Ремонтопригодность новых кристаллизаторов типов № 1 и 2
Кристаллизаторы типов № 1 и 2 будут обладать достаточно высокой ремонтопригоднос-
тью. Кристаллизатор типа № 1 планируется изготавливать разборным из двух основных
узлов, из которых первый узел включает собственно кристаллизатор для формирования
корочки заготовки. Рабочая поверхность кристаллизатора, подвергаемая износу, изготав-
ливается из сплавов с высоким содержанием никеля и подлежит ремонту за счет нанесе-
ния защитных покрытий на основе никеля. Ремонт стенок опытных конструкций можно
организовать на ООО «Технологические системы защитных покрытий» (Москва,
Щербинка). Обсуждение этого вопроса в организации с руководством компании проведе-
но в 2019 г. после ознакомления с имеющимся у них оборудованием и технологиями.
Кристаллизатор типа № 1 представляет герметичную конструкцию, состоящую из 2-х
гильз с ребрами жесткости по периметру и рассчитанную на давление 0,6 – 1 МПа (6 -10
атм). Изначально конструкция вакуумируется, заправляется водой. Наличие встроенного
электронагревателя позволяет нагревать воду и стенки до рабочей температуры 150 – 180
0С как при испытании, так и перед разливкой стали, что в принципе невозможно в сущест-
вующих медных кристаллизаторах, как отечественного, так и зарубежного производства.
Кристаллизатор типа № 2, в основном слябовый, будет изготавливаться разборным из 4-х
основных частей (по две узкие и две широкие стенки). Рабочая поверхность стенок изгота-
вливается из сплавов с высоким содержанием никеля и представляет собой лист толщиной
5 – 7 мм, который закрепляется на опорной стенке, изготовленной из нержавеющей стали
с пазами шириной до 15 мм и глубиной до 5 -7 мм с целью организации каналов для охла-
ждающей воды. В конструкции предусмотрена достаточно высокая герметичность и про-
чность с целью исключения протекания охлаждающей воды при давлении 0,6 – 1 МПа. С
этой целью кромки листа из сплава никеля будут загнутыми наружу кристаллизатора для
герматичности контура. рабочая поверхность слябового кристаллизатора подвергается из-
носу и будет восстанавливаться за счет нанесения защитного покрытия на ООО «ТСЗП»
(Москва, Щербинка).
После изготовления цилиндрического кристаллизатора планируется изготовить для
испытания опытный слябовый кристаллизатор небольшого сечения (170 х 400 мм). В
дальнейшем планируется изготовить слябовый кристаллизатор большого поперечного
сечения (250 х 1850 мм) для Магнитогорского металлургического комбината, руководство
которого заинтересовано в организации ресурсосберегающего производства, расширении
сортамента разливаемых сталей и улучшении качества их поверхности (письмо прилага-
ется). При использовании перегретой воды с температурой 150 – 180 0С в кристаллизато-
ре типа № 2 давление в контуре будет достигать 0,6 – 1 МПа. Рабочая поверхность листа
дополнительно будет поджиматься к выступам на поверхности опорной стенки с помо-
щью потайных болтов, закручиваемых в металл стенки (предусмотрен также другой
вариант поджатия поверхности листа). После этого на рабочую поверхность наносится
защитное покрытие. В собранном виде конструкция испытывается при рабочей темпера-
туре и давлении 0,6 – 1 МПа и выдерживается не менее 24 часов с целью проверки герме-
тичности. Нагрев воды осуществляется в замкнутом контуре, оснащенном электронагре-
вателем, насосом и теплообменником. При испытании кристаллизатора в теплообменник
охлаждающая вода не подается. Как следует из приведенного описания слябовый криста-
ллизатор типа № 2 имеет достаточно простую конструкцию и высокую ремонтопригод-
ность в сравнении с существующими медными кристаллизаторами.
Использование на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) кристаллизаторов типа
№ 2 в комплексе с погружными стаканами, разработанными Стуловым В.В. (патент РФ
№ 2690314), опробованными и принятыми к внедрению на ОАО «Амурметалл», позволяет
за счет высокоэффективного перемешивания расплава в горизонтальной плоскости крис –
таллизатора повысить эффективность его тепловой работы на 10 – 12 %, увеличить ско –
рость кристаллизации в поверхностных слоях до 40 %, добиться более равномерного рас-
пределения вводимых легирующих элементов [Стулов В.В. и др. Разработка нового спосо-
ба разливки слябовых заготовок на МНЛЗ. Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН,
печивается за счет более высоких скоростей расплава до 0,6 – 0,8 м/с и коэффициентов
теплоотдачи в пристеночных слоях, приводящее к переохлаждению металла и увеличе –
нию скорости кристаллизации заготовки в поверхностном слое толщиной до 40 – 50 мм,
выравниванию структуры металла заготовки.
Изготовление кристаллизатора и его ремонтопригодность определяются, в первую
очередь, условиями его работы. Конструкция цилиндрического кристаллизатора предста-
вляет собой замкнутый испарительно – конденсационный контур тепловой трубы, то есть
предварительно отвакуумированная конструкция. Вакуум достигается с использованием
2 – х методов: 1) вакуумным насосом; 2) разогревом конструкции с находящимся в ней те-
плоносителем до температур, превышающим рабочие температуры на 30 – 40 0С и перио-
дическим удалением из контура воздуха.
одновременно удаляется из системы воздух при образовании паров теплоносителя и последующей разливкой стали.
К вопросу изготовления и ремонта никелевой стенки слябового кристаллизатора
В этом случае при охлаждении кристаллизатора перегретой водой с температурой 150-
180 0С герметичность необходима только для устранения утечки воды через уплотнения.
При полностью заполненном водой первом контуре циркуляции теплоносителя устраня-ется попадание в него воздуха. Слябовый кристаллизатор с тонкостенной никелевой ра –
бочей стенкой выполняется разборным для периодического нанесения никелевого защит-
ного покрытия. Тонкостенная рабочая стенка крепится к опорной стенке, изготовленной
из нержавеющей стали (один из вариантов: при помощи болтов с потайной головкой,
закручиваемых в ребра жесткости. В результате обеспечивается требуемая прочность
никелевой стенки при воздействии на нее, с одной стороны, давления охдаждающей
среды, а с другой стороны, давления стальной заготовки (фиг. 2 при описании заявки на
изобретение № 2019107435 от 15.03.2019 г., кристаллизатор для получения слябовых
заготовок).
Ремонт цилиндрического инновационного кристаллизатора
При ремонте цилиндрического инновационного кристаллизатора необходимо учитывать
следующие особенности:
заготовок из высоколегированных сталей и сплавов со сравнительно небольшим
объемом их производства (не более 30 – 50 тыс. т ∕год). При таких объемах производства
и стойкости новых защитных покрытий стенок до 200 – 300 тыс. т ∕год [Котельников А.Б.
и др. Новые материалы и технологии при создании и производстве кристаллизаторов
МНЛЗ с высоким ресурсом эксплуатации ∕ Сборник тезисов докладов международной
конфер. «Мировые тенденции развития технологии непрерывной разливки стали». ФГУП
«ЦНИИЧерМет им. И.П. Бардина». М. 15.12.2017. 48 с.] срок службы кристаллизатора
без ремонта может достигать 5 – 6 лет;
разливки в него высоколегированных сталей и сплавов предполагается целесообразным с
целью уменьшения затрат и извлечения заготовки в случае ее подвисания кристаллизатор
изготавливать из 2-х половин (рис. приводится при описании опытного кристаллизатора).
Указанная конструкция была испытана при разливке низкотемпературных сплавов и
алюминии и показала достаточную надежность в работе;
цилиндрический кристаллизатор (υр ≤ 0,5 – 0,7 м ∕мин), а именно на таких скоростях пред-
ставляется целесообразным выполнение разливки высоколегированной стали с целью
уменьшения градиентов температур ∆t между корочкой заготовки и стенкой кристаллиза-
тора, то для повышения технологичности изготовления конструкции и снижения ее стои-
мости внутреннюю рабочую стенку опытного кристаллизатора предпочтительно выпол –
нить стальной (вместо никелевой).
