Когда дело доходит до производства длинномерной стальной продукции, такой как арматура, катанка, рельсы, и структурные разделы, одно сырье отличается своей эффективностью, последовательность, и экономическая эффективность: а Непрерывная кастинг. Сегодня, над 97% сортового проката стальной прокат на предприятиях в Китае вместо традиционных стальных слитков используются заготовки непрерывной разливки.. Этот сдвиг касается не только модернизации, но и улучшения качества., меньшее потребление энергии, и более высокая доходность.
В этой статье, мы расскажем все, что вам нужно знать о заготовках непрерывной разливки, о том, как они изготавливаются, какую сталь они могут перевозить, их преимущества в стальной прокат, и реальные производственные данные, имеющие значение для цеха.
Что такое заготовка непрерывной разливки?
Заготовка непрерывной разливки представляет собой стальной полуфабрикат, получаемый путем заливки расплавленной стали в форму с водяным охлаждением., где он затвердевает в длинное прямоугольное или квадратное поперечное сечение.. В отличие от старомодного литья в слитки, который требует нескольких этапов разогрева, непрерывная разливка обеспечивает равномерную, готовая рулонная заготовка в одном, непрерывный процесс.
Эти заготовки обычно варьируются от 120мм × 120 мм к 180мм × 180 мм по размеру и разрезаются на отрезки фиксированной длины — обычно между 6 к 12 метры— в зависимости от требований прокатного стана.
Почему непрерывное литье заменило литье слитков
Еще в 1980-е годы, большинство сталелитейных заводов использовали отливку в слитки. Но этот метод имел серьезные недостатки: высокие потери энергии, низкая доходность, и непостоянное внутреннее качество. Сегодня, непрерывное литье доминирует, поскольку оно решает эти проблемы.
| Фактор | Литье слитков | Непрерывное литье |
|---|---|---|
| Урожай | ~85% | ~97% |
| Энергопотребление | Высокий (2 необходим разогрев) | Низкий (1 повторный нагрев или прямая прокатка) |
| Внутренние дефекты | Общий (усадка, сегрегация) | Редкий (контролируемое затвердевание) |
| Труд & Расходы | Высокий | Низкий |
Как показано выше, непрерывная разливка улучшает практически все аспекты производства стали. Для стальной прокат мельницы, это означает меньше отказов, меньшие счета за топливо, и более высокая пропускная способность.
Как работает непрерывное литье – шаг за шагом
Процесс начинается после выплавки стали и заканчивается получением готовой к прокатке заготовки.. Вот как это протекает:
- Перенос ковша: Расплавленная сталь из конвертерного или ЭДП разливается в ковш и транспортируется в МНЛЗ..
- Ковшовая металлургия (НЧ): Сталь проходит рафинирование — температурную регулировку., десульфуризация, легирование — для соответствия точным химическим характеристикам.
- Аргоновое перемешивание & Тандиш: Ковш льет сталь в промковш, который действует как буфер. Газ аргон перемешивает расплав, обеспечивая однородный состав..
- Литье в формы: Сталь течет в медную форму, охлаждаемую водой.. Внешняя оболочка затвердевает за считанные секунды, а ядро остается жидким..
- Вторичная зона охлаждения: Прядь проходит через камеры с распылительным охлаждением, где она полностью затвердевает..
- Резка прядей: Когда-то твердый, прядь разрезается на заготовки с помощью автоматического пламени или механических ножниц..
- Горячая зарядка или хранение: Заготовки поступают непосредственно в нагревательную печь. (горячая загрузка) или складываются для дальнейшего использования.
Весь этот процесс протекает на скоростях между 1.8 к 3.0 метры в минуту, в зависимости от размера сечения и марки стали. Например, Скорость разливки заготовок размером 150×150 мм обычно составляет около 2.2 м/мой.
Марки стали, пригодные для непрерывной разливки и прокатки
Не все стали можно разливать непрерывно., но подавляющее большинство используется в длинномерном прокате стальной прокат может. Ниже приведена разбивка распространенных семейств сталей и возможности их литья..
| Тип стали | Общие оценки | Возможен кастинг? | Используется в длинномерной прокатке? |
|---|---|---|---|
| Углеродистая конструкционная сталь | Q195, Q235, Q355, 10#, 20#, 45# | Да | Да (арматура, разделы) |
| Легированная конструкционная сталь | 20Кр, 40Кр, 42ХромМо, 35ХромМо | Да | Да (валы, шестерни) |
| Пружинная сталь | 60Si2Mn, 55КрСи, 50КрВ | Да | Да (автомобильные пружины) |
| Подшипниковая сталь | GCr15, GCr15SiMn | Да (с мягким сокращением) | Да (высококачественные подшипники) |
| Нержавеющая сталь | 304, 316л, 430, 201 | Да (специальные формы) | Да (бары, проволока) |
| Быстрорежущая инструментальная сталь | W18Cr4V, М2 | Нет | Нет (все еще отлит слиток) |
По состоянию на 2023, над 180 марки стали успешно производятся методом непрерывной разливки по всему миру. В Китае, уровень усыновления достиг 97.9% от общего объема производства сырой стали в 2010, и оно только увеличилось с тех пор.
Преимущества использования непрерывнолитой заготовки при прокатке стали
Для операторов прокатных станов, преимущества выходят за рамки простого снабжения материалами. Вот что действительно важно на производстве:
- Более высокая точность размеров: Заготовки непрерывного литья имеют жесткие допуски — ±0,5 мм по длине стороны, что обеспечивает стабильную посадку в прокатные клети..
- Лучшее внутреннее качество: Контролируемое охлаждение уменьшает сегрегацию и пористость по центральной линии., что приводит к меньшему количеству трещин во время прокатки.
- Прямая горячая зарядка: Заготовки могут поступать прямо из МНЛЗ в печь при температуре 800–1000°C., экономия до 50 кВтч/тонна в топливе.
- Меньше образования накипи: Более короткое время повторного нагрева означает меньшее количество накипи оксида железа., улучшение качества поверхности конечной продукции.
- Более высокая доходность прокатки: Отчет Миллса 1–2% выше доходность при использовании заготовок непрерывной разливки по сравнению с. слитки.
Реальные производственные параметры китайских заводов
Чтобы дать вам практическое представление о том, как это работает., вот фактические рабочие параметры нескольких крупных заводов по производству сортового проката в Китае.
| Тип мельницы | Размер заготовки (мм) | Скорость каста (м/мой) | Температура подогрева (°С) | Скорость вращения (РС) |
|---|---|---|---|---|
| Арматурный завод | 150 × 150 | 2.0 – 2.4 | 1100 – 1150 | 10 – 14 |
| Проволочный стан | 130 × 130 | 2.6 – 3.0 | 1080 – 1120 | 80 – 100 |
| Секция Мельница (двутавровая балка) | 220 × 260 | 1.6 – 1.9 | 1180 – 1220 | 1.2 – 2.0 |
| Пружинный стальной прутковый стан | 160 × 160 | 1.8 – 2.1 | 1130 – 1160 | 0.8 – 1.5 |
Эти цифры не являются теоретическими — они отражают реальные условия эксплуатации.. Например, Проволочный стан, использующий заготовки диаметром 130 мм, может достичь скорости разливки до 3.0 м/мой благодаря технологиям электромагнитного перемешивания и динамического мягкого восстановления.
Проблемы и ограничения
В то время как непрерывное литье является доминирующим, это не идеально. Некоторые стали по-прежнему требуют отливки в слитки по металлургическим или экономическим причинам..
Стали, которые нельзя непрерывно разливать (Еще)
- Высоколегированные инструментальные стали: Такие марки, как 5CrNiMoV и H13, имеют узкий диапазон замерзания и склонны к растрескиванию..
- Быстрорежущие стали: W18Cr4V и M42 требуют очень медленного затвердевания, чтобы избежать сегрегации карбидов..
- Суперсплавы: Такие материалы, как GH4169 (Инконель 718) необходимо направленное затвердевание, часто делается в вакууме.
Экономически невыгодно для небольших партий
Даже если марка стали может быть отлитым непрерывно, это может не иметь смысла для небольших заказов. Установка МНЛЗ на партию 50 тонн нерентабельна.. В таких случаях, литье в слитки остается практичным.
Будущее: К форме, близкой к чистой, и прямой прокатке
Следующий рубеж в стальной прокат полностью исключает нагревательную печь. Некоторые передовые заводы уже используют прямая горячая зарядка или даже прямая прокатка заготовок непрерывной разливки.
В прямой прокатке, заготовки выходят из МНУ при температуре 1000–1100°C и сразу попадают на черновой стан — без хранения, без разогрева. Это может сэкономить до 80 кВтч/тонна и сократить выбросы CO₂ за счет 60 кг на тонну стали.
Мельницы в Баостиле, Шаганг, и HBIS внедрили такие системы для углеродистых и низколегированных сталей.. Ключевым моментом является тесная координация между литейной машиной и станом: время должно быть в пределах нескольких минут..
Заключительные мысли для инженеров прокатных станов
Если вы используете длинный продукт стальной прокат линия, ваш выбор сырья напрямую влияет на качество, расходы, и время безотказной работы. Заготовки непрерывной разливки имеют доказанные преимущества: лучший выход, меньшее потребление энергии, и более высокая консистенция.
Хотя не каждую марку стали можно отливать таким способом., над 97% обычных сортовых сталей — от арматуры до пружинной стали — могут. И благодаря постоянным достижениям в области проектирования пресс-форм, электромагнитное перемешивание, и контроль процесса, разрыв быстро сокращается.
Независимо от того, оптимизируете ли вы текущий процесс или планируете новую линию, понимание всего потенциала заготовок непрерывной разливки имеет важное значение. Речь идет не только о том, чтобы идти в ногу с технологиями, но и о том, чтобы оставаться конкурентоспособными на мировом рынке, где важен каждый кВтч и каждый процентный пункт доходности..
