Технологические основы проектирования машин и обрудования прокатного производства : кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок из стали

УДК 669.18 
С34 

Р е ц е н з е н т 
доктор технических наук, профессор В.А. Трусов 

Сивак Б.А., Ганкин В.Б. 

С34 
Технологические основы проектирования машин и обрудования прокатного производства: Кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок из стали: Курс лекций/Под ред. проф. 
Н.А. Чиченева. - М.: МИСиС, 2003. - 55 с. 

Рассмотрены назначение, классификация и особенности теплового расчета кристаллизаторов современных машин непрерывного литья заготовок из 
стали. Изложены способы профилирования внутренней полости кристаллизатора, представлены материалы рабочих стенок и пути повышения эффективности работы кристаллизаторов. 

Курс лекций предназначен для студентов, обучающихся по специальности 170300 «Металлургические машины и оборудование». Может быть полезен студентам специальностей 110600 «Обработка металлов давлением» и 
110100 «Металлургия черных металлов», которые специализируются в области производства проката из непрерывнолитой стали. 

© Московский государственный институт 
стали и сплавов (Технологический 
университет) (МИСиС), 2003 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение 
4 

Условные обозначения 
5 

1. Кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок из стали 
6 

1.1. Общие сведения 
6 

1.2. Назначение кристаллизаторов 
6 

1.3. Классификация кристаллизаторов 
8 

1.3.1. Сборные кристаллизаторы 
8 

1.3.2. Гильзовые кристаллизаторы 
14 

1.3.3. Блочные кристаллизаторы 
17 

2. Тепловой расчет кристаллизатора 
19 

3. Затвердевание оболочки слитка в кристаллизаторе 
27 

4. Профилирование внутренней полости кристаллизатора 
30 

4.1. Гильзовые кристаллизаторы 
30 

4.2. Кристаллизаторы тонкослябовых МНЛЗ 
36 

5. Материал рабочих стенок кристаллизатора 
42 

6. Пути повышения эффективности работы кристаллизатора 
45 

Заключение 
52 

Библиографический список 
53 

3 

ВВЕДЕНИЕ 

Непрерывная разливка стали интенсивно развивалась во второй половине прошедшего века и в настоящее время рассматривается 
металлургами как неотъемлемая составная часть сталеплавильного 
производства. Непрерывное литье заготовок (блюмов, слябов, сортовых заготовок), необходимых для последующей прокатки, получило 
широкое распространение в промышленно развитых странах и в значительной степени вытеснило разливку стали в изложницы. 

Начиная с 50-х годов созданы и нашли применение машины 
непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) различных типов: вертикальные, радиальные, вертикальные с изгибом, низконапорные наклоннокриволинейные, горизонтальные. Технология непрерывного литья 
смогла утвердить себя даже при особых требованиях к качеству и при 
разливке сталей, считавшихся непригодными для непрерывного литья. 

Реализация процесса непрерывного литья заготовок стала 
возможной благодаря изобретению осциллирующего медного кристаллизатора в сочетании с применением специальной смазки его 
рабочей поверхности. 

4 

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 

X - коэффициент теплопроводности 
а - коэффициент теплоотдачи 
5 - толщина 
X - время 
П - периметр 
ц - коэффициент трения 
р - плотность 
Р - угол 

В,Ь- 
ширина 

С - теплоемкость 
F - сила 

H,h- 
высота 

/ - длина 
Q - тепловой поток 
q - удельная теплота 
R - тепловое сопротивление 
S - площадь 
S - длина участка 
Т - температура 
V- 
скорость 

W- 
энергия 

x,y,z- 
координаты 

5 

1. КРИСТАЛЛИЗАТОРЫ МАШИН 

НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК 

ИЗ СТАЛИ 

1.1. Общие сведения 

в производстве стальных заготовок методом непрерывного 
литья наибольшее распространение получили радиальные машины. 
Общий вид машины этого типа представлен на рис. 1.1. 

Металл из сталеразливочного ковша 1, установленного на поворотном стенде 2 для разливки методом «плавка на плавку», подается в 
промежуточный ковш 3. Для смены промежуточных ковшей по ходу разливки они устанавливаются на специальные быстроходные тележки 4. 
Металл из промежуточного ковша 3 через стаканы-дозаторы попадает в 
кристашшзатор 5. Под кристаллизатором находится зона вторичного охлаждения 6, которая обеспечивает ускоренное затвердевание непрерывного слитка. Вытягивание затвердевающей заготовки из кристаллизатора 
осуществляется правильно-тянущей клетью 7. Полностью затвердевшую 
заготовку разрезают на мерные длины режущим устройством 8. 

Первоначальное затвердевание жидкого металла, подаваемого в МПЛЗ, происходит в кристаллизаторе, который расположен на 
входной части машины и позволяет сформировать необходимый 
профиль отливаемого слитка. 

1.2. Назначение кристаллизаторов 

Кристаллизатор является важнейшим технологическим узлом 
машин непрерывной разливки стали. В кристаллизаторе формируется оболочка непрерывнолитой заготовки, от прочности и равномерности которой зависят качество самой заготовки, а также максимально допустимая скорость разливки. 

При формировании оболочки в гильзе кристаллизатора одновременно протекают четыре процесса: 

1-теплообмен между затвердевающей корочкой стали и 
стенками кристаллизатора; 

2 - усадка затвердевающей корочки по ходу затвердевания и 
снижения ее температуры; 

3-деформация затвердевающей оболочки заготовки под 
действием ферростатического давления и термических напряжений; 

4 - деформация стенок самого кристаллизатора под действием термических напряжений. 

6 

№ 

w 

! 
• 

7