При непрерывной разливке стали на МНЛЗ используются кристаллизаторы с медными стенками. Медь, имеющая высокую теплопроводность, обеспечивает быстрое образование корочки металла на поверхности образующегося слитка.

Вместе с тем, при движении слитка через кристаллизатор в зоне взаимодействия поверхностей образовавшегося слитка и медной стенки идет значительный абразивный износ меди, причем неравномерный на различных участках поверхности стенок. Наиболее подвержены износу боковые стенки. Это приводит к тому, что со временем нарушается исходная геометрия кристаллизатора.

После разливки определенного количества металла изношенные кристаллизаторы отправляют на ремонт, который заключается в механической обработке поверхности - острожке. Пройдя 4-8 циклов использования, медные стенки утилизируются. В связи с тем, что медь является дорогостоящим металлом, металлурги предпринимают меры для сокращения ее удельного расхода в расчете на тонну выплавленной стали путем повышения стойкости стенок. Это и использование износостойких марок медных сплавов (специальных видов бронз вроде БрХ1Цр, МН2.5КоКрХ и др.), и нанесение износостойких покрытий на поверхность стенок, и другие способы.

Однако такие способы обладают рядом существенных недостатков: теплопроводность таких сплавов ниже чем у меди и, кроме того, изготовление специальных сплавов весьма дорого и трудоемко; значительное число металлургических заводов не имеет возможности для самостоятельного нанесение износостойкого покрытия после острожки стенок, для этого они должны отправлять их сторонним организациям, что удорожает и увеличивает сроки ремонта, заставляя расширять парк кристаллизаторов.

Эффективным способом увеличения износостойкости является упрочнение металла, достигаемое в процессе его холодной деформации. Однако, при тех температурах, которые имеют медные стенки в процессе разливки (а это 300-350 оС) в меди происходит процесс рекристаллизации, т.е. укрупнение зерен. Крупные зерна имеют меньшую твердость, из-за чего металл разупрочняется.

Известно, что добавление в медь небольшого количества серебра (в пределах до 0,1%) увеличивает температуру начала рекристаллизации до 350-400 оС без снижения теплопроводности. Сочетание этих двух факторов приводит к тому, что холоднодеформированные медные стенки, изготовленные из меди легированной серебром (МС) имеют высокую износостойкость, которая практически не уменьшается в процессе эксплуатации.

Для изготовления стенок кристаллизаторов с высокой износостойкостью Санкт-Петербургская компания «Ферромет» освоила промышленное производство холоднокатаных плит из сплава МС и около 3-х лет поставляет их на предприятия черной металлургии.

Основные технические характеристики плит следующие:

* твердость 85-100 НВ, что достигается обжатием со степенью до 50%;
* температура рекристаллизации 350-400 оС;
* теплопроводность практически равна теплопроводности чистой меди.

На плиты разработаны технические условия ТУ 5.091-11692-99.

На сегодняшний день достигнуты следующие практические результаты:


на ОАО «Северсталь» средняя междуремонтная стойкость стенок слябовых кристаллизаторов составляет 204-216 плавок (объем плавки 355 т). Для сравнения – стойкость стенок из обычной меди 50-100 плавок;

на ОАО «НТМК» холоднокатаные стенки МС показали износостойкость в 1.5 раза выше стенок производства «Фест-Альпине», изготовленных из обычной меди;

на РУП «Белорусский металлургический завод» на сортовых кристаллизаторах была достигнута стойкость 700 плавок (объем плавки 105 т). Стойкость стенок, изготовленных из меди М3рЖ, составляла 450 плавок.

на ОАО "Мечел" стойкость стенок МС составила 320 плавок, при средней стойкости 120 плавок на обычной меди.

Достигнутые на сегодняшний день показатели стойкости демонстрируют, что стенки кристаллизаторов, изготовленные из холоднокатаной меди, легированной серебром, это наиболее дешевый и простой способ уменьшения удельного расхода дорогостоящей меди при разливке стали, а следовательно уменьшения затрат и увеличения экономической эффективности металлургического производства.