К МНЛЗ с неподвижным кристаллизатором относят горизонтальные машины. Это самые компактные машины для отливки заготовок сечением от 20 до 360 мм. Технологические особенности таких машин позволяют отливать заготовки круглого или квадратного сечения. Число ручьёв составляет от 1 до 3. Поэтому горизонтальные МНЛЗ имеют небольшую производительность, около 200 тыс. т/год. Такие МНЛЗ идеально подходят при строительстве небольших мини-заводов и при реконструкции существующих электросталеплавильных цехов небольшой производительности.
Принцип действия машины следующий. Жидкий металл из сталеразливочного ковша через шиберный затвор попадает в металлоприёмник, ёмкость которого колеблется в широких пределах от 1 до 50 тонн. В металлоприёмник очень плотно вставлен металлопровод, изготовленный из огнеупорного материала. За металлопроводом расположено огнеупорное разделительное кольцо, которое предотвращает замерзание металла в металлопроводе и формирует начальное положение фронта затвердевания. Разделительное кольцо жёстко вставлено в кристаллизатор, в котором формируется слиток. Температура стенок кристаллизатора доходит до 400-500 °С.
Особенность движения слитка в кристаллизаторе состоит в периодичности вытягивания слитка тянущими валками. Обычно используется простой режим вытягивания: «вытягивание – остановка». Иногда применяются сложные варианты: «вытягивание – обратный ход – остановка». Частота вытягивания составляет около 100-200 мин -1 . Чем выше частота и меньше длина шага вытягивания, тем меньше глубина трещин на поверхности заготовок. На выходе из кристаллизатора слиток имеет жидкую сердцевину.
Окончательное затвердевание металла происходит в зоне вторичного охлаждения. Вторым по ответственности и важности деталей после разделительного кольца является механизм вытягивания (например, тянущие ролики). Высокая точность параметров вытягивания необходима для уменьшения глубины поверхностных дефектов, поэтому механизму вытягивания уделяют много внимания.
После механизма вытягивания затвердевший металл попадает в зону резки слитка на отдельные заготовки.
Преимущества горизонтальных МНЛЗ по сравнению с МНЛЗ с колеблющимся кристаллизатором:
- промежуточный ковш и кристаллизатор плотно прилегают друг к другу (через разливочный стакан и разделительное кольцо). Это устраняет возможность вторичного окисления, уменьшает потери теплоты и устраняет подповерхностные включения в связи с отсутствием необходимости наведения шлакообразующих смесей;
- отсутствие изгиба слитка позволяет разливать качественные стали, склонные к трещинообразованию;
- повышенное ферростатическое давление в зоне кристаллизатора, что облегчает теплообмен и сокращает длину кристаллизатора;
- низкое ферростатическое давление в зоне вторичного охлаждения, которое устраняет проблемы, связанные с выпучиванием;
- малая высота машины и меньшие размеры производственной площадки, меньшая численность обслуживающего персонала, меньшее число механизмов и узлов, более простая система охлаждения.
Недостатки горизонтальных МНЛЗ:
- малая производительность;
- для создания искусственного мениска жидкого металла используется огнеупорное разделительное кольцо, которое имеет высокую стоимость и пока недостаточно высокий ресурс работы;
- кристаллизатор подвергается повышенному износу;
- устройство вытягивания заготовки, которое должно обеспечивать высокую точность режимов вытягивания, является сложным в техническом отношении агрегатом;
- процесс горизонтальной разливки сложен в обслуживании.
Предложения по совершенствованию работы горизонтальных МНЛЗ:
- установка в кристаллизаторе и зоне вторичного охлаждения блоков электромагнитного перемешивания жидкой части металла для устранения таких недостатков, как асимметричность кристаллической структуры, усадочная пористость, осевая ликвация (для справки: ликвация – это неоднородность химического состава сплава, возникающая при кристаллизации), несимметричное расположение неметаллических включений по сечению слитка;
- усиление охлаждения верхней грани заготовки в зоне вторичного охлаждения для ликвидации асимметричности кристаллической структуры;
- обеспечение возможности всплытия неметаллических включений в промежуточном ковше, а также перелив жидкой стали из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш в среде защитных газов.
