справочник под редакцией А.А. Робинович «Крановое электрооборудование». Москва «Энергия» 1979.

2. Справочник под редакцией В.М. Перельмуттер «Комплектные тиристорные электроприводы». Москва «Энергоатомиздат» 1988.

3. М.Г. Зимменков «Справочник по наладке электрооборудования промышленных предприятий». Энергоиздат. Москва. 1983.

4. Справочник «Реле зашиты и автоматики» Л.И. Какуевицкий. Москва. «Энергия» 1979.

5. В.В. Москаленко «Электрический привод». Москва. «Высшая школа». 1991.

6. С.Н. Вишневский «Характеристика двигателей в электроприводе».

7. ПУЭ. Главэнергоиздат России - Москва. 1998.

8. А.Ф. Зюзин «Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок» Москва. «Высшая школа» 1980.

9. В.В. Поляков «Ресурсосбережение в черной металлургии» Москва «Машиностроение». 1993

10. Ш.М. Марюлин «Электропривод МНЛЗ» Москва. «Металлургия». 1987.

11. П.И.К. Попандопуло «Непрерывная разливка стали» Москва. «Металлургия». 1990.

Размещено на Allbest.ru