Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА НЕПРЕРЫВНО-ЛИТЫХ СЛЯБОВ НА КОМБИНАТЕ "АЗОВСТАЛЬ"

Исследована новая водовоздушная система вторичного охлаждения сляба. Разработаны генератор для производства водовоздушной смеси, устройство ее подачи к форсункам и специальные форсунки. Разработана и внедрена технология разливки стали на МНЛЗ с использованием защиты струи металла от вторичного окисления. На комбинате щАзовстальщ выполнен комплекс работ, направленных на улучшение качества непрерывнолитых слябов. На основании полученных результатов разработана комплексная технология их производства, предусматривающая рациональный режим вторичного охлаждения, защиту металла от вторичного окисления, рафинирование, микролегирование металла и комплекс мер воздействия на кристаллизующийся слиток

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.