Непрерывный процесс слиткообразования, называемый также непрерывным литьем или непрерывной разливкой,— одно из самых крупных достижений металлургии второй половины XX века.

Сначала этот процесс применяли для алюминия и его сплавов, затем для меди и позднее для стали. Сейчас можно считать, что разливка металла в изложницы при массовом производстве слитков одного размера устарела и во всех случаях должна быть заменена непрерывным литьем. Это справедливо как для цветных металлов, так и для стали от малоуглеродистой (кипящей) до самой высоколегированной.

Преимущества непрерывного литья не только в сокращении цикла металлургического производства. Главным является повышение качества отливок в связи с высокой степенью их однородности, что, с одной стороны, позволяет уменьшить технологические отходы при последующей обработке давлением, а с другой — уменьшить разброс технологических параметров.

Непрерывная разливка стали

Непрерывная разливка стали схематически показана на рис. 145. Из разливочного ковша 1 сталь поступает через промежуточное устройство 2 в вертикальный кристаллизатор 3, охлаждаемый водой. Перед заливкой металла в кристаллизатор вводят затравку, образующую дно кристаллизатора. Затравка — это металлическая плита, верхняя часть которой делается в форме «ласточкина хвоста» для лучшего сцепления со слитком. Жидкий металл на затравке начинает кристаллизоваться. Когда металл в кристаллизаторе достигнет определенного уровня, включают механизм вытягивания, затравка вместе с формирующимся слитком опускается вниз и вытягивается из кристаллизатора. В это время сверху с определенной скоростью в кристаллизатор снова подают жидкий металл. Из кристаллизатора слиток выходит с жидкой сердцевиной и поступает в зону 4 вторичного охлаждения, которое производится мелкими брызгами воды. Слиток продвигается вниз благодаря системе вытягивающих роликов 5, с помощью газового резака 6 автоматически режется на слитки определенной длины и поступает на конвейер без остановки процесса разливки.

Большой интерес представляет более усовершенствованный процесс непрерывного литья на Новолипецком металлургическом заводе, названный «плавкой на плавку». В этом случае литье стали из следующего ковша в этот же кристаллизатор начинается без перерыва по окончании литья из предыдущего ковша, т. е. слиток отливается как бы неограниченной длины. Применение этого процесса дало возможность существенно уменьшить потери времени на вспомогательные операции и благодаря этому повысить производительность непрерывнолитейных машин.

Для непрерывного литья стали сначала применяли машины вертикального типа с высотой жидкой фазы порядка 15—25 м, что требовало сооружения глубоких колодцев или зданий башенного типа. Этот недостаток удалось устранить, расположив зоны кристаллизации по дуге окружности с последующим выпрямлением слитка при выходе его на горизонтальную плоскость. Предложение о создании такой машины для непрерывного литья слябов и блюмов было сделано ВНИИметмашем и Уралмашзаводом на основе экспериментальных исследований этого метода литья, произведенных Украинским институтом металлов. Первая наиболее крупная в мировой практике машина этой системы была создана во ВНПИметмаше под руководством Н. В. Молочникова, А. А. Целикова, А. М. Ротенберга и пущена в 1965 г. на Руставском металлургическом заводе. На ней успешно было освоено литье слябов шириной 900 мм и толщиной 180 мм в два ручья из ковша вместимостью 200 т. Эта машина показала ряд преимуществ по сравнению с машинами вертикального типа. Она позволила увеличить зону кристаллизации, а следовательно, и скорость выхода слитка и довести ее до 1,1—1,2 м/мин (для крупных сечений 900×180 мм), которая была в то время рекордной. Машина обеспечивает лучшее качество слитка благодаря выходу его по дуге окружности. Расположение ковша на более низкой разливочной площадке и выход слитка на горизонтальный рольганг, находящийся на уровне пола, улучшают условия обслуживания.

В последнее время все машины для непрерывного литья слябов и блюмов выполняют с зоной кристаллизации, расположенной по дуге, с последующим выпрямлением слитка на горизонтальной плоскости. Четыре машины этого типа установлены и пущены в новом конвертерном цехе Новолипецкого металлургического завода. На них освоено литье слябов в два ручья шириной до 1800 мм и толщиной до 250 мм из ковша вместимостью 350 т.

Новые машины для непрерывного литья должны характеризоваться еще более высокой производительностью, основанной на усовершенствовании методов охлаждения и кристаллизации. Для улучшения качества слитка деформация его изгиба при выпрямлении должна происходить по возможности дальше от кристаллизатора. В связи с этим следует предпочесть машины радиального типа по сравнению с криволинейными. Одновременно с этим представляется целесообразным радиус зоны кристаллизации выбирать возможно большим, равным примерно 40—60 толщинам сляба, чтобы деформация при выпрямлении в меньшей степени затрагивала жидкую фазу (рис. 146). При этих условиях скорость выхода слябов из машины при толщинах около 200—250 мм может быть доведена до 1,5—1,8 м/мин.

Схема современной машины для непрерывного литья слябов

Большой интерес представляет метод непрерывного литья пустотелых слитков, получение которых до настоящего времени представляло значительные трудности. Для осуществления этого процесса была создана специальная машина, на которой освоено непрерывное литье полых заготовок диаметром 270/90 мм из углеродистых и высоколегированных сталей.

Заготовки имеют хорошие наружную и внутреннюю поверхности, а ликвационная зона и усадочная рыхлость рассредоточены внутри стенки гильзы вдали от се поверхности.
Благодаря этой особенности непрерывнолитых пустотелых заготовок качество внутренней поверхности труб, полученных из этих заготовок, более высокое по сравнению с качеством труб, прокатанных из прошитых заготовок.

Это достоинство непрерывнолитых пустотелых заготовок было подтверждено экспериментальными исследованиями при прокатке труб из пустотелых слитков, полученных на машине ВНИИметмаша из стали 11 различных марок, начиная от стали 35 и кончая 38НЗМФА, на Никопольском южнотрубном и Таганрогском металлургических заводах.