КОНСТРУКЦИЯ ДВУХРУЧЬЕВОГО КОВША С КАМЕРАМИ ДЛЯ ПЛАЗМЕННОГО ПОДОГРЕВА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный научныйо- исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина» (ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина»), г.Москва

2 НАЗНАЧЕНИЕ ПЛАЗМЕННОГО ПОДОГРЕВА СТАЛИ В ПРОМЕЖУТОЧНОМ КОВШЕ МНЛЗ. Предлагаемая конструкция промежуточного ковша предполагает его использование в составе установки плазменного подогрева стали при непрерывной разливке. Назначение плазменного подогрева, прежде всего, состоит в поддержании постоянной температуры металла на выходе из промежуточного ковша независимо от объема металла в нем. В самом общем случае распределение температуры по объему ковша неоднородно и непостоянно во времени. Повышенный перегрев металла над температурой ликвидуса способствует увеличению трещин о чувствительности заготовок, развитию столбчатой структуры слитка и таких дефектов макроструктуры, как осевая ликвация и центральная пористость. Кроме того, чрезмерно высокая температура разливаемого металла может привести к прорывам НЛЗ по трещинам. При повышенном перегреве металла в промковше требуется снижение скоростей вытягивания НЛЗ. Использование плазменного подогрева в промежуточном ковше, позволит повысить качество непрерывно-литой заготовки за счет снижения перегрева металла над температурой ликвидус, уменьшения центральной химической и структурной неоднородности заготовок, получения мелкокристаллической равновесности кристаллов во всем объеме слитка. 2

3 ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина» в гг. совместно с ООО «АГНИ- К», ОАО «ММК» др. реализованы мероприятия по созданию опытно- промышленного оборудования и оснастки установки плазменного подогрева стали (УППС) применительно к условиям ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». В соответствии с согласованным с ОАО «ММК» проектом был подготовлен промежуточный ковш с плазменным подогревом, предназначенный для непрерывной разливки экспериментальных плавок. На МНЛЗ-4 в кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» 3 ноября 2011 г. впервые в РФ были успешно проведены опытно-промышленные испытания нового оборудования УППС. Рис. 2 Общий вид рабочей площадки МНЛЗ-4 3

Функциональная схема установки плазменного подогрева стали Сила тока, А Падение напряжения от катодного плазмотрона до анодного, В 350 Охлаждающая жидкость техническая вода из чистого оборотного цикла Расход воды, м³/ч 36 Давление воды на входе в плазмотроны, МПа 1,5 Рабочий газ аргон (магистральный ) Чистота аргона I-й сорт ГОСТ Объёмная доля аргона, не менее, % 99,987 Расход аргона, не более, н. м³/ч 40 Давление аргона, МПа 0,6 Основные технические характеристики УППС 1 - промежуточный ковш; 2 - перегородка; 3 - камера подогрева; 4 - плазмотрон; 5 - компьютер; 6 - источник питания; 7 - блок газовый; 8 - блок охлаждения; 9 - термопара. 4

5 Прогрев промежуточного ковша перед разливкой на МНЛЗ

При создании настоящего изобретения исходили из положения, что металл должен не только нагреться в камере нагрева, но и выпускаться из промежуточного ковша в кристаллизатор с минимальными отклонениями по температуре в течение всего времени разливки плавки. Д ля поддержания стабильной оптимальной температуры на выпуске металла из промежуточного ковша, его конструкция должна обеспечивать достаточно высокий уровень перемешивания металла для обеспечения минимального градиента температуры металла, как в камере нагрева, так и в разливочном отсеке. Технический результат, достигаемый предложенной конструкцией двухручьевого ковша с камерами для плазменного подогрева жидкого металла, заключается в том, что переливные каналы расположенные в перегородке камеры подогрева и приемного отсека и в перегородке камеры подогрева и разливочного отсека, выполнены определенного вида при определенном соотношении общих площадей поперечного сечения каналов, обеспечивая интенсивный массо -и теплообмен, способствует равномерному распределению температуры металла в камере нагрева и разливочном отсеках промежуточного ковша, что приводит к повышению качества непрерывно-литой заготовки.

7 Основные системы установки плазменного нагрева (УППС): - центральный пульт управления с компьютером; - механическая система для установки плазмотронов в ковше и система управления; - два плазмотрона; - источник питания для плазмотронов; - система электроснабжения; - система охлаждения плазмотронов; - система газоснабжения; - система контроля и сигнализации; - измерительная и регулирующая аппаратура; - запасные детали (сменные электроды) - система непрерывного измерения температуры стали в промковше.

Промежуточный ковш с установкой плазменного подогрева стали в работе Консоль с плазмотроном Камера подогрева 8

9 Плазменный подогрев металла в промежуточном ковше

Запись процесса плазменного подогрева стали в промежуточном ковше При мощности нагрева 400 к Вт и производительности МЛНЗ 5 тонн стали в минуту величина подогрева стали в промежуточном ковше составила 5-6° С, что позволило стабилизировать температуру стали. 10

11 Предложение к внедрению на металлургических предприятиях. Предлагается создать и освоить установку плазменного подогрева стали (УППС) в промежуточном ковше МНЛЗ для условий конкретного предприятия. Характер выполнения проекта - технико-экономическое обоснование установки, проектирование, изготовление, испытания, поставка, монтаж, наладка оборудования, подготовка технической и технологической документации, ввод установки в эксплуатацию и обучение персонала цеха. Цель проекта – повышение качества непрерывнолитой заготовки за счет снижения перегрева металла над температурой ликвидуса, уменьшение центральной химической структурной неоднородности непрерывнолитых заготовок. Для этих целей предлагается использовать плазмотроны специальной конструкции общей мощностью до 4 МВт и промежуточный ковш запатентованной конструкции (патент РФ ). 11

12 Процесс нагрева контролируется компьютером по разработанной программе. Программа устанавливает требуемые скорости нагрева металла, расход газа, воды, производит запуск плазмотронов и повышает мощность нагрева до номинальной. Во время работы производится подержание номинальных значений технологических параметров, регистрация, обработка и накопление их в компьютере. Ориентировочная стоимость договора на реализацию проекта составит (без учета НДС) млн. руб. в зависимости от конкретных условий предприятия-заказчика. Ориентировочная продолжительность пуска и освоения УППС составит 18 месяцев с момента поставки основного технологического оборудования. Для обслуживания установки необходимо дополнительно предусмотреть увеличение штата персонала цеха на 2 человека в смену. По результатам предварительного расчета экономической эффективности срок окупаемости ориентировочно 18 месяцев.

13 Контакты: Вед. научный. сотрудник ИКС ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина» Юрий Алексеевич Пак тел/факс: +7(499) Моб.: +7(903)