Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ВНЕДРЕНИЕ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ В СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

На ПО Чепецкий механический завод создана база для производства порошковой проволоки диаметром 8—16 мм с различными наполнителями и изготовления трайбаппаратов. Институтом новой металлургической технологии ЦНИИчермета разработаны составы наполнителей порошковой проволоки и с положительным эффектом в условиях Череповецкого металлургического комбината внедрен технологический процесс внепечной обработки стали 22ГЮ . калыщйалюминиевой порошковой проволокойобеспечивший повышение качества обсадных труб и экологичность технологии.

Внепечная обработка металла в ковшах порошковой проволокой является наиболее, эффективной, точной и надежной технологией современного сталеплавильного производства. Она позволяет быстро и безопасно вводить порошкообразные вещества в жидкий металл, в том числе и легкие, активно и быстро окисляющиеся элементы (например, кальций, магний и др.). Процесс способствует рафинированию расплава от серы, кислорода и • других примесей, при этом достигается высокая однородность расплава. Он обеспечивает достаточно точную корректировку химического состава стали в узких пределах и наиболее рациональное использование элементов для легирования и раскисления.

Внедрение этой прогрессивной технологии на предприятиях России практически не осуществлялось изза отсутствия мощностей для изготовления порошковой проволоки и трайб аппаратов для ее введения в металл. Эта задача успешно решена созданием в условиях производственного объединения Чепецкий механический завод (ПО ЧМЗ) необходимой промышленной базы по конструированию и серийному изготовлению волочильнопрокатных станов, порошковой проволоки и трайб аппаратов.

Поставка’ проволоки по ЧМЗ осуществляется в бунтах по внутризаводским техническим условиям со следующими габаритами: наружный диаметр

800—1100 мм, внутренний диаметр 500—600 мм, высота 950 мм, масса бунта 400—800 кг. Бунт размещается в жестком металлическом каркасе. Это позволяет обеспечить безынерционную размотку проволоки с внутренней поверхности бунта без специальных разматывающих устройств. ПО ЧМЗ изготавливаются высококачественные трайбаппарары для ввода порошковой проволоки в жидкий металл с учетом требований заказчика в одно и двухручьевом исполнении с гарантией надежной работоспособности. Техническая характеристика двухручьевого трайбаппарата следующая: мощность привода 15 кВт; скорость (бесступенчатая) подачи проволоки 25—300 м/мин; электрическое питание 380 В, 50 Гц; диаметр используемой проволоки 8—18 мм; программируемая длина проволоки 9999 м; габаритные размеры 1670x740x2100 мм; масса трайб аппарата не более 2000 кг.

Первые опытные партии порошковой проволоки и трайбаппараты конструкции ПО ЧМЗ испытаны на HJ1MK и машиностроительном заводе им. В.И.Ленина (г. Пермь) в 1991 г. В 1992 г. по совместному плану с ЧерМК и ПО ЧМЗ лабораторией МТ8 ИНМТ проведена в кислородноконвертерном цехе серия промышленных плавок массой по 350 т стали 22П0 с введением в ковш с металлом порошковой кальцийалюминиевой проволоки из смеси гранулированного кальция (60%) и порошка алюминия (40 %У. Выбор указанного состава смеси обусловлен сродством величин энергии Гиббса кальция и алюминия к кислороду; благоприятным влиянием алюминия на растворимость кальция в стали и воздействием последнего на состав и морфологию неметаллических включений в стали; образованием в металле продуктов взаимодействия кальция и алюминия с кислородом в виде алюминатов кальция, близких к эвтектическому составу, имеющих относительно низкую температуру плавления и обладающих относительно высокой серопоглотительной способностью.

Гранулированный кальций содержит 98—99,8% Са, имеет плотность 1,54 г/см3, температуры плавления и кипения 851 и 1482 °С соответственно. Гранулы кальция в основном имеют размеры 0,4—1,0 мм (~ 93,0 %). Равномерность распределения порошковой кальцийалюминиевой смеси в проволоке по химическому составу составляет 9597 %.

По действующей в кислородноконвертерном цехе технологии сталь 22П0, используемую в листах для изготовления обсадных труб, подвергали внепечной обработке, т.е. продувке металла в ковшах через погружную фурму порошком силикокальция (СКЗО) в струе аргона. Вынос пузырьками аргона непрореагировавших твердых частиц силикокальция увеличивал запыленность окружающей среды и снижал эффективность использования кальция как модификатора. Поэтому одной из задач обработки стали 22ГЮ в ковшах порошковой кальцийалюминиевой проволокой являлось повышение эффективности рафинирующего и модифицирующего влияния кальция на металл.

При проведении опытных плавок соблюдались следующие условия: отсечка окислительного шлака при выпуске плавок из конвертера в ковш; интенсивное раскисление первых порций выпускаемого металла алюминием (0,40,5 кг/т); присадка на поверхность металла при выпуске твердошлаковой смеси из извести и плавикового шпата; повышение температуры металла перед выпуском на 10 °С по сравнению с действующей инструкцией; использование для футеровки ковша высокоглиноземистого кирпича.

Сталь марки 22ГЮ обрабатывали порошковой кальцийалюминиевой проволокой диаметром 11 мм, вводимой в сталеразливочный ковш трайбаппаратом со скоростью 100—300 м/мин. Введение проволоки осуществляли по двум режимам: после предварительной продувки металла порошкообразным силикокальцием, если содержание серы в полупродукте составляло > 0,012 % (расход силикокалыщя 4,5 2,0 кг/т) и без продувки расплава силикокальцием при содержании серы в полупродукте < 0,012 %. В обоих случаях расход кальцийалюминиевой проволоки находился в пределах 0,5—1,0 кг/т. При обработке стали 22ГЮ только кальцийалюминиевой проволокой получен эффект десульфурации металла, не уступающий результатам на плавках, продутых только порошком силикокалыщя. Степень десульфурации металла производственных плавок, обработанных указанной проволокой не ниже (~ 24 %), чем достигнутый уровень на обычных серийных плавках, продутых аргонопорошковой смесью силикокалыщя при меньшем расходе и более эффективном использовании кальция для десульфурации металла.

Результаты обработки стали 22ГТ0 опытных (в числителе) и серийных (в знаменателе) плавок порошковой кальцийалюминиевой проволокой и смесью порошка силикокалыщя следующие:

Эффективность использования кальция для десульфурации 6/0, %/кг/т . . . 81,7 73,5/47,1

Как видно, максимальная степень десульфурации достигается при комбинированной обработке расплава порошком силикокалыщя (продувка) и порошковой кальцийалюминиевой проволокой. Наиболее высокое использование калыщя наблюдается при введении в металл указанной проволоки.

На плавках стали 22ГЮ, обработанных этой проволокой, выявлена меньшая отбраковка 2,90

Брак по металлу (%) при ультразвуковом контроле обсадных труб из стали 22П0 при обработке металла в ковше: I— порошковой кальцийалюминиевой проволокой; II— порошком силикокалыщя и порошковой кальцийалюминиевой проволокой; III — порошком силикокалыщя (лабораторные плавки); IV — то же (серийные плавки)садных труб при их 100 %ном контроле ультразвуковым методом (рис. 2), а также отмечена тенденция повышения чистоты металла по неметаллическим включениям и степени их глобуляризации. Оксиды, строчечные и пластичные силикаты во всех исследованных плавках не обнаружены. Размер включений как правило не превышал 10 мкм. По данным мик рорентгеноспектрального анализа глобулярные включения имеют примерно состав: 60%А1203 и 39,6 % СаО или 68 % А12Оэ, 29 % СаО, 2%MgO и 0,9 %S; глобулярные алюминаты кальция (45%А1203, 39% СаО, 2%MgO) в сульфидной оболочке (CaMn)S. По сравнению с продувкой расплава порошком силикокалыщя процесс обработки кальцийалюминиевой проволокой характеризовался меньшими дымовыде лениями и являлся более экологически чистым.

При обработке стали порошковой проволокой упрощаются состав оборудования и технологическая схема, принятые для внепечной обработки металла порошкообразными реагентами через погружную фурму, при этом снижаются запыленность участков помола материалов и использования порошков, а также их потери при транспортировке. Расчет экономической эффективности технологии обработки стали порошковой кальцийалюминиевой проволокой в сопоставимых условиях с продувкой металла порошком силикокалыщя выявил ее преимущества.

Разработана и утверждена технологическая инструкция на производство горячекатаных рулонов из стали 22ГЮ, обработанной в ковшах конвертерного цеха порошковой кальцийалюминиевой проволокой. В 1993 г. работы на ЧерМК по внепечной обработке металла порошковой проволокой продолжены в направлении разработки эффективных режимов десульфурации чугуна, микролегирования стали карбо нитридообразующими элементами и улучшения разливаеморти электротехнической стали. Предварительные результаты проведенных экспериментов положительны.

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

Экспертиза

на главную