ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

Необходимость модернизации машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), включающей установку систем автоматизации процесса разливки, вызвана тем, что отделение непрерывной разливки стали стало узким местом, сдерживающим повышение производительности кислородно-конвертерного цеха (ККЦ). Причиной этого явился тот факт, что в ККЦ была построена только первая очередь отделения непрерывной разливки, включающая четыре МНЛЗ, проектной мощностью 5 млн. т. стали в год, а после ввода в эксплуатацию третьего кислородного конвертера производственные мощности по выплавке и подготовке стали к разливке составили приблизительно 9 млн. т.

Для увеличения производительности МНЛЗ выше проектной необходимо было увеличивать скорости вытягивания заготовок без ухудшения качества поверхности получаемых непрерывнолитых слябов и повышать фактическое время работы, в том числе за счет снижения аварийных ситуаций, вызывающих внеплановые простои машин, таких, как прорывы формирующейся корочки слябов под кристаллизатором.

Для этого комбинированные 2-4-ручьевые МНЛЗ № 1 и 4 были оснащены системой комплекса «Кристаллизатор 2000». Комплекс состоял из трех подсистем «уровень», «качание» и «подвисание».

Система «уровень» предназначена для автоматического поддержания уровня металла в кристаллизаторе с точностью до ±2 мм. В её основу положен электромагнитный способ измерения уровня металла в кристаллизаторе и его поддержка за счет комплектного электропривода перемещения штока стопора промежуточного ковша. Применение данной системы позволило улучшить качество поверхности непрерывнолитых слябов и увеличить производительность МНЛЗ на 15 % за счёт повышения рабочей скорости вытягивания непрерывнолитой заготовки.

Системы «качание» и «подвисание» являются информационно-измерительными и служат для определения состояния механизма качания и кристаллизатора в период эксплуатации, индикации параметров пространственной траектории кристаллизатора, амплитуды и частоты качания, сигналов-критериев, характеризующих режим работы шлака в кристаллизаторе, условий формирования корочки слитка, визуализации на мониторе оператора теплового поля поверхности слитка и распространения области прилипания корочки слитка к медным стенкам с одновременной подачей звуковой и световой сигнализации.

Определение режимов работы механизма качания и кристаллизатора системой «качание» достигается за счёт датчиков, установленных на механизме качания, прецизионно измеряющих движение кристаллизатора по трем ортогональным осям и трем углам поворота вокруг этих осей, а также прецизионных датчиков, измеряющих силы взаимодействия кристаллизатора и слитка. Результаты текущих измерений обрабатываются компьютерной системой за период качания кристаллизатора. Информация о ходе разливки в текстовом и графическом виде отображается на экране пультов, установленных на рабочих местах разливщика и оператора МНЛЗ. Это позволяет им контролировать различные ситуации, возникающие в процессе разливки, и предпринимать необходимые меры.

Для работы с системой «подвисание» на этих же МНЛЗ устанавливаются кристаллизаторы с вмонтированными термодатчиками и системами анализа работы кристаллизаторов, благодаря которым появляется возможность прогнозирования вероятных аварийных ситуаций, связанных с утонением корочки слитка. Датчики установлены в три ряда - на расстоянии 168, 280 и 430 мм от верхней кромки медных пластин и позволяют контролировать распределение температуры по стенкам кристаллизатора в процессе разливки. В случае локального разогрева стенок системой предусмотрена звуковая и световая сигнализации с указанием места подвисания на мониторе оператора МНЛЗ. На машинах, оборудованных системой ком­плекса «Кристаллизатор-2000», прорывов корочки слитка не было отмечено, а при разливке электротехнических сталей, наиболее склонных к подвисанию, количество случаев зависания слитка и аварий сократилось в 5 раз.

Оснащение машин автоматизированными системами и ряд других работ (таких как повышение количества плавок в серии, увеличение среднего сечения отливаемых заготовок) позволили достичь суммарной производительности отделения непрерывной разливки стали более 7,9 млн. т (на 60 % выше проектных показателей), а увеличение производства стали в ККЦ составило 300 тыс. т за счет увеличения производительности МНЛЗ с 257,8 до 269,3 т/ч.

Учитывая, что наиболее характерный для ККЦ типоразмер отливаемой заготовки составляют слябы шириной 1250-1350 мм, для дальнейшего увеличения производительности машин была проведена модернизация МНЛЗ № 3 (см. таблицу), с повышением ее проектной производительности до 3 млн. т стали в год за счет увеличения ширины отливаемых заготовок.

Таблица

Основные технические данные МНЛЗ № 3

При модернизации МНЛЗ основное технологическое оборудование разливочной площадки осталось без изменений. Существенному изменению подверглась конструкция кристаллизатора, который стал на 250 мм короче. Толщина медных плит составляет 50 мм для узких и 70 мм для широких стенок. Зажатие узких стенок кристаллизатора проводится вначале винтовыми пружинами в кристаллизаторе, и окончательно - пружинами съемного блока. Кристаллизаторы выполнены сборными. В широких стенках каналы охлаждения сверленые, а в узких - щелевые. Регулировка воды по стенкам кристаллизатора производится раздельно. На нижнем торце кристаллизатора установлены ролики 0-140 мм: один ряд по широким граням и два ряда - по узким. Охлаждение роликов производится водяными форсунками вторичного охлаждения. В нижней части кристаллизатора расположены коллектора первой зоны вторичного охлаждения слитка. Для увеличения стойкости кристаллизатора предусмотрены износостойкие вставки в нижней части узких медных стенок.

Машина оснащена автоматическими системами вторичного охлаждения, позволяющими точно задавать расходы воды по зонам вторичного охлаждения, контроля температуры входящей и отходящей воды в стенках кристаллизатора, контроля температур отходящей воды в промежуточных и средних опорах, токовой диагностики и другими.

Система вторичного охлаждения слитка разбита на семь зон по широким и одну зону по узкой (торцу) граням. В 1-ой и 2-ой зонах применено водяное охлаждение - через плоскофакельные форсунки, а в последующих - водовоздушное. Охлаждение торцевых граней заготовки производится также с помощью смеси водовоздуха.

Движение слитка производится с помощью приводных роликов, равномерно распределенных вдоль линии МНЛЗ. Общее количество приводных роликов на один ручей составляет 35 шт. Роликовая зона и приемная транспортная линия МНЛЗ выполнены с полным разделением ручьев по скоростям разливки и порезки заготовок на мерные длины. Для того, чтобы пропустить по линии термической обработки литья (ТОЛ) одновременно два слитка, на участке приемного рольганга перед рольганг-тележкой установлено устройство для сдвижки слябов в поперечном направлении.

В конце роликовой зоны перед устройством отделения затравки установлена тянущая клеть для обеспечения стабильного усилия вытягивания слитка в переходных режимах разливки. Клеть установлена на раму существовавшей роликовой секции № 13 вместо демонтируемых 4-роликовых блоков. Тянущее усилие прижима тянущих роликов состав­ляет около 24,5 т.

Основные узлы и механизмы машин газовой резки слябов остались без изменения. Доработаны механизмы передвижения машины и суппорта, узлы датчиков. Для резки слябов применяется автогенное оборудование.

На МНЛЗ № 3 применяются все описанные выше автоматизированные системы - это позволяет следить за процессом непрерывной разливки и работой основных технических узлов, что важно при раз­ливке серий большой длительности.

На модернизированной машине было разлито 1148 плавок (400 тыс. т. стали) - максимальное количество по сравнению с другими (на МНЛЗ № 1 разлито 945 плавок, на МНЛЗ № 2 - 813, на МНЛЗ № 4 - 830). Причем фактическое время работы МНЛЗ № 3 было почти на 100 ч меньше, чем на МНЛЗ № 1 и 4.

Таким образом, модернизация машин непрерывного литья заготовок позволила значительно увеличить производительность МНЛЗ, снизить аварийность и улучшить условия труда персонала.