Непрерывная разливка стали. Машины непрерывного литья заготовок

А. М. Столяров, В. Н. Селиванов 
НЕПРЕРЫВНАЯ РАЗЛИВКА СТАЛИ. 
МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК 
Учебное пособие 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2020 

УДК 621.746.5.047.06 
ББК 34.327я7 
С81 
Рецензенты: 
заведующий кафедрой  металлургических технологий и оборудования 
Новотроицкого филиала ФГАОУ ВО «Национальный  
исследовательский технологический университет 
„Московский институт стали и сплавов”» кандидат технических наук, 
доцент А. Н. Шаповалов; 
ведущий специалист ДПК ПАО «Магнитогорский металлургический 
комбинат» кандидат технических наук Д. В. Юречко 
Столяров, А. М. 
С81   
Непрерывная разливка стали. Машины непрерывного 
литья заготовок : учебное пособие / А. М. Столяров,  
В. Н. Селиванов. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия,
2020. – 192 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-0490-7 
Рассмотрена сущность процесса непрерывной разливки 
стали, приведены краткие исторические сведения, классификация МНЛЗ, данные о размещении машин в отделении непрерывной разливки стали. Обобщены сведения о конструкции основных технологических узлов МНЛЗ. Проанализирована компоновка узлов наиболее часто использующихся в действующих 
цехах слябовых и сортовых МНЛЗ, а также тонкослябовой 
МНЛЗ. 
         Для студентов металлургических направлений подготовки, 
а также специалистов в области металлургического производства. 
УДК 621.746.5.047.06 
ББК 34.327я7 
 
ISBN 978-5-9729-0490-7 
© Столяров А. М., Селиванов В. Н., 2020 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
2

ОГЛАВЛЕНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ 
....................................................................................... 5 
ГЛАВА 1.  
СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ  
И КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ................................... 7 
Контрольные вопросы 
.................................................... 13 
ГЛАВА 2.  
КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕЩЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ МНЛЗ 
.... 15 
2.1. Классификация МНЛЗ 
.................................................. 15 
2.2. Размещение МНЛЗ в отделении непрерывной  
разливки стали 
..................................................................... 20 
Контрольные вопросы 
.................................................... 23 
ГЛАВА 3.  
КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО 
ОБОРУДОВАНИЯ МНЛЗ ............................................................... 24 
3.1. Сталеразливочный ковш ............................................. 24 
3.2. Сталеразливочный стенд ............................................ 28 
3.3. Промежуточный ковш 
................................................... 30 
3.4. Устройства для перемещения и подъема  
промежуточного ковша 
........................................................ 43 
3.5. Кристаллизатор ............................................................ 46 
3.6. Механизм качания кристаллизатора .......................... 60 
3.7. Зона вторичного охлаждения ...................................... 65 
3.7.1. Конструкция поддерживающих устройств 
....... 65 
3.7.2. Охлаждение заготовки ...................................... 73 
3.8. Тянуще-правильное устройство 
.................................. 82 
3.9. Затравка ........................................................................ 84 
3.10. Устройства для отделения и транспортировки 
затравки 
................................................................................ 88 
3.11. Устройства для разделения заготовки  
на мерные части .................................................................. 93 
3.12. Устройства для маркировки заготовок ................... 101 
3.13. Устройства для электромагнитного  
перемешивания стали на МНЛЗ ...................................... 103 
3.14. Оборудование для мягкого обжатия  
непрерывнолитой заготовки ............................................. 114 
3.15. Схема компоновки технологических узлов МНЛЗ..... 122 
3

3.16. Автоматизированная система  
управления МНЛЗ 
.............................................................. 123 
Контрольные вопросы 
.................................................. 141 
 
ГЛАВА 4.  
МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК  
ПАО «МАГНИТОГОРСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ  
КОМБИНАТ 
................................................................................... 143 
4.1. Комбинированная криволинейная  МНЛЗ ................ 143 
4.2. Высокопроизводительная криволинейная МНЛЗ 
.... 148 
4.3. Криволинейные МНЛЗ с вертикальным участком ... 153 
4.4. Тонкослябовая МНЛЗ 
................................................. 166 
4.5. Сортовая МНЛЗ .......................................................... 177 
Контрольные вопросы 
.................................................. 188 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................. 189 
 
РЕКОМЕНДУЕМЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 
........ 190 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4

ВВЕДЕНИЕ 
Непрерывная разливка является основным способом разливки стали. Промышленное внедрение этого способа ознаменовало начало нового этапа в развитии черной металлургии. 
Это обусловлено важными преимуществами, которые непрерывная разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) имеет перед разливкой в изложницы: 
1. Высокая производительность МНЛЗ, особенно при работе методом «плавка на плавку», когда в одной серии
без остановок разливается металл нескольких десятков, даже сотен плавок и значительно сокращаются
простои оборудования.
2. Существенное (на 15…20 %) увеличение выхода годного проката из-за снижения потерь металла при осуществлении обрези. На МНЛЗ отливается длинная
непрерывнолитая заготовка, от которой только один
раз делается обрезь в ее начале и конце, в то время
как при прокатке слитков, отлитых в изложницах, это
делается от раската из каждого слитка. Повышению
выхода годного металла способствует увеличение количества плавок в серии.
3. Улучшение качества разлитого металла, выражающееся в высокой химической однородности и низкой загрязненности неметаллическими включениями. Это
происходит вследствие более быстрого затвердевания
непрерывнолитой заготовки, имеющей значительно
меньшую толщину, чем слиток в изложнице, и ассимиляции (усвоении) включений покровным шлаком как
в промежуточном ковше, так и в кристаллизаторе.
4. Снижение капитальных затрат на строительство нового
металлургического предприятия. При этом отсутствует
необходимость в целом ряде цехов и отделений, связанных с изготовлением и подготовкой изложниц к разливке (цех изложниц, цех подготовки составов), извлечением слитков из изложниц (отделение стрипперования), нагревом слитков перед прокаткой (отделение
нагревательных колодцев), прокаткой слитков на заготовки (обжимные станы: блюминги и слябинги).
5

5. Экономия сырьевых и энергетических ресурсов вследствие сокращения технологической цепочки производства проката. 
6. Более ритмичное снабжение прокатных станов заготовками большей массы, что способствует повышению 
производительности агрегатов. 
7. Высокий уровень механизации и автоматизации процесса разливки стали. 
8. Повышение производительности и улучшение условий 
труда разливщиков. 
Машины непрерывного литья заготовок имеют различную 
конструкцию. Известно множество разнообразных конструкций 
МНЛЗ. Однако в реальных производственных условиях применяются лишь несколько типов машин. 
В настоящем учебном пособии предлагается рассмотреть 
конструкцию, оборудование основных элементов и техноло- 
гических узлов МНЛЗ, наиболее широко использующихся в сталеплавильных цехах современных металлургических предприятий.  
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6

ГЛАВА 1. СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОЙ 
РАЗЛИВКИ СТАЛИ И КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ 
СВЕДЕНИЯ 
Рис. 1.1. Схема  
непрерывной 
разливки стали 
Сущность 
процесса 
непрерывной разливки стали (рис. 1.1) 
состоит в получении непрерывнолитой заготовки при заливке жидкого 
металла из сталеразливочного ковша через промежуточный ковш в 
кристаллизаторы с постоянным вытягиванием из них кристаллизующейся заготовки. В зависимости от 
вида используемого кристаллизатора различаются два способа разливки: 
1. Разливка металла в подвижный кристаллизатор, который 
перемещается синхронно с формирующейся заготовкой.  
2. Разливка металла в неподвижный или качающийся (совершающий колебательные – возвратно-поступательные движения) кристаллизатор, из которого вытягивается формирующаяся заготовка. 
По первому способу разлив- 
ка производится в кристаллизаторы, выполненные в виде: 
– вращающихся валков (машины «бесслитковой прокатки»); 
– бесконечных звеньев: цепей, лент (конвейерные литейные 
машины); 
– вращающихся колес и лент
(роторные машины).  
Схема машины «бесслитковой прокатки» представлена на 
рис. 1.2.  
7

Рис. 1.2. Схема машины «бесслитковой прокатки» 
Генри Бессемера 
Конструкция этой машины была запатентована в 1857 г. 
родоначальником идеи непрерывной разливки стали англичанином Г. Бессемером. Заливка жидкого металла должна была 
осуществляться в зазор между двумя водоохлаждаемыми цилиндрами диаметром 1220 мм каждый, вращающимися навстречу друг другу. Для предотвращения растекания металла вдоль 
оси валков служили специальные реборды. На этой машине 
предполагалось производство стальной ленты (штрипса) толщиной 2,5 мм. Однако реализовать этот способ разливки  
в XIX веке не удалось. Изобретение Г. Бессемера значительно 
опередило свое время. 
Лишь в 30…40-х годах следующего – XX века начались 
опытные исследования по непрерывной разливке стали. Так  
в 1946 г. отечественным инженером М.Ф. Голдобиным была 
спроектирована машина конвейерного типа, схема которой приведена на рис. 1.3.  
Такая машина была построена в 1950 г. на заводе «Серп и 
Молот» (г. Москва, СССР). Сталь на этой машине разливалась в 
наклонном, близком к горизонтальному, направлении и слиток 
кристаллизовался в движущемся канале, образованным стальными полуизложницами на двух конвейерных лентах. Машина 
М. Ф. Голдобина получила еще название машины «гусеничного» 
типа. На ней отливались стальные заготовки квадратного поперечного сечения со стороной от 100 до 150 мм, прямоугольного 
8

сечения от 100×250 мм до 140×500 мм и других фасонных профилей. Рабочая скорость при отливке квадратной заготовки 
140×140 мм колебалась в интервале 3,0…4,2 м/мин. Средняя 
производительность машины составляла 18…35 т/ч.  
Рис. 1.3. Схема конвейерной машины М. Ф. Голдобина 
В настоящее время разработаны различные варианты схем 
для литья тонкой полосы, предназначенные для использования в 
литейно-прокатных агрегатах (ЛПА). Так, например, на рис. 1.4 
представлена схема производства полосы процессом CSP 
(compact strip production – компактное производство полосы). 
Рис. 1.4. Схема процесса CSP 
9

Первое металлургическое предприятие по производству 
полосы построено в 1989 году в г. Crawsfordsvill (США) фирма- 
ми «Nucor» и «SMS Demag» (Германия). К 2014 году в мире 
насчитывалось 24 агрегата CSP производительностью более  
30 млн т. Толщина литой полосы составляла 1,5…4,0 мм, а горячекатаной – 0,7…2,5 мм.  
Наибольшее распространение для непрерывной разливки металлов получили машины с качающимся кристаллизатором, из которого производилось вытягивание кристаллизующейся заготовки. По этому способу в 30-х годах XX века началась разливка цветных металлов и сплавов, в основном, алюминиевых и медных. Это объяснялось более простой технологией разливки таких материалов по сравнению со сталью (низкая температура расплава вследствие меньшей температуры 
плавления, возможность вытягивания формирующейся заготовки из кристаллизатора с высокой скоростью из-за большой 
теплопроводности материала). При переходе к непрерывной 
разливке стали необходимо было решать задачу резкого снижения стойкости кристаллизатора и другие проблемы. Все это 
создавало дополнительные трудности для осуществления этого процесса.  
Первые успешные опыты по опробованию непрерывной 
разливки стали скользящим методом были проведены в 1939 г. 
в Германии З. Юнгансом. В ФРГ опытная установка для непрерывной разливки стали вертикального типа была построена  
в 1950 г. В Англии и США аналогичные установки появились несколько раньше – в 1946 г., а в Австрии позже – в 1952 г.  
В СССР работы по освоению аналогичного метода непрерывной разливки стали были начаты в 1944 г. За достаточно короткий срок (три года) были созданы конструкции машин для 
полунепрерывной разливки ПН-1, ПН-2 и ПН-3. Следует отметить, что при полунепрерывном способе разливки металла отлитая заготовка целиком извлекается и разрезается на мерные 
части вне машины. На машинах же непрерывной разливки заготовка режется непосредственно на машине при помощи специальных устройств. В 1948 г. были разработаны более крупные 
полунепрерывные машины ПН-4 и ПН-5. Накопленные опыт и 
положительные результаты исследований позволили перейти к 
промышленным исследованиям. Так в 1950 г. была сооружена 
опытно-промышленная установка полунепрерывного литья на 
заводе «Красный Октябрь». Промышленные установки вертикального типа для непрерывной разливки стали впервые в мире 
 
10