Параметры настройки кристаллизатора и системы вторичного охлаждения

Кристаллизатор является важнейшим технологическим узлом МНЛЗ, так как в нем происходит формирование слитка. Основное назначение кристаллизатора - это формообразование слитка и отвод от кристалли­зующейся стали такого количества тепла, которое обеспечивает условия для непрерывного формирование твердой корочки слитка достаточной толщины и прочности, чтобы она не разрушалась под действием трения и ферростатического давления на выходе из кристаллизатора.

Для заготовок малого сечения (толщина < 200 мм) применяют кри­сталлизаторы с параллельными стенками, а иногда делают прямую конус­ность для разливки сталей объем которых при кристаллизации увеличива­ется. При разливке в крупные заготовки для повышения эффективности работы нижней части кристаллизатора и предохранения от прорывов ис­пользуют кристаллизаторы с обратной конусностью. В некоторых конструкциях кристаллизаторов предусматривается возможность измене­ния конусности. Для улучшения теплоотвода и уменьшения напряжения на широкой грани слябового и гранях гильзового кристаллизатора рабочие поверхности стенок кристаллизатора иногда делают профилированными (ребристыми, волнистыми, рифлеными). Чтобы предотвратить зависание слитка и обеспечить сваривание разрывов корочки, кристаллизатору сооб­щается возвратно-поступательное движение.

В задании указаны те размеры поперечного сечения НЛЗ, которые она должна иметь на выходе из МНЛЗ. В большинстве случаев кристаллизующаяся заготовка имеет несколько большие размеры поперечного сечения, которые постепенно уменьшаются по мере ее охлаждения. Поэтому поддерживающая система МНЛЗ настраивается так, чтобы расстояние между противоположными стенками кристаллизатора и противоположными роликами системы вторичного охлаждения монотонно уменьшалось в направлении движения заготовки. Обычно ширина и толщина поперечного сечения заготовки в верхней части кристаллизатора превышает заданные размеры на 2…3 и 4…5 %, а в нижней части – на 1…2 и 3…4 % соответственно (рисунок 1). Расстояние между опорными поверхностями противоположных роликов системы вторичного охлаждения уменьшается линейно.

Расчет параметров настройки МНЛЗ заключается в определении расстояний между противоположными стенками вверху и внизу кристаллизатора и между противоположными роликами на входе и выходе каждой зоны системы вторичного охлаждения.

Тогда, расстояние между противоположными стенками вверху кристаллизатора составит:

(24)

где a, b – толщина и ширина отливаемой заготовки, мм.

Расстояние между противоположными стенками внизу кристаллизатора:

(25)

Рисунок 1 – Схема настройки МНЛЗ вертикального типа по толщине заготовки

Изменение толщины и ширины заготовки от низа кристаллизатора до конца зоны вторичного охлаждения (ΔА = А₁ – а; ΔB = B₁ – b;) распределяется пропорционально по длине зоны вторичного охлаждения. Зная количество зон вторичного охлаждения и их протяженность, определяют расстояния между противоположными опорными роликами на входе и выходе каждой зоны системы вторичного охлаждения. Результаты расчетов представляют в виде таблицы 6.

Таблица 6 – Результаты расчетов параметров настройки МНЛЗ

Номер зоны	Расстояние между противоположными опорными поверхностями на входе в зону, мм	Расстояние между противоположными опорными поверхностями на выходе из зоны, мм
По толщине	По ширине	По толщине	По ширине
Кристаллизатор
1 зона
2 зона
…
n зона

С целью усложнения расчета при определении параметров настройки роликов в зоне вторичного охлаждения системы можно учитывать толщины затвердевшего металла, усадку стали и нелинейное изменение температуры поверхности НЛЗ [10].