Установка ЗВО - Зона Вторичного Охлаждения (МНЛЗ №2,3,4)

Трубопроводная продукция

Описание


 Установка ЗВО - Зона Вторичного Охлаждения (МНЛЗ №2,3,4)

Рисунок 1 – Схематическое изображение зоны вторичного охлаждения радиальной слябовой МНЛЗ с разбивкой ее на сегменты 

Обычно, говоря о зоне вторичного охлаждения (ЗВО), подразумевают ту часть МНЛЗ под кристаллизатором, где охлаждение заготовки происходит интенсивнее, чем просто при охлаждении на воздухе. Следовательно, зона вторичного охлаждения заготовки начинается непосредственно под кристаллизатором. Это обусловливается тем фактом, что твердая корочка металла, сформировавшаяся в кристаллизаторе, еще весьма тонкая и недостаточно прочная и требует дальнейшего ее наращивания. В современных МНЛЗ протяженность зоны вторичного охлаждения в зависимости от сечения заготовки и скорости литья может составлять от 8-10 м до нескольких десятков метров. При этом она может продолжаться вплоть до тянуще-правильной клети.

Основные конструктивные решения для поддержки и направления движения заготовки

Основной технологической функцией зоны вторичного охлаждения является создание оптимальных условий для полного затвердевания непрерывно отливаемого слитка, обеспечивающих требуемое качество заготовки. Зона вторичного охлаждения должна отвечать следующим функциональным требованиям:

- обеспечивать тщательную поддержку слитка на выходе из кристаллизатора, где толщина оболочки минимальна, а ее механическая прочность весьма низка;

- исключать возможность сильного выпучивания (деформации) твердой корочки слитка под действием ферростатического давления;

уменьшать воздействие растягивающих напряжений в оболочке заготовки, возникающих под действием тянущих усилий;

- обеспечивать оптимальный теплоотвод и его регулирование в зависимости от скорости вытягивания и сортамента отливаемой стали;

сохранять стабильность технологической оси и прочностные характеристики поддерживающих устройств в условиях высоких температур и нагрузок в процессе длительной эксплуатации машины;

- обеспечивать быструю замену узлов ЗВО при аварийных ситуациях, а также минимальные потери времени на переналадку, связанную с изменением сечения отливаемой заготовки.

Конструкция ЗВО состоит из системы опорных элементов (роликов), поддерживающих и направляющих заготовку (рисунок 1), и устройств, обеспечивающих охлаждение слитка за счет впрыскивания охлаждающей воды, расположенных между роликами. Точность расположения опорных роликов является весьма важным элементом в системе обеспечения качества непрерывнолитой заготовки, поскольку любые отклонения положения роликов от номинальной позиции приводят к дополнительной деформации заготовки в процессе ее движения по ЗВО.

Для обеспечения равномерного охлаждения заготовки по длине ЗВО обычно разбивается на несколько секций. Как правило, их число колеблется от 3 до 5 для сортовых и блюмовых МНЛЗ и от 8 до 15 для слябовых. Разбивка ЗВО на сегменты упрощает монтажные работы на МНЛЗ, а также позволяет выполнять настройку сегментов за ее пределами. В конструкционном плане сегменты представляют собой две сварные рамы с роликами, которые жестко стянуты между собой специальными стяжками (рисунок 2).

Установка ЗВО - Зона Вторичного Охлаждения (МНЛЗ №2,3,4)

 

 Рисунок 2 – Сегменты роликовой проводки блюмовой (а) и слябовой (б) МНЛЗ

В металлургической практике предпочтение отдается цельнокованым толстостенным роликам, имеющим различные системы внутреннего водяного охлаждения. Ролики без внутреннего охлаждения водой используются, как правило, в сортовых и блюмовых МНЛЗ. Их охлаждение достигается путем орошения водой, разбрызгиваемой для охлаждения заготовки.

 

 

В наиболее сложных условиях работают ролики слябовых МНЛЗ, поскольку они имеют большое расстояние между подшипниковыми опорами и максимальную тепловую нагрузку вследствие большой ширины сляба. Ролики современных слябовых МНЛЗ состоят из трех обечаек, опирающихся на четыре подшипника качения, установленные в подушках (рисунок 3).

Установка ЗВО - Зона Вторичного Охлаждения (МНЛЗ №2,3,4)

 Рисунок 3 – Конструкция комбинированных роликов МНЛЗ

Внутри оси выполнен канал охлаждения, в противоположные концы которого установлены специальные вертлюги для подвода и отвода охлаждающей воды. В подушках подшипников также выполнены каналы охлаждения для защиты наружного кольца подшипника.

 

В целом опорные ролики МНЛЗ работают в достаточно сложных условиях, поскольку находятся в зоне повышенных температур и испытывают высокие нагрузки, связанные с поддержкой заготовки. Температурный режим охлаждения опорных роликов представляется достаточно важным фактором, обеспечивающим их эксплуатационную стойкость. При этом рабочая поверхность роликов постоянно контактирует с горячей поверхностью заготовки, и ролики соответственно подвергаются сильному температурному воздействию.

 

Если интенсивность водяного охлаждения оказывается недостаточной, то термические нагрузки на поверхность роликов приводят к появлению на их рабочей поверхности трещин (так называемый «разгар»), которые отрицательно влияют на качество поверхности заготовки, а также приводят к поломке роликов. Дополнительным фактором, влияющим на качество поверхности заготовки в случае недостаточного охлаждения роликов, является развитие явления «налипания» окалины на их рабочую поверхность. Налипшие куски окалины травмируют поверхность сляба, оставляя в нем соответствующие вмятины.

 

Особое место при выборе оптимальных размеров диаметров поддерживающих роликов и расстояния между ними занимают соображения выпучивания оболочки твердой корочки под действием ферростатического давления (рисунок 4). Усилия, возникающие в этом случае настолько велики, что они могут радикально деформировать твердую корочку. При этом следует иметь в виду, что деформация твердой корочки происходит в каждой паре роликов. Это, в конечном счете, может приводить к образованию внутренних трещин в твердой корочке, что существенным образом снизит качество заготовки.

 

Соответственно, в верхней части ЗВО устанавливаются опорные ролики минимального диаметра (100-120 мм), что позволяет в максимальной степени ограничивать выпучивание твердой корочки. По мере продвижения заготовки в ЗВО диаметр роликов увеличивается. В последних секциях ЗВО слябовых МНЛЗ он достигает величины 300-350 мм. В качестве материала для роликов используют легированные стали марок 24Х1МФ и 25Х1МФ.

 

 Рисунок 4 – Схема выпучивания твердой корочки заготовки в ЗВО

 

В процессе движения слитка по ЗВО происходит изменение (уменьшение) его геометрических размеров вследствие усадки стали. Поэтому положение роликов в ЗВО обязательно учитывает конусность непрерывнолитой заготовки и к ней привязывается положение каждого ролика. На практике точность положения роликов вдоль технологической оси колеблется в пределах от 0,05 до 0,1 мм. В процессе эксплуатации МНЛЗ положение опорных роликов время от времени контролируется и корректируется в случае необходимости.

 

Между тем, функции поддерживающих устройств не ограничиваются только сохранением геометрической формы заготовки. Кроме того, заготовку необходимо непрерывно вытягивать из кристаллизатора, перемещать ее вдоль технологической линии МНЛЗ одновременно с ее выпрямлением (а для криволинейных МНЛЗ еще и загибом).

 

Для равномерного вытягивания заготовки необходимо создать определенное усилие между роликами и формирующимся слитком. Усилие прижима, передаваемое роликами на слиток, должно быть равно или несколько превышать (10-15%) ферростатическое давление жидкой фазы слитка на ролики. Оно обеспечивается с помощью гидравлических или пружинных устройств, расположенных на верхней раме. Для предотвращения большой деформации слитка от давления роликов между верхней и нижней рамами устанавливаются специальные упоры. При этом для того, чтобы уменьшить растягивающие усилия, действующие во время вытягивания на его оболочку, целесообразно распределить приводные ролики по всей длине технологической линии. В большинстве случаев делают приводными часть нижних роликов, распределяя приводы равномерно по длине машины.

 

На участке распрямления кроме выполнения функции поддержания заготовки и ее вытягивания, на ролики добавляется функция правки (разгиба) заготовки. Известны различные схемы участков выпрямления: со стационарной установкой роликов, с плавающей кассетой поддерживающих роликов, с подпружиненными поддерживающими роликами, с балансирной установкой верхних роликов, с балансирной установкой четырех роликовых блоков и т.д. Обычно разгиб заготовки осуществляется в нескольких точках (например, 2-3 точки для сортовых МНЛЗ, 5-8 и более точек для слябовых МНЛЗ), что предотвращает появление внутренних поперечных трещин. Между тем, на практике существуют определенные рекомендации, основанные на экспериментальных данных, которые позволяют рассчитать шаг роликов, исходя из условия, что максимальный прогиб равен допустимому по условиям прочности и качества заготовки.

 

В настоящее время на современных слябовых и блюмовых МНЛЗ с целью подавления осевой пористости и ликвации широко используется метод «мягкого» обжатия. Этот метод предполагает обжатие заготовки в жидко-твердом состоянии непосредственно в ЗВО. При этом фронты кристаллизации противоположных граней сближаются и выдавливают жидкую фазу в образовавшиеся в процессе кристаллизации усадочные полости, а также вверх заготовки (рисунок 4).

Как правило, величина обжатия составляет несколько миллиметров по каждой стороне и выбирается из соображений обеспечения качества внутренних слоев заготовки. Интенсивность обжатия лимитируется соображениями появления внутренних трещин, обусловленных крайне низкой пластичностью стали в области температур затвердевания. Обжатие осуществляется в той зоне заготовки, где доля жидкой фазы составляет 55-40% и менее. Для обеспечения эффективного «мягкого» обжатия в ЗВО предусматриваются специальные секции, состоящие из 5-10 пар валков.


Для заказа

  • Телефон: +38 (0569) 59-06-10
  • Email: pmz@pmz.dp.ua

Заказать звонок

Возникли вопросы? - Свяжитесь с нами

+38 (0569) 59-06-10 - Отдел продаж
+38 (0569) 59-06-13 - Технический отдел

О нас

Мы работаем

Пн-СБ 07:00 – 19:00

Смотреть контакты