Методы энергосбережения при непрерывной разливке стали
Непрерывная разливка стали сама по себе является эффективным мероприятием по снижению затрат в металлургическом производстве. За счет использования машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) из производственной цепочки исключается обжимной передел, что позволяет существенно снизить потребление энергоресурсов для производства готового проката.
При разливке на МНЛЗ жидкая сталь из сталеразливочного ковша, установленного на поворотном стенде, выпускается в установленный под ним промежуточный ковш, откуда через погружные стаканы поступает в кристаллизатор из меди, который охлаждается водой. В кристаллизаторе происходит образование корочки непрерывнолитого слитка. В процессе разливки происходит непрерывное вытягивание формирующегося слитка из кристаллизатора с помощью тянущих роликов, установленных в нижней части МНЛЗ. После выхода из кристаллизатора затвердевающий слиток проходит последовательно зону вторичного охлаждения (ЗВО), в которой установлены форсунки, которые охлаждают слиток водой, а затем зону охлаждения на воздухе, в которой слиток окончательно затвердевает, после чего он режется на необходимую длину с помощью газовых резаков.
На металлургических заводах используются МНЛЗ следующих типов:
- вертикальные, где отливка, вытягивание и резка слитка происходит в вертикальном положении;
- вертикальные с изгибом слитка перед резкой на 90°;
- радиальные, в которых кристаллизатор и ось вытягивания выполнена с определенным радиусом (таки машины занимают меньше места и наиболее распространены);
- криволинейные (с несколькими изгибами);
- горизонтальные;
- валковые;
- ленточные.
На МНЛЗ сегодня разливают непрерывнолитые блюмы, слябы и заготовки, в том числе максимально приближенные к размерам и форме готового изделия. При этом наибольшим энергосберегающим потенциалом являются установки, способные отливать непрерывнолитой слиток сечением, близким по форме и размерам к готовому изделию (прокату), что существенно сокращает цикл производства, потребление энергоресурсов и обеспечивает более приятные деформационные условия. К таким машинам относятся тонкослябовые агрегаты, агрегаты валковой разливки-прокатки и установки литья заготовки типа «собачья кость», которые используются для последующей прокатки в балки или рельсы. В настоящее время также активно проводятся исследования по производству квадратной заготовки со скругленными углами радиусом 15…30 мм вместо 3…8 мм (как принято сейчас). Это позволяет обеспечить более благоприятные условия деформации в прокатном стане (например, отсутствие брака по «закату») и имеет определенные технологические преимущества в самом процессе разливки.
Также существенно позволяет экономить энергоресурсы объединение МНЛЗ с прокатным станом в единый литейно-прокатный агрегат (ЛПА). Что позволяет вести прокатку без отдельного нагрева заготовок.
В случае же использования отдельно стоящей МНЛЗ без применения технологий транзитной прокатки или горячего посада, практически все тепло кристаллизующегося металла теряется. Потери тепла на МНЛЗ составляют: в окружающую среду 5%, на систему охлаждения кристаллизатора 5%, с водой и паром системы вторичного охлаждения — 40%, остальное тепло 50% содержится в твердом непрерывнолитом слитке.
Комплекс мероприятий по утилизации и сбережения тепла на МНЛЗ включает:
— комбинированное двухконтурное охлаждение кристаллизаторов водой с утилизацией тепла;
— применение системы водовоздушного вторичного охлаждения слитка с пароотводом и утилизацией тепла в пароотводящем тракте;
— установка термосберегающих и теплоутилизирующих экранов в линии МНЛЗ;
— использование тепла заготовки для последующей транзитной прокатки или горячего посада, а также создание литейно-прокатных агрегатов;
— применение нанопорошковых модификаторов (TiN, TiCN и др.), которые вводятся в виде проволоки или ленты в промковш или кристаллизатор и создают дополнительные центры кристаллизации чем обеспечивают получение лучшей макро- и микроструктуры, измельчение неметаллических включений и повышение механических свойств металла;
— в настоящее время также активно изучается возможность плазменного подогрева металла в промежуточном ковше, что позволит снизить температуру перегрева металла на 20 °С, и уменьшить структурную и химическую неоднородность.
