16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/169/12710.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 05 (169) март 2011 года

Получение полосы намораживанием на вакуумируемый валок с песчаной облицовкой

Новые технологии В. С. ДОРОШЕНКО

До 42 процентов современной металлопродукции составляет полоса. Значительные затраты на ее производство вызывают необходимость создания новых способов ее получения непосредственно из расплава.

С 1848 года, когда Г. Бессемер (Англия) запатентовал способ получения металлических полос путем заливки жидкого металла в зазор между двумя вращающимися охлаждаемыми валками, начали создаваться валковые литейно-прокатные агрегаты (ВЛПА). Сейчас они используются во многих странах (имеется несколько сотен агрегатов) для производства полос из цветных металлов. Бесслитковая прокатка в последние годы начинает находить применение и в черной металлургии. С 1990‑х годов усилиями ведущих машиностроительных и металлургических фирм и университетов Европы (проект «Eurostrip»), США, Австралии, Японии (проект «Castrip») и других стран создано более 10 промышленных ВЛПА для производства тонких (толщиной 1‑5 мм), широких (шириной 1500‑2000 мм) полос из углеродистых и коррозионностойких сталей.

Среди ряда разработок отечественными учеными предложены способы литья полосы при помощи одного вакуумируемого валка с газопроницаемым ободом, облицованным песком. Разработки основаны на многолетнем опыте внедрения в производство процесса литья в вакуумируемые песчаные формы, в частности таких его разновидностей, как литье по газифицируемым моделям (ЛГМ, Lost Foam Process) и вакуумно-пленочная формовка (ВПФ, V-process). Также использованы результаты исследований кристаллизации (намораживания) расплавленного металла на вакуумируемой песчаной поверхности литейной формы и стержня.

Рассмотрим принципиальные схемы новых способов. Валок с облицовкой из сухого песка можно рассматривать как вращаемый песчаный стержень, изготовленный ВПФ и вакуумируемый через перфорированный трубчатый каркас в виде обода. Во время контакта с расплавом на поверхности валка намораживают полосу, которую затем по роликам сматывают в рулон. На поверхность песчаной облицовки с помощью кожуха по трубопроводу подают охлажденный газ. В качестве последнего эффективно использовать азот, испаряющийся из жидкого (сжиженного) состояния в камере. Азот в таком виде часто является побочным продуктом при получении из воздуха кислорода, который используется для дутья в металлургических печах.

Для герметизации валка на его поверхность из рулона настилают синтетическую пленку валиком. Отсасывая газы из полости перфорированного обода через патрубок, поддерживают в ней разрежение или пониженное давление порядка 20‑50 кПа. Пониженное давление используют не только для удержания на ободе облицовки, нанесенной по методу ВПФ, но и для просасывания путем фильтрации между зернами песка через облицовку охлажденного газа, подаваемого из‑под кожуха.

При контакте с расплавом синтетическая пленка облицовки газифицируется (продукты газификации отсасываются внутрь валка) и замещается пленкой-коркой намораживаемого металла в виде полосы. При этом разрежение, распространяясь через газопроницаемую облицовку, создает (за счет присасывания как результата воздействия перепада атмосферного и пониженного давления) дополнительное давление расплава (полосы) на поверхность облицовки. Например, для жидкой стали (столб которой высотой 1 метр имеет металлостатическое давление около 70 кПа) перепад атмосферного и пониженного давления указанной выше величины создает дополнительное давление, равное металлостатическому давлению столба стали высотой соответственно 1,1‑0,7 метра.

Давление металла на поверхность облицовки, созданное присасывающим действием разрежения, интенсифицирует теплоотвод в зоне контакта и надежно удерживает полосу на валке, которая вытягивается им из расплава и транспортируется к месту снятия с валка.

В случае подачи расплава переливом из металлоприемника на вакуумируемый валок с целью герметизации поверхности валка предлагается частично или полностью использовать намораживаемую полосу. При этом полосу по ролику сматывают в рулон, а песчаную облицовку охлаждают при подаче охлажденного газа через кожух. В варианте способа для герметизации валка используют бесконечную ленту, движущуюся по роликам.

Валок может иметь «постоянную» газопроницаемую облицовку, выполненную цельной, либо из стержневых блоков из песчаной смеси со связующим, или из огнеупорных изделий. В последнем случае, особенно для литья стальной полосы, целесообразно применять корундовые или магнезитовые изделия (фасонные кирпичи) с открытой пористостью в пределах 25‑49 процентов. Из таких материалов изготавливают фурмы (пробки) по ТУ 14‑8‑168‑75 для продувки стали газами в ковшах или конвертерах.

Валок оснащен распределительным клапаном с полостями и перегородкой. Полости клапана с помощью патрубков сообщены с рядом коллекторов, перфорированные стенки которых образуют внешний обод валка. Расплав из металлоприемника подают на облицовку, механически закрепленную на валке для намораживания полосы.

При вращении валка и корпуса распределительного клапана перегородка остается неподвижной и позволяет подавать в полость газ для охлаждения валка, а в полость – разрежение. При этом производят вакуумирование из полости лишь части облицовки валка, контактирующей с металлом, а из полости через большую часть облицовки продувают газ для ее охлаждения. Для удаления отработанного газа используют кожух. Вариант механического крепления типа «ласточкин хвост» фасонных огнеупорных кирпичей на ободе в виде выступов и соответствующих пазов на кирпичах.

Такая конструкция валка позволяет снизить энергозатраты за счет вакуумирования лишь небольшой части валка. Кроме того, не требуется вакуумирования валка для удержания песчаной облицовки, если бы она была выполнена методом ВПФ.

Важным параметром технологии намораживания полосы является обеспечение интенсивного охлаждения рабочей поверхности валка. Для этого в облицовке валка предлагается применять материалы с высокой теплопроводностью, а также использовать известные способы охлаждения валка в дополнение к вышеописанным, например по трубопроводам (змеевикам), закрепленным на ободе, пропускать воду.

Есть и другое техническое решение, при котором валок выполнен без песчаной облицовки, а его перфорированный обод покрыт мелкоячеистой сеткой, на поверхности которой намораживают полосу. Применяют сетку с «нулевым» размером ячейки в плане, непроницаемую для металлического расплава, однако проницаемую для газа и хлад­агента. Для охлаждения валка в его полость подают жидкий хладагент (воду, воду с добавками ПАВ, растворы или расплавы солей и т. п.), наливая его из патрубка на открытую поверхность сетки (возможен вариант одновременной подачи такого же или другого хладагента через полую ось валка). Открытая поверхность сетки герметизируется синтетической пленкой, как и в предшествующем способе.

Для повышения износостойкости сетки наносимую на нее пленку окрашивают быстросохнущей противопригарной краской распылителем. В варианте способа возможно нанесение краски с двух сторон пленки. Причем со стороны пленки, прилегающей к сетке, предлагается наносить краску с наполнителем с низкой теплопроводностью (как это часто делают при покрытии кокилей), а на внешнюю сторону пленки – с наполнителем, химически инертным к намораживаемому металлу. При газификации пленки наполнитель краски присасывается к поверхности валка.

Вакуумируют полость валка с помощью клапана, через который, например, по патрубку одновременно откачивают избыток жидкого хладагента. При контактировании поверхности валка с металлом после газификации пленки хладагент через отверстия в ободе просачивается к сетке, на которой намораживается полоса, и обеспечивает быстрое ее охлаждение. Уровень налитого в полость валка хладагента поддерживают таким, чтобы его статический напор не превышал разрежения в полости валка, чем предотвращают вытекание хладагента через сетку и обеспечивают прижатие (присасывание) пленки и полосы к поверхности валка.

В описанных способах литья поверхность получаемой полосы будет иметь шероховатость, соответствующую шероховатости поверхности валка. Шероховатая поверхность валка увеличивает контактную площадь теплопередачи по сравнению с гладким валком. На песчаной поверхности облицовки формируется полоса с поверхностью такой, как на отливках, полученных способом ВПФ. Последующая холодная прокатка улучшит поверхность полосы. Путем увеличения зернистости наполнителя облицовки валка имеется возможность повышения шероховатости поверхности полосы для изготовления профилей с поверхностью противоскольжения, которые занимают значительное место в сортаменте листовых профилей, применяемых как в строительстве, так и в машиностроении. Разработаны варианты способов получения полосы с металлическим и другими покрытиями.

Область применения способов литья намораживанием полосы на вакуумируемый валок будет определяться по мере освоения этих способов, она, несомненно, включает получение тонких полос и фольги предпочтительно из железоуглеродистых сплавов, нержавеющих сталей, поскольку облицовка валка может выдержать температуры, свойственные таким расплавам. Эта технология соответствует приоритетному развитию непрерывной разливки металлов при получении заготовок, близких к конечной продукции. Литую полосу толщиной от 0,1 до 2,0 мм за рубежом называют новым поколением металлических полуфабрикатов. На ее потребление готовы перейти, например, автомобилестроение, стройиндустрия и изготовители банок.

Описанные в статье технические решения являются отдельными примерами из ряда способов намораживания на валок и конструкций валковых кристаллизаторов, запатентованных отечественными учеными-металлургами, которые приглашают заинтересованные предприятия участвовать в совместном выводе этих технологий на промышленный уровень.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 05 (169) март 2011 года:

  • Блиц

    Владимир Путин подписал специальное распоряжение о внесении трех высокотехнологичных материалов – поликристаллического кремния, четыреххлористого кремния (ЧХК) и трихлорсилана (ТХС) – в Перечень промышленной продукции, при экспорте которой оказывается государственная гарантийная поддержка. Эти материалы являются базовыми для таких перспективных и динамично развивающихся во всем мире отраслей, как солнечная энергетика, микро- и оптоэле...

  • Маркетинговое исследование рынка высоковольтных кабельных систем от Группы компаний «Новые технологии»
    Маркетинговое исследование рынка высоковольтных кабельных систем от Группы компаний «Новые технологии»

    Аналитики ООО «Новые технологии «Высоковольтные кабельные системы» (ООО «НТ ВКС»), входящего в группу компаний «Новые технологии», провели исследование рынка высоковольтной кабельной продукции. ...

  • Газпромбанк и «Энергоcтрим» договорились о совместных проектах
    Газпромбанк и «Энергоcтрим» договорились о совместных проектах

    Газпромбанк и компания «Энергострим» заключили соглашение о сотрудничестве и взаимодействии в области электроэнергетики, теплоснабжения, энергосбережения и энергоэффективности. ...

  • Россия и Китай создадут СП в Сибири
    Россия и Китай создадут СП в Сибири

    Крупнейшая в России частная энергокомпания «ЕвроСибЭнерго» и ведущая гидроэнергетическая корпорация Китая China Yangtze Power объявили о создании совместного предприятия. ...

  • Путин пригрозил Европе ростом цен
    Путин пригрозил Европе ростом цен

    В конце февраля в Брюсселе состоялось пленарное заседание правительства России и Еврокомиссии. Российскую делегацию возглавлял премьер Владимир Путин, находившийся в Бельгии с рабочим визитом. ...