Периодическое вытягивание слитка из кристаллизатора

В 1940 г. Жакке предложил вытягивать слиток из кристаллизатора периодически. Такой принцип работы дает преимущество в том, что часть слитка, подлежащая вытягиванию из кристаллизатора, вследствие усадки отстает от стенок кристаллизатора, чем существенно снижается сопротивление трения.

Компания James Company Limited в 1945 г. предложила применять для изготовления слитков из чугуна длинные кристаллизаторы из графита, которые подогреваются со стороны разливки, а со стороны выхода слитка охлаждаются. Кристаллизаторы могут работать непосредственно с плавильной печью или независимо от плавильных печей. Слиток после достаточного затвердевания вытягивается периодически. Степень вытягивания может автоматически регулироваться.

На рис. 1790 показано разливочное устройство с горизонтальным графитовым кристаллизатором 1; графитовый блок 2 соединяет тигель 3 с кристаллизатором; в пространстве 4 располагаются нефтяные или газовые горелки 5, которые подогревают тигель 3, блок 2 и входную часть графитового кристаллизатора. Горелки устанавливают по касательной и их пламя образует защитное пространство вокруг выходного участка кристаллизатора. Охлаждающий кожух разделен на две части 6 и 7. Температура охлаждающей воды может измеряться термометром 8, температура отливаемого металла в кристаллизаторе — пирометром 9, связанным с самопишущим прибором 10. Для защиты выходной стороны кристаллизатора служит насадка 11. На рис. 1791 показано захватывающее устройство для прерывистого (периодического) вытягивания слитка.

Для устранения разрывов затвердевшей корочки слитка при непрерывном литье стали по предложению, сделанному в 1946 г. Сауве, слиток разливается отдельными ступенями. Разливщик наполняет кристаллизатор металлом и ожидает затвердевания внешней зоны слитка, затем слиток может вытягиваться из кристаллизатора, после чего головная часть слитка подогревается до температуры, обеспечивающей сварку этой части слитка с заливаемой затем порцией металла. Кристаллизатор заполняется вновь и процесс продолжается в той же последовательности.

На рис. 1792 показана установка этого автора с кристаллизатором 1, а на рис. 1793 — другая конструкция кристаллизатора. Для подогрева головной части слитка используются электроды 3 или 4. Во время подогрева кристаллизатор 1 или часть кристаллизатора 2 вращаются при неподвижном слитке для обеспечения свариваемости новой порции металла с головной частью слитка по всему сечению.

При этом способе целесообразно жестко соединить разливочный ковш и кристаллизатор одним или несколькими каналами. Нагревательное устройство для периодической разливки металла размещается под разливочным ковшом, чтобы можно было расплавлять «пробки», которые могут образоваться во время прерывания потока металла при охлаждении и затвердевании слитка (при периодической разливке).

На рис. 1794 показана установка с кристаллизатором овального сечения для облегчения свариваемости внутренних раковин при последующей прокатке (рис. 1795 и 1796). Ковш соединяется с кристаллизатором 1 через нагревательное устройство 5, снабженное трубой 2. Нижняя часть 4 кристаллизатора может вращаться. В части 6 кристаллизатора на огнеупорной трубе размещается индуктор 5; здесь свариваются отдельные ступени отливаемого слитка.

Образование и расплавление «пробок» облегчается при применении суженных соединительных каналов между разливочным ковшом и кристаллизатором (рис. 1797). Жесткая связь между разливочным ковшом и кристаллизатором возможна при горизонтальном расположении кристаллизатора (рис. 1798).

В 1949 г. Сауве рекомендовал расширять кристаллизаторы в момент вытягивания слитка, чтобы уменьшить трение. Этим способом можно также вытягивать каждый раз более длинную ступень слитка и повысить производительность. Расширение кристаллизаторов достигается резким повышением температуры, которое осуществляется подведением более охлаждающей среды, а также его уменьшением или прекращением циркуляции. Целесообразно разделять охлаждающий кожух кристаллизатора на ряд секторов, как показано в продольном и поперечном сечениях на рис. 1799 и 1800. Кристаллизатор 1 окружается охлаждающим сектором 2, который от подводящей трубы 3 питается через отверстие, закрываемое вентилем 5; 4 — отводящая труба. Охлаждение подводится с высокой скоростью вокруг кристаллизатора без колен и изменений поперечных сечений. Последнее можно получить с помощью охлаждающих труб, которые разделяются винтообразными полосами на две камеры, благодаря чему достигается постоянство охлаждения.

На рис. 1801 показана одна часть составного кристаллизатора, на рис. 1802 —сечение этой части по AA, а на рис. 1803 — поперечные сечения от 1 до 12 согласно рис. 1802, показывающие положение разделительной ленты. Для слитков, имеющих удлиненное поперечное сечение, Сауве предложил раздельное поведение охлаждения для узких и широких сторон.

На рис. 1804 схематически показана установка для разливки стали фирм August Thyssen-Hutte AG и Huttenwerk Horde AG. Кристаллизатор 1 жестко связан с резервуаром 2, содержащим жидкую сталь. Валки 3 обеспечивают периодическое вытягивание слитка. Было установлено, что сваривание нескольких отдельных частей слитка друг с другом осуществляется лучше, когда слиток после вытягивания подается немного назад. При таком способе работы почти не нужно делать остановок, ожидая новой вытяжки.

Быстрая периодическая подача слитка дает возможность работать со скоростью, в несколько раз превышающей возможную скорость перемещения слитка при непрерывном литье.

На рис. 1805 и 1806 показаны две стадии процесса разливки в вертикальный кристаллизатор. На рис. 1805 — наполнение кристаллизатора, а на рис. 1806 — кристаллизатор после наполнения металлом.

Производительность установки может повышаться при устранении переохлаждения разливаемого металла; в сталь с этой целью добавляются мелкораздробленные твердые вещества: алюминий, магний, нитриды или карбиды.

На рис. 1807 и 1808 показана установка фирм August Thyssen-Hiitte AG и Duisburg-Hamborn und Dortmund-Huttenunion AG (1951 г.). Она состоит из кристаллизатора 1, который своей графитовой входной частью 2 вводится в копильник 3, наполненный жидкой сталью, благодаря чему разливаемый металл вводится в кристаллизатор в горячей зоне стальной жидкой ванны. Труба 4 с воронкой примыкает непосредственно к входному участку кристаллизатора и служит для наполнения копильника, при этом наиболее горячий металл находится непосредственно в кристаллизаторе. Копильник имеет лоток 6 и отверстие 7 для удаления излишка стали в случае переполнения кристаллизатора или при необходимости. Стыковая поверхность 8 между графитовым блоком 2 и охлаждаемой частью кристаллизатора, выполненного из стального листа толщиной менее 5 мм, образует с блоком 2 тупой, а с охлаждаемой частью кристаллизатора острый угол. Трубы 5 для подвода воды располагаются таким образом, чтобы поток воды направлялся, на крышку кристаллизатора, а затем под острым углом отводился к выходу из него.

Прерывистое периодическое вытягивание слитка в 1952 г. рекомендовалось также компанией Babcock Wilcox Co.