Машина непрерывного литья свинцовых слитков

Когда слышишь про машину непрерывного литья свинцовых слитков, многие сразу представляют себе просто разливочный конвейер. Но суть не в механизме подачи, а в управлении кристаллизацией. Если не чувствуешь этот баланс — температура металла, скорость охлаждения, даже влажность в цехе — получишь не слиток, а брак с внутренними раковинами. У нас в отрасли часто грешат на оборудование, когда проблема в настройках процесса. Сам через это прошел.

От чертежа к первой струе свинца: где теория отстает

Помню, когда только запускали линию на базе разработок от ООО Дэян Хунгуан Интеллектуальное Оборудование, в паспорте было все четко: температура литья 330-350°C, скорость вытягивания 0.8-1.2 м/мин. Но на практике при 340°C на поверхности слитка шла мелкая рябь, а при 330 — уже начинал подстывать край в кристаллизаторе. Пришлось буквально на ощупь искать точку: 327°C, но с предварительным подогревом медного кристаллизатора до 90°C. Это их инженеры потом в мануал внесли, после нашего отзыва.

Их сайт, https://www.dyhgzn.ru, позиционирует компанию как комплексное высокотехнологичное предприятие, и в чем-то это правда. Но любая, даже самая продвинутая машина непрерывного литья свинцовых слитков — лишь половина системы. Вторая половина — это люди у пульта, которые понимают, что свинец — металл капризный. Он не любит резких перепадов, и его чистота (скажем, наличие сурьмы или олова даже в следовых количествах) меняет всю картину кристаллизации.

Однажды был случай с поставкой чушек с другим составом. По паспорту — чистый свинец, а на деле где-то 0.3% сурьмы затесалось. Внешне слитки выходили нормальные, но при прокатке на готовой полосе пошли микротрещины. Долго искали причину, пока не сделали полный спектральный анализ. Вывод: машина непрерывного литья не волшебная, она не исправит исходное сырье. Теперь всегда требуем сертификат на каждую партию, даже от постоянного поставщика.

Вода: главный соавтор слитка

Если спросить, что важнее в системе охлаждения — расход или температура, многие скажут 'расход'. И ошибутся. Для свинца критична именно температура воды на входе в кристаллизатор. Допустим, летом вода в оборотном цикле нагревается до 28°C. При таком охлаждении зона кристаллизации растягивается, слиток становится более пластичным, но его внутренняя структура — крупнозернистой. Это потом аукнется при глубокой штамповке.

Мы пришли к необходимости установки чиллера для поддержания температуры воды на уровне 20±2°C. Это не было прописано в исходном проекте от Дэян Хунгуан, но их техподдержка согласилась с необходимостью и помогла с интеграцией. Вот это я называю комплексным подходом: продали не просто агрегат, а остались в контакте для решения реальных производственных задач.

Кстати, про сам кристаллизатор. Медный, с хромовым покрытием. Со временем на нем образуется налет — оксиды, легкие шлаки. Так вот, чистить его нужно не абразивом, а мягкой пастой, иначе повредишь покрытие, и теплоотдача станет неравномерной. Узнали мы это после того, как однажды получили слиток с продольной полосой разной твердости. Перебрали все настройки, а причина оказалась в царапине на стенке кристаллизатора, которую оставил слишком усердный слесарь.

Моменты, которых нет в инструкции

Скорость вытягивания. Казалось бы, чем выше, тем выше производительность. Но при скорости выше 1.5 м/мин для нашего сечения (сечение 100х100 мм) внутри слитка, в его сердцевине, не успевает сформироваться плотная структура. Получается, что внешняя корка твердая, а внутри — что-то вроде рыхлой губки. Это обнаруживается только при распиле или, что хуже, при дальнейшей переработке. Оптимальную скорость нашли эмпирически: 1.0 м/мин. При этом и производительность достойная, и качество стабильное.

Еще один нюанс — вибрация. Любая машина непрерывного литья свинцовых слитков стоит на фундаменте, но если рядом работает пресс или ковочный молот, микровибрация передается на кристаллизатор. Это приводит к образованию едва заметных волн на поверхности слитка — не брак, но эстетический дефект, а для некоторых заказчиков это важно. Пришлось делать дополнительную виброизоляцию плиты.

Когда автоматика бессильна: человеческий глаз и опыт

Современные линии, как те, что проектирует Дэян Хунгуан, напичканы датчиками и ПЛК. Они контролируют температуру, уровень в печи, скорость. Но они не видят цвет струи металла при выходе из промежуточного ковша. А опытный мастер по оттенку (от ярко-серебристого до матово-синеватого) может определить и перегрев, и начало окисления. Поэтому мы никогда не переходим на полностью безлюдный режим. Всегда должен быть человек, который просто смотрит.

Был период, когда пытались привязать промышленную камеру с анализом изображения для этого. Но алгоритмы путались при изменении освещения в цехе. Отказались. Иногда старый метод — лучший метод.

Сбои в работе часто начинаются с мелочей. Например, с износа графитового наконечника в стопоре промежуточного ковша. Он изнашивается неравномерно, и струя свинца теряет симметрию. Это сразу видно, но датчик расхода металла этого не фиксирует. Приходится по графику менять, не дожидаясь полного выхода из строя. Наработали свой регламент — раз в 72 часа работы, независимо от состояния.

От слитка к продукту: где проверяется качество литья

Главный критерий для нас — не внешний вид слитка, а его поведение на следующем переделе, обычно на прокатном стане. Слиток должен быть однородным по твердости по всему сечению. Проверяем это старым способом — замером Бринелля на распиле контрольного слитка раз в смену. Если видим разброс больше 5 единиц — ищем причину: либо в охлаждении, либо в скорости.

Именно здесь, на стадии прокатки, видна вся ценность стабильного процесса непрерывного литья. Неоднородный слиток приводит к разнице в деформации при прокатке, полоса уходит в сторону, увеличивается обрезь. Потери на этом этапе могут съесть всю прибыль от высокой скорости литья. Поэтому мы всегда жертвуем немного скоростью в пользу предсказуемости и однородности.

Сотрудничество с такой компанией, как ООО Дэян Хунгуан Интеллектуальное Оборудование, хорошо тем, что они понимают эту связку 'литье-прокатка'. Они не просто продают машину, они спрашивают про дальнейший процесс. И их оборудование часто имеет запас по регулировкам, что позволяет подстроить его под конкретный конечный продукт — будь то аккумуляторные решетки или кабельная оболочка.

Вместо заключения: мысль вслух о будущем процесса

Сейчас много говорят про цифровизацию и 'индустрию 4.0'. Применительно к нашей машине непрерывного литья свинцовых слитков я вижу потенциал не в тотальной автоматизации, а в системе сбора данных. Если бы все параметры за десять лет работы — температура, влажность, состав шихты, скорость — лежали в единой базе, можно было бы обучить модель предсказывать качество слитка. Не заменять оператора, а помогать ему принимать решение.

Возможно, следующий шаг с компаниями-разработчиками — это создание таких открытых систем, куда можно загружать свои производственные данные и получать аналитику. Пока же главный 'большой данные' — это записная книжка мастера смены, испачканная свинцовой пылью. И в ней, между прочим, ответы на большинство вопросов.

В итоге, хоть техника и шагнула далеко вперед, суть работы на машине непрерывного литья осталась прежней: это постоянный диалог с металлом. Ты смотришь на него, пробуешь настройку, смотришь на результат, снова корректируешь. И так по кругу. Оборудование от Дэян Хунгуан дает возможность вести этот диалог, а не вещает монолог. А это, на мой взгляд, и есть признак хорошей инженерной мысли.