Открыть сервис
Главная → Блог → МНЛЗ

МНЛЗ

МНЛЗ (машина непрерывного литья заготовок) — это металлургический агрегат, предназначенный для получения непрерывной литой заготовки (сляба, блюма, сортовой заготовки) из жидкой стали путём её кристаллизации в водоохлаждаемом кристаллизаторе и последующей вытяжки. МНЛЗ является ключевым элементом современной технологии непрерывной разливки стали, заменившей устаревший способ разливки в изложницы (слитки). Применение МНЛЗ позволяет значительно повысить выход годного металла, снизить энергозатраты и улучшить качество заготовки.

История развития

Предпосылки создания

До середины XX века сталь разливали в изложницы — чугунные формы, где металл застывал в виде слитков. Этот способ имел ряд недостатков: низкий выход годного (до 80-85 % из-за обрези головной и донной частей), высокие энергозатраты на последующий нагрев слитков перед прокаткой, а также значительную неоднородность структуры по высоте слитка.

Первые промышленные установки

Идея непрерывной разливки металла была запатентована ещё в XIX веке (Генри Бессемер, 1857 год), однако практическая реализация стала возможна только в XX веке с развитием металлургии и автоматики. Первая промышленная МНЛЗ была запущена в 1952 году в Австрии на заводе компании «Бёлер» (Böhler) для разливки нержавеющей стали. В 1955 году в СССР на Ново-Тульском металлургическом заводе была введена в строй первая отечественная МНЛЗ для разливки стали в блюмы. В 1960-е годы технология получила широкое распространение в мире, а к 1980-м годам непрерывная разливка стала доминирующим способом получения стальных заготовок.

Современное состояние

В настоящее время доля непрерывной разливки в мировом производстве стали превышает 95 %. В России все крупные металлургические комбинаты (например, «Северсталь», «Магнитогорский металлургический комбинат», «Новолипецкий металлургический комбинат») оснащены современными МНЛЗ. Развитие технологии идёт в направлении увеличения скорости разливки (до 6-8 м/мин для сортовых заготовок), повышения качества поверхности и внутренней структуры, а также внедрения «близкого к конечному размеру» литья (near-net-shape casting).

Устройство и принцип работы

Основные узлы МНЛЗ

Современная МНЛЗ состоит из следующих основных частей:

  • Сталеразливочный ковш — ёмкость для транспортировки и подачи жидкой стали.
  • Промежуточный ковш — распределительное устройство, обеспечивающее стабильный и равномерный поток металла в кристаллизатор.
  • Кристаллизатор — водоохлаждаемая медная форма (обычно с хромированной рабочей поверхностью), в которой начинается кристаллизация стали. Кристаллизатор совершает возвратно-поступательные движения (качание) для предотвращения прилипания заготовки к стенкам.
  • Зона вторичного охлаждения — система роликов и форсунок, расположенная под кристаллизатором, где происходит дальнейшее охлаждение и затвердевание заготовки.
  • Тянуще-правильная машина — механизм, вытягивающий заготовку из кристаллизатора и придающий ей прямолинейную форму.
  • Летучие ножницы или газорезка — устройство для резки непрерывной заготовки на мерные длины.
  • Рольганг и холодильник — транспортёр для перемещения и охлаждения готовых заготовок.

Технологический процесс

  1. Жидкая сталь из сталеразливочного ковша через шиберный затвор поступает в промежуточный ковш, где происходит её усреднение по температуре и химическому составу.
  2. Из промежуточного ковша металл через погружной стакан подаётся в кристаллизатор. Уровень металла в кристаллизаторе поддерживается автоматически (с помощью датчиков уровня, например, радиоизотопных).
  3. В кристаллизаторе, охлаждаемом водой, начинается образование твёрдой корки (корочки) на поверхности заготовки. Кристаллизатор качается с частотой 50-200 колебаний в минуту, что предотвращает приваривание корки к стенкам.
  4. Заготовка, имеющая жидкую сердцевину, вытягивается из кристаллизатора и проходит через зону вторичного охлаждения, где её поверхность орошается водой или водовоздушной смесью. Толщина твёрдой корки постепенно увеличивается.
  5. В конце зоны вторичного охлаждения заготовка полностью затвердевает (кристаллизация завершается). Тянуще-правильная машина выпрямляет заготовку, если она имеет изогнутую форму (радиальная или криволинейная МНЛЗ).
  6. Заготовка разрезается на мерные длины (обычно 6-12 метров) с помощью газовой резки или механических ножниц.
  7. Готовые заготовки транспортируются на склад или на участок зачистки (при необходимости удаления поверхностных дефектов).

Классификация МНЛЗ

По типу заготовки

  • Слябовые МНЛЗ — для получения плоских заготовок (слябов) толщиной от 150 до 350 мм и шириной до 2500 мм. Используются для производства листового проката.
  • Блюмовые МНЛЗ — для получения квадратных или прямоугольных заготовок (блюмов) сечением от 200x200 до 450x450 мм. Используются для производства сортового проката (балки, швеллеры, рельсы).
  • Сортовые МНЛЗ — для получения заготовок малого сечения (от 100x100 до 200x200 мм). Используются для производства арматуры, катанки, мелкого сорта.
  • МНЛЗ для круглых заготовок — для получения заготовок круглого сечения (трубных заготовок) диаметром от 150 до 600 мм.

По конструктивному исполнению

  • Вертикальные МНЛЗ — заготовка движется строго вертикально. Обеспечивают наилучшее качество, но имеют большую высоту (до 40-50 метров) и низкую производительность. В настоящее время почти не применяются.
  • Радиальные МНЛЗ — заготовка движется по дуге окружности. Наиболее распространённый тип. Позволяют снизить высоту установки до 10-20 метров.
  • Криволинейные МНЛЗ — заготовка движется по кривой, плавно переходящей в горизонтальный участок. Обеспечивают высокую скорость разливки и компактность.
  • Горизонтальные МНЛЗ — заготовка движется горизонтально. Применяются для разливки цветных металлов и специальных сталей.

По количеству ручьёв

  • Одноручьевые — имеют один кристаллизатор и одну линию вытяжки. Обычно используются для слябовых и крупных блюмовых заготовок.
  • Многоручьевые — имеют от 2 до 8 (иногда до 12) ручьёв. Каждый ручей — отдельный кристаллизатор и система вытяжки. Применяются для сортовых заготовок для обеспечения высокой производительности.

Преимущества и недостатки

Преимущества

  • Высокий выход годного — до 95-97 % (против 80-85 % при разливке в изложницы).
  • Экономия энергии — отпадает необходимость в нагреве слитков перед прокаткой (отсутствует стадия обжимного стана).
  • Однородность структуры — заготовка имеет более равномерный химический состав и меньшую ликвацию (неравномерность распределения примесей).
  • Автоматизация — процесс непрерывной разливки легко поддаётся автоматизации, что снижает влияние человеческого фактора.
  • Гибкость — возможность быстрой смены марок стали и размеров заготовок.

Недостатки

  • Высокая стоимость оборудования — строительство МНЛЗ требует значительных капитальных вложений (от нескольких миллионов до сотен миллионов долларов).
  • Сложность эксплуатации — требуется высокая квалификация персонала и надёжная работа систем управления.
  • Чувствительность к качеству металла — нарушения технологии (перегрев, несоответствие химического состава, загрязнённость стали) могут привести к авариям (прорывам жидкого металла).
  • Ограничения по маркам стали — некоторые марки (например, высоколегированные, с низкой жидкотекучестью) сложнее разливать непрерывным способом.

Применение

МНЛЗ являются основным оборудованием для получения заготовок в чёрной металлургии. Они используются на всех этапах производства стали:

  • На металлургических комбинатах полного цикла (доменная печь — конвертер — МНЛЗ) — для разливки углеродистых и низколегированных сталей.
  • На электросталеплавильных заводах (дуговая печь — МНЛЗ) — для разливки качественных, легированных и нержавеющих сталей.
  • На мини-заводах — для разливки сортовых заготовок из металлолома.

Интересные факты

  • Первая в мире МНЛЗ для разливки стали была построена в 1952 году в Австрии. Её производительность составляла всего 15 тонн в час, что в десятки раз меньше современных агрегатов.
  • Самая производительная МНЛЗ в мире (по состоянию на 2020-е годы) — слябовая машина на заводе компании POSCO в Южной Корее, способная разливать до 3,5 млн тонн слябов в год.
  • В СССР первые промышленные МНЛЗ были запущены в 1955 году на Ново-Тульском металлургическом заводе. К 1980 году доля непрерывной разливки в СССР достигла 30 %, а к 1990 году — 50 %.
  • Современные МНЛЗ могут разливать сталь со скоростью до 8 м/мин для сортовых заготовок и до 2,5 м/мин для слябов.
  • Для предотвращения окисления жидкой стали в кристаллизаторе часто используется аргон или азот, подаваемый через погружной стакан.

Источники

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →

Похожие материалы