2.Назначение: Получение методом непрерывной (полунепрерывной) разливки цилиндрических заготовок из высоколегированных и жаропрочных сплавов (Ni-Cr-Mo) склонных к растрескиванию в существующих конструкциях медных кристаллизаторов, повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции.
Кристаллизатор изготавливается из новых материалов (отличных от меди) с новой сис-темой охлаждения. Принцип работы кристаллизатора для формирования цилиндрических заготовок включает его предварительный разогрев с использованием замкнутого контура циркуляции теплоносителя, заливку в него расплава с формированием корочки цилиндрической заготовки при более высоких температурах (по сравнению с разливкой в медные кристаллизаторы) и обеспечением «мягкого» охлаждения металла заготовки.
Существующие установки непрерывной разливки стали с медными кристаллизаторами (гильзами) не могут быть использованы для получения цилиндрических заготовок из высоколегированных сталей и сплавов (Ni-Cr-Mo) по причине растрескивания корочки в высокотемпературной области, накоплении критических деформаций за сравнительно короткий промежуток времени. Поэтому такие сплавы и стали разливают в чугунные изложницы, что делает процесс производства слитков дорогостоящим и длительным.
Преимущества кристаллизатора для получения непрерывных цилиндрических заготовок из высоколегированных сталей и жаропрочных сплавов (Ni-Cr-Mo) и по сравнению с существующими:
* уменьшение напряжений в заготовках и исключение их растрескивания;
* уменьшение расхода охлаждающей воды на кристаллизатор в 2,5 – 3 раза;
* использование нагретой до 70 – 80 0С воды на выходе из кристаллизатора на бытовые и технологические нужды;
* возможность использования для изготовления стенок кристаллизатора более прочных материалов, по сравнению с медью;
* исключение брака металла, связанного с обрезанием головной части заготовок;
* улучшение экологии процесса получения цилиндрических заготовок за счет уменьшения потерь тепла в окружающую среду.
Получение методом непрерывной разливки 100 –120 тыс.тонн в год цилиндрических заготовок из высоколегированных сталей и жаропрочных сплавов вместо их разливки в изложницы обеспечивает получение экономического эффекта более 600 – 800 млн. руб./год. Время разработки проектно - конструкторской документации с целью изготовления кристаллизатора не превышает 6 месяцев, а срок его изготовления ≤ 6 мес.
Применение кристаллизатора для получения непрерывных цилиндрических заготовок из высоколегированных сталей и жаропрочных сплавов (Ni-Cr-Mo) может быть осуществле-но путем модернизации существующих металлургических производств, выпускающих цилиндрические заготовки. Кристаллизатор и установка могут быть спроектированы и изготовлены при строительстве мини металлургического завода, выпускающего непрерывные цилиндрические заготовки из высоколегированных сталей и сплавов (Ni-Cr-Mo) различных диаметров.
- годовая производительность, тыс.т/год: ≥ 100 - 120;
- скорость разливки заготовок (предварительная), м/мин: 0,4 – 0,7;
- диаметр непрерывно разливаемой цилиндрической заготовки, мм: 90 - 400;
- температура заготовки на выходе из кристаллизатора, 0С: 1000 – 1100;
- мерная длина получаемых заготовок, мм: 2000 – 6000.
Таблица 1
Сравнение производства заготовок из жаропрочных сплавов непрерывным способом по сравнению с разливкой в изложницы
Таблица 2
Параметры охлаждения цилиндрического никелевого кристаллизатора при кипении воды
Таблица 3
Параметры никелевого кристаллизатора и системы его охлаждения перегретой водой с tв = 180 0 при средней плотности теплового потока q=1,5 МВт/м2