ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА НЕПРЕРЫВНО-ЛИТЫХ СЛЯБОВ НА КОМБИНАТЕ "АЗОВСТАЛЬ"

В 197V г. на "Азовстали" начал работать комплекс конвертерного цеха с двумя 350т конвертерами и тремя двухручьевыми МНЛЗ криволинейного типа конструкции ПО "Урал маш".

Основная масса непрерывнолитых слябов предназначалась для прокатки на толстолистовом стане на листы толщиной до 150 мм. Требования, предъявляемые к качеству металлопроката расширенного марочного и размерного сортамента из непрерывнолитых заготовок, ставили комплексную задачу по совершенствованию технологического процесса разливки, конструкционным доработкам отдельных узлов и механизмов МНЛЗ, обеспечивающих возможность производства листов и плит толщиной до 150 мм.

Для решения вопросов качества поверхности авторы на основе проведенных исследовательских работ в корне пересмотрели основные положения температурноскоростного режима разливки стали и режима вторичного охлаждения сляба. Традиционный роликофорсуночный способ вторичного охлаждения по своим теплотехническим характеристикам и конструктивным решениям не мог обеспечить гарантированно высокое качество поверхности непрерывнолитых слябов и требовалось разработать принципиально новый способ.

При разработке новой системы вторичного охлаждения предпочтение было отдано водовоздушной системе, к которой предъявлялись следующие требования: возможность регулирования интенсивности охлаждения в широких пределах за счет изменения соотношения расхода воды и воздуха; использование^ для охлаждения всей ширины межроликового пространства для снижения термоциклирования его поверхности; стабильность параметров охлаждения при разливке большими сериями; надежность и устойчивость работы системы в широком диапазоне расходов охладителя, технологическая гибкость режимов вторичного охлаждения; низкая металлоемкость и трудоемкость изготовления, простота в настройке и эксплуатации.

В процессе проектирования и исследований были разработаны генератор для производства водовоздушной смеси, устройство ее подачи к форсункам и специальные форсунки с площадью выходного сечения около 25 мм2, углом раскрытия факела орошения до 160 °С, с расходом воздуха 7—15 и воды 0,2—0,45 м3/ч. Это позволило получить стабильные значения плотности орошения, коэффициентов теплоотдачи и дисперсности капель при сравнительно низком расходе воды и воздуха.

Разработанная система водовоздушного охлаждения позволила освоить технологию разливки до 70 марок стали с высоким качеством поверхности. В результате улучшения качества поверхности непрерывнолитых слябов увеличился выход годного листового проката на 1,3—8,6 % в зависимости от марок стали, что позволило полностью отказаться от зачистки слябов в потоке на машине огневой зачистки.

Разработана и внедрена технология разливки стали на МНЛЗ с использованием защиты струи металла от вторичного окисления с помощью огнеупорной трубы и аргона на участках сталеразливочный ковш— промежуточный, промежуточный ковш — кристаллизатор. Для установки защитной трубы разработан и изготовлен механизм, имеющий три степени свободы при перемещении, который позволяет без особого труда производить установку и замену трубы в процессе разливки. В полость трубы через коллектор дополнительно подается аргон.

На участке промежуточный ковш — кристаллизатор по месту сочленения разливочного стакана с погружным производится подача аргона через кольцевой коллектор. Зеркало металла в промежуточном ковше и кристаллизаторе покрывается шлакообразующей смесью системы СаО—Si02—А1203. Защита металла от вторичного окисления позволяет снизить угар алюминия до 70 %, титана 4050%, содержание кислорода в металле с 0, 0050,012 до 0,002 %, азота с 0, 00120,0030 до 0,0015 %, количество оксидных неметаллических включений в 2 раза.

Крупногабаритный непрерывнолитой сляб формируется в условиях весьма развитой протяженности жидкой фазы, достигающей десятков метров, интенсивного развития конвективных потоков, влияющих на структуру и химическую неоднородность.

Проведенные комплексные исследования процессов структурообразования слябов с помощью методов' физического и математического моделирования, ввода радиоактивных изотопов, измерения температурных полей в жидкой и твердой фазах позволили создать технологию разливки стали в крупногабаритные слябы сечением 300x1850 мм. Это обеспечило снижение осевой ликвации слябов, уменьшение в 1,5—2,0 раза количества внутренних трещин и расширило зону равноосных кристаллов. Освоение разработанной технологии позволило уменьшить расходный коэффициент металла при производстве плит, увеличить кратность раскатов в листопрокатных цехах, снизить коэффициент фабрикации и получить экономию металла до 1,5%, увеличить до толщины 100 мм размерный сортамент плит, прокатываемых из непрерывнолитых слябов. Выход годного проката доведен до 94%.

Дальнейшая необходимость усовершенствования технологии, направленной на снижение структурной и химической неоднородности сляба, встала перед комбинатом в связи с началом производства толстолистового проката и плит толщиной более 100 мм с высокими требованиями по сплошности и механическим свойствам в zнаправлении.

Проведенный комплекс исследований позволил разработать технологию разливки стали на МНЛЗ с вводом в кристаллизатор стальной ленты.

Исследование макроструктуры непрерывнолитого металла с вводом ленты показало уменьшение осевой химической неоднородности со 2го до 0,5го баллов. Обращает на себя внимание увеличение на 40—60 % протяженности зоны равноосных кристаллов и разориентированных дендритов как по малому, так и по большому радиусам.

Изучение распределения S, Р, С и Мп по толщине сляба показало значительное снижение ликвации этих элементов в осевой зоне при вводе стальной ленты.

Модифицирование металла химически активными элементами способствует повышению качества металлопродукции. Однако существующие способы их ввода в металл (продувка газопорошковой смесью в сталеразливочных ковшах, подача кускообразных материалов при выпуске из сталеразливочных агрегатов и ряд других) не обеспечивают высокой степени усвоения (2—6 %). Разработанная комбинатом технология модифицирования и микролегирования стали позволяет повысить степень усвоения ЩЗМ и РЗМ до 20—25 %, титана до 75 % и получить их заданное остаточное содержание в слябе при равномерном их распределении.

Исследование качества литого металла и катаной металлопродукции показало, что обработка стали силикокальцием, РЗМ, ЩЗМ и т.д. обеспечивает снижение ликвации серы за счет ее более равномерного распределения; уменьшение структурной неоднородности сляба; увеличение ударной вязкости в 1,5—1,8 раза; снижение на 20 % порога хладноломкости; уменьшение коэффициента анизотропии механических свойств.

Проблема производства толстых плит с высокими механическими свойствами по толщине поставила перед специалистами комбината и еще одну задачу — получение заготовки с низкими содержаниями газов и неметаллических включений. Традиционные способы рафинирования (вакуумирование, продувка аргоном и ряд других) проводились в стальковшах. Дальнейший контакт металла с футеровкой стальковша и промковша с кислородом атмосферы снижал их эффективность.

На комбинате была разработана конструкция промежуточного ковша, позволяющая проводить рафинирование металла в процессе разливки за счет его обработки аргоном с расходом 30—50 м3/ч. Для повышения эффективности рафинирования была увеличена вместимость промежуточного ковша с 23 до 43 т.

Применение технологии рафинирования позволяет значительно снизить содержание водорода и кислорода. Степень их удаления колеблется соответственно 27—45 и 24—54 %. Результаты подсчета общего количества неметаллических включений на автоматическом анализаторе и их оценка металлографическим методом показали снижение в 1,51,8 раза их количества и в 2,5 раза размера.