РАЗВИТИЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ В РОССИИ И СНГ

Согласно имеющимся прогнозам объемов метал лопотребления, к началу нового века производство стали в России может составить 71—78 млн*т, в СНГ 115—125 млн.т, в том числе на Украине 35 млн.т, в Казахстане 6млн.т.

Предполагается, что в России из общего объема выпускаемой стали 15% будет легированной, 13 % низколегированной и остальное — углеродистой. Среди легированных сталей ожидается, что доля различных групп марок стали составит, %:

Следует отметить, что 50—52% стали прогнозируется направлять на производство листового проката.

По территории России производство стали будет сосредоточено в традиционных металлургических регионах. Около половины (34 млн.т) прогнозируется выпускать на Урале, 12 млн.т в Северном экономическом районе, около 11 млн.т в Западной Сибири, более 10,5 млн.т в ЦентральноЧерноземном экономическом районе, 3,7 млн.т в Поволжском экономическом районе, 1,4млн.т в ВолгоВятском, 1,1 млн.т в СевероЗападном, 1,25млн.т в СевероКавказском и 1,75 млн.т в Дальневосточном экономическом районе.

Доля непрерывной разливки составит в начале века 60—70 % по сравнению с 23 % в 1990 г. Таким образом, предусматривается значительное повышение количества непрерывнолитого металла, что обусловливает необходимость усовершенствования действующих и создания новых установок непрерывной разливки стали.

Поэтому развитие непрерывной разливки должно проводиться по указанным далее направлениям.

1. Совершенствование технологии и оборудования на базе действующих установок включает применение оптимальных режимов внепечной обработки, обеспечивающих предельно низкие содержания вредных примесей (< 0,005 %), перевод тугоплавких неметаллических включений в легкоплавкие, отклонение от заданной температуры не выше ±5°С; дополнительное рафинирование металла в промежуточном ковше путем оптимизации гидропотоков, применения перегородок и фильтров, продувки металла инертным газом; применение в промежуточных ковшах и кристаллизаторах экологически чистых шлакообразующих смесей, обеспечивающих кроме выполнения основных функций ассимиляцию всплывающих неметаллических включений; применение электромагнитного перемешивания металла в кристаллизаторе и зоне вторичного охлаждения (ЗВО); горячий ("теплый") посад литых заготовок в нагревательные печи прокатных станов; применение блочных (жесткосочлененных) систем кристаллизатор — нулевая сюеция ЗВО; экспрессный контроль положения основных технологических узлов оборудования относительно технологической оси установки, в том числе в процессе разливки; контроль возникновения разрыва оболочки слитка в кристаллизаторе; применение кристаллизаторов с межремонтной стойкостью более 1000 плавок; применение огнеупорных изделий с повышенной износостойкостью; разработка и внедрение системы управления качеством и принципов стандартной технологии, позволяющих вести контроль качества по входным технологическим параметрам, ликвидировать контроль макроструктуры и зачистку поверхности литых заготовок.

Особое место занимает производство сортового проката ответственного назначения из заготовок малых сечений. Разработанная и внедренная технология подготовки металла и непрерывной разливки в кристаллизаторы малых сечений позволяет отказаться от сооружения тяжелых металлоемких установок, ликвидировать стадию передела блюмов на сортовую заготовку, значительно снизить энергозатраты и улучшить экологическую обстановку.

Определенное количество мартеновских печей останется в ряду действующих сталеплавильных агрегатов после 2000 г. Поэтому особенно остро проявляются проблемы реконструкции разливочных пролетов с заменой традиционного метода разливки в изложницы разливкой на УНРС. При этом рассматриваются возможности размещения не только криволинейных, но также горизонтальных, наклоннокриволинейных и других типов установок. Повышенное внимание уделяется вопросам подготовки металла к разливке — применяются установки внепечной обработки металла. Такие установки необходимы для обеспечения требуемой производительности УНРС и высокого качества заготовок.

2. Разработка технологии и создание промышленных установок для реализации новых процессов непрерывной разливки включает производство тонких слябов и лент; создание литейнопрокатных модулей в сочетании с мобильными сталеплавильными агрегатами и соответствующей внепечной обработкой; разливку в кристаллизатор под давлением.

При производстве тонких слябов наиболее перспективным является процесс непрерывной разливки слябов толщиной 70—80 мм с последующим обжатием сляба с жидкой фазой в ЗВО.

Методами математического моделирования была разработана и предложена схема интенсивного обжатия (с деформациями > 0,2—0,3 %), при которой исключено образование внутренних трещин по граням незатвердевшего сляба. Это достигается за счет определенного профилирования обжимающих валков в ЗВО.

При отливке тонких слябов распределение температур по сечению сляба в очень сильной степени зависит от скорости разливки, которая не всегда может поддерживаться в заданных стабильных пределах. Поэтому большое значение имеет автоматическое регулирование режима вторичного охлаждения с применение

м не только водовоздушного охлаждения, но и экранирование сляба специальными теплозащитными экранами. Для комплексного управления температурным режимом отливаемого сляба разработаны математические модели и • программы.

Успешно проведены опытные работы по отливке стальной полосы толщиной 2—5 мм и шириной 300 мм. Быд использован принцип заливки металла в полость, образующуюся между двумя бесконечными лентами. В месте подвода металла ленты образовывали замкнутый овальный (чечевицеобразный) профиль, а затем постепенно полость переходила в плоский профиль. Толщина отливаемой полосы регулировалась скоростью разливки.

Разработан и опробован на Белорусском металлургическом заводе новый способ разливки под давлением. Впервые решена проблема соединения кристаллизатора с промежуточным ковшом, что позволяет принципиально по иному подойти к роли и конструкции дозирующих устройств. При этом происходит выравнивание линейных и массовых скоростей по всему тракту металлоподачи и в кристаллизаторе. Система позволяет обеспечить получение высокого качества поверхности и макроструктуры.

3. Разработка методов, коренным образом меняющих характер затвердевания литой заготовки, а следовательно, и технологии непрерывной разливки заключается в следующем.

Проведен большой объем работ по активному воздействию на затвердевание непрерывнолитой заготовки (как слябов, так и блюмов). Необходимо отметить ввод в жидкую фазу различных видов инокуляторов в виде дроби, сечки или порошков. Были разработаны надежные методы ввода инокуляторов с использованием совместного воздействия магнитных и электрических полей. Несмотря на положительные результаты по влиянию ввода инокуляторов на макроструктуру литой заготовки, способ пока не нашел широкого использования изза удорожания стоимости заготовки, а в отдельных случаях ее загрязнения оксидными включениями.

Опробован также способ ввода в жидкую фазу порошкообразного материала, который получали из разливаемого металла за счет частичного его распыления нейтральным газом. Эффективность воздействия на затвердевание была ниже, чем в первом случае, и положительный эффект проявлялся лишь при отливке крупных кузнечных заготовок диаметром 500—600 мм.

В промышленных масштабах испытывался способ воздействия на затвердевание так называемых нерасходуемых холодильников — водоохлаждаемых медных блоков, вводимых во внутреннюю полость кристаллизаторов. Длительное время велись работы по разливке распыленного металла с прохождением капель через жидкие охлаждающие среды, что позволило почти на два

порядка повысить скорость затвердевания. в Интересные результаты по влиянию на качество макроструктуры заготовок были получены при совместном наведении на кристаллизующийся металл магнитных и электрических полей.

Хотя методы физических воздействий на затвердевающий непрерывный слиток до настоящего времени не нашли по тем или иным причинам широкого применения, они находятся в активе научноисследовательских работ и могут быть возобновлены. Это может иметь решающее значение для существующих качественных сдвигов в развитии установок и технологии непрерывной разливки стали.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 3, Москва 1994