Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор литературы по состоянию вопроса 8
1.1 Влияние неметаллических включений на качество поверхности холодного проката из низкоуглеродистых сталей. Причины возникновения дефектов на поверхности 8
1.2 Применение шлакообразующих смесей в процессе непрерывной разливки стали 20
1.2.1 Ассимилирующие и утепляющие смеси для промежуточных ковшей МНЛЗ 21
1.2.2 Шлакообразующие смеси для кристаллизаторов МНЛЗ 37
1.2.3 Свойства шлакообразующих смесей для непрерывной разливки стали и методы их измерения 48
1.2.4 Способы производства шлакообразующих смесей для непрерывной разливки стали 53
1.2.5 Методы разработки новых составов ШОС 57
Выводы по главе 1 58
2 Методики исследований 61
2.1 Металлографические исследования 61
2.2 Лабораторные исследования физико-химических и теплофизических свойств шлакообразующих смесей 62
2.3 Исследование процесса изменения состава шлака в промежуточном ковше 75
2.4 Промышленное испытание разработанных составов утепляюще-ассимилирующих смесей 78
3 Анализ и совершенствование шлакового режима промежуточного ковша. Разработка новых составов утепляюще-ассимилирующих смесей 79
3.1Анализ используемых в конвертерном цехе №1 ОАО «НЛМК» оборудования и
применяемых ассимилирующих и теплоизолирующих смесей для промежуточных ковшей 79
3.2 Лабораторное исследование теплофизических характеристик утепляющих смесей 82
3.3 Лабораторное исследование физико-химических свойств ассимилирующих смесей для промежуточного ковша 83
3.4 Определение типа и размеров неметаллических включений 85
3.5 Исследование процесса изменения состава шлака в промежуточном ковше 94
3.6 Разработка новых составов утепляюще-ассимилирующих смесей для промежуточного ковша и лабораторное исследование их физико-химических и тепло-физических характеристик 98
Выводы по главе 3 118
4 Промышленное опробование разработанных составов утепляюще-ассимилирующих смесей для промежуточного ковша 120
4.1 Промышленное опробование в условиях ОАО «НЛМК» 120
4.1 Промышленное опробование в условиях ЧерМК ОАО «Северсталь» 135
Выводы по главе 4 135
5 Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения разработанных составов шлакообразующих смесей 137
Выводы по главе 5 138
Выводы 139
Список литературы 140
Приложения
- Свойства шлакообразующих смесей для непрерывной разливки стали и методы их измерения
- Промышленное испытание разработанных составов утепляюще-ассимилирующих смесей
- Разработка новых составов утепляюще-ассимилирующих смесей для промежуточного ковша и лабораторное исследование их физико-химических и тепло-физических характеристик
- Промышленное опробование в условиях ЧерМК ОАО «Северсталь»
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время большая часть холоднокатаного листа из низкоуглеродистых сталей, раскисленных алюминием, используется в автомобильной промышленности для штамповки лицевых панелей, к которым предъявляются повышенные требования по качеству поверхности. В связи с ростом производства автомобилей на территории России и повышением степени его локализации возрастает потребность в этом металле.
Основными дефектами сталеплавильного происхождения холоднокатаного листа являются «плена», «раскатанное загрязнение», «раскатанная трещина» и «расслоение». Эти дефекты образуются, в том числе, из-за наличия в металле неметаллических включений различного типа и происхождения. Важную роль в получении чистого по неметаллическим включениям металла выполняют шлакооб-разующие смеси (ШОС), применяемые в промежуточных ковшах и кристаллизаторах машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Таким образом, применение эффективных ассимилирующих смесей при непрерывной разливке низкоуглеродистых сталей, раскисленных алюминием, является важной составной частью решения задачи получения качественного холоднокатаного листа.
Цель работы. Повышение качества поверхности холоднокатаного листа за счет снижения загрязненности жидкой стали неметаллическими включениями путем их ассимиляции шлаковым расплавом в промежуточном ковше с использованием эффективных ШОС.
Методы исследования. При выполнении экспериментальной части работы были использованы методы оптической и электронной сканирующей микроскопии при исследовании образцов металла; методы анализа химического состава, физических свойств шлаковых расплавов и теплофизических свойств порошковых шлакообразующих смесей; математические расчеты, выполненные на базе современных средств вычислительной техники, а также проведено промышленное опробование разработанных шлакообразующих смесей.
Научная новизна.
-
Установлен механизм изменения состава и свойств шлака в промежуточном ковше при разливке серии плавок, заключающийся в постоянном уменьшении массовой доли ассимилирующей смеси за счет эрозии рабочего слоя футеровки, попадания шлака и шиберной засыпки из сталеразливочного ковша, а также поглощения всплывающих из стали неметаллических включений.
-
Определены границы исходных химических составов шлакообразующих смесей (см. таблицу 3, смесь марки АСЛ), применение которых позволяет на протяжении всей кампании промежуточного ковша сохранять физико-химические
свойства шлака в диапазоне, необходимом для эффективной ассимиляции глиноземистых неметаллических включений.
-
Разработан новый подход к оценке ассимилирующей способности шлако-образующей смеси, заключающийся в определении удельной величины, равной отношению массы неметаллических включений, перешедших из металла в шлак, к массе поданной в промежуточный ковш ШОС.
-
Разработана методика для изучения теплофизических характеристик шла-кообразующих смесей, заключающаяся в экспериментальном определении коэффициентов температуро- и теплопроводности методом регулярного теплового режима при граничных условиях первого и третьего рода соответственно.
Практическая значимость работы.
-
Разработан новый состав утепляюще-ассимилирующей смеси для промежуточного ковша для разливки низкоуглеродистых сталей в условиях кислородно-конвертерного цеха №1 (ККЦ №1) НЛМК, обеспечивающий высокое качество конечной продукции – холоднокатаного листа. Разработаны и зарегистрированы технические условия (ТУ 0798-008-84849597-2012), оформлена заявка на патент.
-
В качестве исходных материалов для производства смеси подобраны недорогие компоненты, обладающие стабильным химическим составом, позволяющие получать ШОС с заданными физико-химическими характеристиками и низкой стоимостью.
-
Разработана технология подачи утепляюще-ассимилирующей смеси, обеспечивающая стабильную температуру разливки и эффективную ассимиляцию неметаллических включений на протяжении всей кампании промежуточного ковша в условиях ККЦ №1 НЛМК.
-
Создана уникальная лабораторная установка, позволяющая получить зависимости коэффициента теплопроводности порошковых смесей от содержания в них рисовой лузги.
Автору принадлежит: постановка задач теоретических и экспериментальных исследований; проведение теоретических, лабораторных и промышленных исследований; обработка, обобщение, анализ и научное обоснование результатов исследований; формулировка выводов и рекомендаций.
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на следующих конференциях: XII Российская конференция «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов», г. Екатеринбург, 2008 г., II Конференция молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», г. Москва, 2010 г., Международная конференция «Технологии и оборудование для сталеплавильного производства», НИТУ «МИСиС», г. Москва, 2011 г., III Конференция молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», ГНЦ РФ ФГУП
«ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», г. Москва, 2011 г., «ХII Конгресс сталеплавильщиков», г. Выкса, 2012 г., IV Конференция молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», г. Москва, 2012 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в журналах и сборниках научных трудов, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, для публикации материалов диссертаций.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованных источников из 91 наименования и приложений. Она изложена на 145 страницах машинописного текста, включая 50 таблиц, 66 рисунков и 91 источник.
Свойства шлакообразующих смесей для непрерывной разливки стали и методы их измерения
Основными технологическими характеристиками шлакообразующей смеси (ШОС), применяемой для производства высококачественных непрерывнолитых заготовок, считаются ее физические свойства [60].
Физические характеристики защитных шлаковых покрытий – это комплекс свойств исходных твердых материалов, смесей и их расплавов. Важнейшими физическими характеристиками исходных материалов и шлакообразующих смесей являются: скорость плавления, растекаемость, фракционный состав, насыпная масса, теплопроводность, температурный интервал плавления, вязкость, поверхностное натяжение и краевой угол смачивания.
Скорость образования расплава из теплоизолирующей смеси примерно на порядок ниже скорости расплавления экзотермической смеси; она зависит от химического и фракционного составов и состояния зеркала металла в кристаллизаторе. Удельный расход шлакообразующих смесей для защиты металла в кристаллизаторе в процессе непрерывной разливки стали находится в пределах 0,3–1,5 кг/т стали.
Скорость плавления шлакообразующих смесей является важным фактором, определяющим способность расплавленных шлакообразующих смесей проникать в зазор между затвердевшей коркой слитка и стенкой кристаллизатора. Этот фактор не зависит от температуры ликвидус шлакообразующих смесей. Содержание свободного углерода, объемная плотность и размер частиц, а также содержание карбонатов (СаСО3 и MgCO3) в шлакообразующих смесях – это параметры, с помощью которых можно регулировать скорость плавления ШОС. Например, скорость плавления повышается, когда понижается объемная плотность смеси или снижается содержание углерода (углеродная сажа является более эффективным веществом в сравнении с коксом для понижения скорости плавления, в связи с ее более мелким фракционным составом) [61].
Скорость образования шлакового расплава, как правило, определяют по массе смеси, расплавленной на единице поверхности жидкого металла в единицу времени кг/(м2с) [30]. Эта характеристика ШОС имеет непосредственную связь с удельным расходом смеси при непрерывной разливке стали. Измерив скорость плавления ШОС, можно оценить удельный расход смеси и определить возможность ее применения в тех или иных условиях.
Растекаемость ШОС. Способность ШОС образовывать равнотолщинное покрытие при неравномерной засыпке ее на зеркало металла определяется ее сыпучестью (растекаемостью), которую оценивают с помощью простого по конструкции прибора. В трубу с полированной внутренней поверхностью, установленную нижним торцом по центру концентрических окружностей подставки, засыпают определенную массу ШОС, затем резким движением ШОС высыпают на подставку. Средний диаметр основания полученного конуса является косвенным показателем растекаемости ШОС.
Фракционный состав шлакообразующих смесей существенно влияет на скорость плавления, тепловую изоляцию и растекаемость ШОС. Его определяют, просеивая ШОС через сита с ячейками различных размеров.
В настоящее время порошковые ШОС большинства производителей имеют пылевидную фракцию (основная доля частиц имеет размер до 63 мкм), гранулированные же смеси различных мировых производителей имеют сильно отличающийся фракционный состав, но ведущие производители предлагают гранулированные ШОС со средним размером частиц от 0,1 до 0,5 мм.
Насыпная объемная масса порошковых ШОС при прочих равных условиях тем больше, чем лучше измельчена ШОС. Для цемента этот показатель составляет 900-1100 кг/м . С увеличением влажности с 0,3 до 0,6 % насыпные объемные массы шлакопортландцемента и плавикового шпата возрастают соответственно с 1150 и 1100 до 1250 и 1200 кг/м3.
Насыпная объемная масса порошковых шлакообразующих смесей находится в пределах 750-1100 кг/м , а гранулированных - в диапазоне 500-800кг/м . С ростом влажности защитных смесей увеличиваются потери тепла на образование покрытия и возрастает количество водорода в металле. Влажность всех известных промышленных смесей ограничивают 0,5-0,7 %. С целью сохранения низкой влажности их упаковывают в герметичные полиэтиленовые пакеты [30].
Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности шлакообразующих смесей зависит от фракции порошков и их состава, изменяется в пределах 0,20-2,50 Вт/мС [30].
Температурный интервал плавления шлаковых расплавов находится в тех же пределах, что и у исходных смесей. Для подавляющего большинства шлаковых расплавов характерна не температура плавления, а область плавления, заключающаяся между точками ликвидус и солидус шлака. Точке ликвидус соответствует температура растекания (течения) ШОС - Гтеч, а точке солидус - температура начала плавления - Тн.пл. Так как составы шлакообразующих смесей в основном находятся вблизи эвтектик, разница между их Т н.пл и Ттеч составляет 10-30 С. Область плавления ШОС может быть определена путем нагрева затвердевших и размолотых образцов шлака на высокотемпературном микроскопе.
Смеси, применяемые при разливке стали, по составу шлаковых расплавов можно разделить на три группы, основу которых составляют тройные системы:
Лучше всего отвечают требованиям непрерывной разливки стали и наиболее широко применяются шлакообразующие смеси, имеющие в основе систему CaO – SiO2 – Al2O3 в области составов 25–40 % CaO, 25–40 % SiO2, 2–15 % Al2O3 с температурой начала плавления 1100–1200 С.
Для придания шлакообразующим смесям необходимых физико-химических свойств кроме указанной основы в них вводят оксиды щелочных металлов, магния, бария, лития, титана, железа, марганца и фториды кальция, натрия и др.
В системе CaO – SiO2 – Al2O3 находятся эвтектики, имеющие температуру течения в диапазоне 1100–1400 С. Добавки MgO в эту систему в количестве до 4–8 % эффективно снижают температуру течения до 1222 С. Дальнейшее увеличение содержания MgO приводит к возрастанию температуры течения шлаковой системы.
Ввод Na2O и K2O в систему CaO – SiO2 – MgO – Al2O3 ведет к смещению эвтектики к более низким температурам (1085–1270 С).
Ввод фтора в систему также снижает ее температуру течения. Фтор в состав ШОС вводится главным образом в виде плавикового шпата или криолита. Эвтектический ряд температуры системы CaF2 – Al2O3 – Na3AlF6 находится в диапазоне 940–1270 С [62].
Промышленное испытание разработанных составов утепляюще-ассимилирующих смесей
Решив систему, состоящую из трех уравнений (30) – (32), представляется возможным определить общую массу шлака в промежуточном ковше, массу шлака, попавшего в промежуточный ковш из сталеразливочного, а также главную для данного исследования величину – массу ассимилированных шлаком неметаллических включений.
Проведя несколько расчетов для различных моментов времени в течение разливки серии плавок, соответствующих плавкам, на которых производились отборы проб шлака для последующего их химического анализа, получим данные, с помощью которых можно построить диаграммы изменения состава шлака в промежуточном ковше.
Результаты каждого расчета приводятся в табличном виде, пример которой приведен ниже (таблица 17).
Примечание: СК – сталеразливочный ковш; НВ – неметаллические включения.
Ошибка расчета химического состава шлака в промежуточном ковше не превышала 10 отн. %. За исключением определения содержания оксида Na, что объясняется его частичной сублимацией при расплавлении (Тпл = 1132 С), не учтенной в расчетах.
При проведении расчетов были сделаны следующие допущения:
1. Скорость износа рабочего слоя футеровки промежуточного ковша постоянна на протяжении всей кампании;
2. Износом стопоров-моноблоков и защитной трубы участка «сталеразливочный – промежуточный ковш» пренебрегаем ввиду небольшой массы этих материалов в сравнении с массой шлака в промежуточном ковше (отличаются на 2–3 порядка); 3. Принимаем, что теплоизолирующая смесь не проплавляется в процессе непрерывной разливки и не влияет на химический состав шлака в промежуточном ковше, так как по данным производителя ее температура начала плавления выше 1550 С.
Промышленное испытание разработанных составов утепляюще-ассимилирующих смесей
Промышленные испытания разработанных шлакообразующих смесей для промежуточного ковша проводили в конвертерном цехе №1 ОАО «НЛМК» (г. Липецк) на МНЛЗ № 4 и № 6 при разливке низкоуглеродистых сталей, предназначенных для холодной прокатки. Разработанные смеси применялись в соответствии с рекомендованной автором схемой подачи в промежуточный ковш на нескольких сериях плавок. В ходе испытаний оценивались следующие параметры:
- время образования жидкой шлаковой прослойки;
- удельный расход;
- равномерность распределения по поверхности металла в промежуточном ковше;
- износ футеровки, стопоров-моноблоков и защитной трубы;
- падение температуры металла в промежуточном ковше.
Ассимилирующую способность разработанных и серийно применяемых смесей оценивали по приросту содержания оксида алюминия в шлаке только за счет поглощения неметаллических включений из металла. Для этого от нескольких серий плавок были отобраны пробы шлака из промежуточного ковша в начале, середине и конце серии. Впоследствии был проведен анализ химического состава отобранных проб шлака и расчет по методике, описанной в главе 2.3 настоящей работы.
Для определения влияния разработанных смесей на количество и размеры неметаллических включений в стали периодически производили отбор проб металла с последнего агрегата внепечной обработки (ковш-печь, вакууматор или УДМ) и из разливочного отделения промежуточного ковша. С помощью металлографических исследований подготовленных образцов проводили сравнительную оценку объемных долей неметаллических включений в пробах металла после внепечной обработки и непрерывной разливки. Также для оценки влияния разработанных смесей на качество готового металлопроката был проведен анализ данных по уровню отсортировки холоднокатаного листа по дефекту «плена, раскатанное неметаллическое загрязнение» за промежуток времени, соответствующий проведению промышленных испытаний.
Разработка новых составов утепляюще-ассимилирующих смесей для промежуточного ковша и лабораторное исследование их физико-химических и тепло-физических характеристик
Из анализа литературных данных, а также исходя из опыта работы со шлакообразующи-ми смесями, следует, что ассимилирующие способности высоко- и среднеосновных смесей находятся примерно на одном уровне.
Высокоосновная шлакообразующая смесь обладает более высокой теплопроводностью, следовательно, меньшей в сравнении со среднеосновной ШОС утепляющей способностью, поэтому ее необходимо засыпать смесью с хорошими теплоизолирующими свойствами, например золой рисовой лузги. Данное обстоятельство затрудняет подачу новых порций рафинирующей смеси по ходу разливки серии плавок, происходит насыщение шлака включениями Al2O3 и он перестает их ассимилировать на последних плавках в серии. Еще одним существенным недостатком высокоосновной ШОС является ее высокая стоимость из-за дефицитности и высокой цены исходных материалов.
Учитывая вышесказанное, а также негативный опыт использования высокоосновных ассимилирующих смесей в ОАО «НЛМК», их использование при непрерывной разливке сталей, предназначенных для холодной прокатки, в том числе легированных алюминием, нецелесообразно. В таблице 32 представлен химический состав среднеосновных шлакообразующих смесей, разработанных для условий разливки низкоуглеродистого металла, в том числе легированного алюминием, в ОАО «НЛМК», а также расчетные значения температуры их растекания и вязкости.
Основности новых смесей подобраны таким образом, чтобы в процессе непрерывной разливки стали шлак в промежуточном ковше имел низкую температуру течения вплоть до содержания в нем 30–35 мас. % Al2O3. Прогноз изменения состава шлака в промежуточном ковше при использовании разработанных смесей был проведен с помощью расчетов, описанных в главе 2.3. На рисунке 34 приведена часть диаграммы состояния тройной системы CaO–SiO2–Al2O3 [81], где в качестве примера указана более вероятная траектория изменения базового состава шлака в промежуточном ковше при использовании смеси АСЛ.
По диаграмме, представленной на рисунке 34, видно, что температура ликвидус исходного базового состава (CaO+SiO2+Al2O3) смеси АСЛ составляет примерно 1450 С, что приведет к замедленному и неполному ее проплавлению при подаче в промежуточный ковш ввиду малой разницы с температурой жидкой стали (Тж.ст.= 1565 С при разливке сталей типа 08Ю). Базовые составы смесей АСЛ-1 и П-4-Л также обладают высокой температурой течения (ликвидус). Снижения температуры течения и вязкости смесей можно добиться введением в состав флюсующих добавок в виде CaF2, MgO, FeO, МnO, Li2O, B2O3, Na2O, K2O, TiO2 (рисунок 35). Добавки CaF2, МgO, TiO2 до определенных пределов снижают температуру течения расплавов. Дальнейшее увеличение их концентрации вызывает ее повышение. При введении в шлаковый расплав MnO, FeO, Na2O, Li2O, B2O3 и K2O понижается температура его затвердевания [30]. Оксиды металлов переменной валентности (FeO, MnO, TiO2) увеличивают газопроницаемость шлакового покрытия, так как способствуют транспортировке кислорода воздуха через расплав, поэтому их использование в качестве флюсующих материалов нежелательно.
В таблице 33 показано приблизительное влияние различных химических элементов и соединений на температуру течения шлакообразующей смеси на основании литературных данных. Tтеч. смеси линейно снижается до содержания добавок в ШОС в количестве 8–10 мас. % , а затем изменяется незначительно.
Оксиды лития и бора являются самыми эффективными флюсующими добавками в шла-кообразующую смесь для снижения температуры ее течения. Но сырьевые материалы, содержащие эти оксиды, дефицитны и дороги, поэтому их применение в настоящее время нецелесообразно. Оксиды Fe, Cr и Mn, как уже говорилось ранее, увеличивают газопроницаемость шлакового покрытия, поэтому считаются скорее вредными примесями в ассимилирующей смеси для разливки низкоуглеродистых сталей (08Ю и аналоги), нежели возможными флюсующими добавками. Оптимальными добавками в ШОС для снижения температуры ее течения являются оксиды натрия и калия. Анализ литературных данных показал, что помимо температуры течения ШОС эти оксиды также эффективно снижают ее поверхностное натяжение и вязкость, тем самым благоприятно влияя на процесс перехода шлаковых включений из металла в шлак. Для достижения целевых значений температуры течения ассимилирующих смесей в них, в соответствии с данными таблицы 33 добавлено от 6 до 11 % масс. Na2O и K2O.
Содержание MgO ограничено, так как данный оксид увеличивает поверхностное натяжение шлака [85], что может отрицательно повлиять на его ассимилирующую способность.
В смесь П-4-Л также добавлено небольшое количество фтора для дополнительного снижения ее вязкости.
Необходимо также отметить, что новые смеси имеют низкое исходное содержание оксида алюминия для обеспечения высокого термодинамического стимула для перехода корундовых включений из металла в шлак.
Для повышения скорости плавления ассимилирующих смесей и для устранения угрозы науглероживания металла в процессе непрерывной разливки во всех ШОС ограничено содержание свободного углерода.
Подбор сырьевых материалов для изготовления ассимилирующих смесей
Химический состав используемых в настоящее время сырьевых материалов для производства шлакообразующих смесей представлен в таблице 34.
Промышленное опробование в условиях ЧерМК ОАО «Северсталь»
Из данных, представленных на рисунках 65 и 66, видно, что ассимилирующая смесь АСЛ при соблюдении рекомендованной схемы подачи в промежуточный ковш обеспечивает достаточно низкий конечный уровень содержания НВ в металле. Объемная доля НВ в стали после ее прохождения через промежуточный ковш снижается на 64 отн. % на первой плавке в серии и на 45–55 отн. % на последующих плавках. При действующей технологии подачи импортной смеси №2 наблюдается постоянное уменьшение величины относительного снижения объемной доли НВ в стали на протяжении всей кампании промежуточного ковша.
Результаты анализа качества холодного проката
После завершения испытаний разработанных смесей были собраны и проанализированы данные по уровню отсортировки горячего и холодного проката (таблица 49).
По данным, представленным в таблице 49, можно сделать вывод, что разработанная ассимилирующая смесь марки П-4-Л не позволяет получить низкого уровня отсортировки холодного проката, что можно объяснить загрязнением металла экзогенными неметаллическими включениями вследствие повышенного разрушения рабочего слоя футеровки промежуточного ковша. ШОС марки АСЛ обеспечивает лучшее качество катаного металла по дефекту «раскатанное загрязнение, плена», что подтверждается актом промышленного опробования (приложение 1) и может быть рекомендована для использования в промежуточном ковше при разливке сталей, предназначенных для холодной прокатки, в том числе легированных алюминием.
Также разработанная утепляюще-ассимилирующая смесь марки АСЛ была испытана в условиях конвертерного цеха ЧерМК ОАО «Северсталь». Акт промышленного опробования приведен в приложении 2. Испытания проводили в период с 21 по 22 ноября 2013 г. при разливке серии из 7 плавок стали марки 3сп на МНЛЗ № 4. Подачу смеси в промежуточный ковш осуществляли в соответствии с рекомендованной разработчиками технологией. Удельный расход смеси составил 0,20 кг/т.
Установлено, что применение ассимилирующей смеси АСЛ обеспечивает стабильный процесс непрерывной разливки стали. Шлаковое покрытие в промежуточном ковше не образовывает коржей, не препятствует нормальной работе стопоров, а также отбору проб и замерам температуры металла. Износ рабочего слоя футеровки промежуточного ковша и стопоров-моноблоков находится на приемлемом уровне, падение температуры стали в промежуточном ковше за время разливки одной плавки не превышало значений, обеспечиваемых действующей технологией.
Анализ качества горячекатаного металла (2445,42 тонн), разлитого с применением в промежуточном ковше ассимилирующей смеси АСЛ, показал отсутствие брака и отсортировки по сталеплавильным дефектам.
1. Проведены опытно-промышленные испытания двух разработанных утепляюще-ассимилирующих смесей для промежуточного ковша в условиях конвертерного цеха № 1 НЛМК (г. Липецк) при непрерывной разливке низкоуглеродистых сталей (08Ю, 08пс и др.), а также в условиях конвертерного цеха ЧерМК ОАО «Северсталь».
2. Падение температуры металла в промежуточном ковше при использовании опытных ШОС составляло от 3 до 6 С за плавку. ШОС равномерно распределялись по зеркалу металла в промежуточном ковше, комкования и образования корок отмечено не было.
3. Использование ШОС П-4-Л, содержащей около 2 % масс. фтора, привело к повышенной эрозии рабочего слоя футеровки промежуточного ковша и стопоров-моноблоков. Износ футеровки при использовании бесфтористой ШОС АСЛ находился на приемлемом уровне.
4. В результате исследования физико-химических свойств шлакового расплава в промежуточном ковше установлено, что температура течения и вязкость шлака на основе смеси марки АСЛ, начиная со второй плавки в серии, ниже, чем при использовании смеси марки П-4-Л и серийно-применяемой на НЛМК смеси № 2, что обеспечивает большую толщину жидкой шлаковой прослойки при одинаковом расходе и способствует лучшей ассимиляции неметаллических включений.
5. Результаты расчетов, основанных на обработке данных химического анализа проб шлака из промежуточного ковша, показали, что удельная величина ассимилирующей способности ШОС АСЛ примерно в 2 раза выше, чем у серийно-применяемой смеси № 2 и смеси П-4-Л. Основной причиной низкого уровня адсорбции эндогенных неметаллических включений шлаком на основе смеси П-4-Л является повышенное разъедание и последующее растворение в шлаке муллито-кремнеземистой футеровки, приводящее к повышению температуры его течения и вязкости.
6. Результаты металлографических исследований образцов литого металла, отобранного на НЛМК показывают, что применение опытной ШОС АСЛ приводит к большему снижению объемной доли неметаллических включений в металле после прохождения через промежуточный ковш, чем применение сравнительной импортной ассимилирующей смеси № 2.
7. Уровень дефектности холодного проката из стали, разлитой с применением ШОС марки АСЛ в конвертерном цехе № 1 НЛМК, почти в 2 раза ниже, чем при использовании импортной ассимилирующей смеси № 2.
