Разливочная машина в металлургии¶

Разливочная машина в металлургии — это агрегат для заливки расплавленного металла в изложницы (формы) с целью получения слитков или отливок. Относится к классу металлургического оборудования и является ключевым звеном в цепочке от выпуска плавки до прокатного или кузнечного передела.

¶Назначение и область применения

Разливочные машины применяются на металлургических заводах для механизации и автоматизации процесса разливки стали, чугуна и цветных металлов. Основная задача — обеспечить равномерную подачу расплава в изложницы с заданной скоростью, что влияет на качество слитка (плотность, химическую однородность, отсутствие трещин). Машины используются как в мартеновских и конвертерных цехах, так и в цехах цветной металлургии (алюминий, медь, цинк). В отличие от непрерывной разливки (МНЛЗ), машины работают с дискретными формами.

¶Классификация

По принципу действия разливочные машины делятся на несколько основных типов:

• Конвейерные (карусельные) — наиболее распространённый тип. Представляют собой замкнутый цепной или роликовый конвейер, на котором установлены изложницы. Машина движется по кругу: на одном участке происходит заливка, на другом — охлаждение, на третьем — выбивка слитка. Используются для разливки чугуна (чугуновозные разливочные машины) и цветных металлов.
• Тележечные — изложницы размещаются на самоходных тележках, которые перемещаются к стационарному разливочному устройству (ковшу). Применяются для крупных слитков стали, когда требуется медленная заливка и контроль кристаллизации.
• Башенные (радиальные) — изложницы расположены по окружности на поворотной платформе, заливка ведётся из центральной стойки. Используются для средних и мелких слитков.
• Специальные (для цветных металлов) — конструкции с водяным охлаждением изложниц и вибрацией для удаления газов (например, разливочные машины для алюминиевых чушек).

¶Устройство и основные узлы

Типовая разливочная машина конвейерного типа включает:

• Приводной и натяжной барабаны с цепной передачей, обеспечивающие движение ленты со скоростью 0,5–2 м/мин.
• Изложницы — чугунные или стальные формы трапециевидного сечения, шарнирно закреплённые на звеньях цепи. Для увеличения срока службы их внутреннюю поверхность покрывают огнеупорной обмазкой (мелом, графитом).
• Разливочный жёлоб (носовок) — устройство для подачи металла из ковша в изложницы. Часто оснащается шиберным затвором или стопором для регулировки потока.
• Система охлаждения — орошение водой нижней части изложниц или принудительное воздушное охлаждение на участке движения.
• Выбивное устройство — ударный механизм или кантователь, который освобождает застывший слиток из формы.
• Механизм кантовки слитков — сбрасывает слитки на приёмный стол или в охлаждающий бак.

¶Технологический процесс

Процесс разливки на машине происходит циклично. Расплавленный металл из ковша через жёлоб подаётся в движущиеся изложницы. По мере продвижения ленты металл затвердевает в тонкой корке, а затем полностью кристаллизуется. Время охлаждения регулируется скоростью движения конвейера. На конечном участке слиток выбивается из изложницы, а пустая форма проходит через зону смазки и возвращается к месту заливки. Производительность современных машин достигает 300–500 тонн металла в час.

¶Преимущества и недостатки

К преимуществам разливочных машин относятся:

• высокая степень механизации и автоматизации;
• стабильные условия кристаллизации (равномерное охлаждение);
• возможность разливать металл с различной температурой и химическим составом;
• относительно низкие капитальные затраты по сравнению с МНЛЗ.

Недостатки:

• периодичность процесса (непрерывность отсутствует);
• ограниченная масса слитка (обычно до 50 тонн для стали);
• необходимость последующего обжима слитков на обжимных станах;
• потери металла на угар и скрап (до 2–3 %).

¶Применение в России

В России разливочные машины широко использовались на заводах полного цикла, например, на Магнитогорском металлургическом комбинате, Нижнетагильском металлургическом комбинате, Западно-Сибирском металлургическом комбинате. В цветной металлургии конвейерные машины применяются на Красноярском и Братском алюминиевых заводах для разливки алюминия в чушки. В настоящее время в чёрной металлургии доля машинной разливки снижается в пользу МНЛЗ, однако для специальных сталей и в литейных цехах они сохраняют значение.

¶Современные тенденции

Современные разливочные машины оснащаются системами автоматического контроля уровня металла, лазерными датчиками температуры, роботизированными манипуляторами для смазки изложниц. Внедряются системы компьютерного моделирования тепловых полей для оптимизации скорости охлаждения. Для повышения качества поверхности слитков применяются защитные газы (аргон) и электромагнитное перемешивание.

¶Источники

• Воскобойников В. Г., Кудрин В. А., Якушев А. М. «Общая металлургия». — М.: Металлургия, 2002.
• Еланский Г. Н., Линчевский Б. В., Кальменев А. А. «Основы производства и обработки металлов». — М.: МГВМИ, 2005.
• Технологическая инструкция по разливке стали на разливочных машинах. — Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008.