Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ Аксельрод Лев Моисеевич

Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ
<
Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Аксельрод Лев Моисеевич. Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.02.- Москва, 2007.- 190 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3737

Содержание к диссертации

Введение

Анализ современного состояния эффективности работы металлопроводного тракта 5

Основные направления проводимых исследований для разработки практических мер улучшения работы металлопроводного тракта 5

Влияние металлопроводящего тракта и затягивания погружных стаканов на технологические факторы разливки 13

Влияние температуры металла в металлопроводах МНЛЗ 17

Способы предотвращения затягивания стаканов 19

Зарастание погружных стаканов при разливке спецстали 23

Тестирование образцов огнеупорных материалов для погружных стаканов 25

Управление параметрами потока жидкого металла 28

Использование стаканов различных типоразмеров и конфигурации канала и выходных отверстий . 31

Методы моделирования при исследовании способов подвода металла в кристаллизатор 34

Основные принципы моделирования изучаемых явлений. 34

Методика проведения исследования 39

Масштабы моделирования и структура модельного и промышленного экспериментов 42

Исследование условий теплопередачи на поверхности расплава 44

Исследование влияния условий подвода металла на дефектообразование 51

Неметаллические включения 53

Микролегирование стали кальцием перед разливкой 58

Защита струи металла от окисления. 60

Возможности фильтрующего рафинирования металлов и требования к огнеупорным фильтрующим элементам 64

Исследование влияния продувки аргона через стопор-моноблок на процесс непрерывной разливки и неметаллические включения в разливаемой стали 78

Конструктивные изменения погружных стаканов 86

Опробование безнапорного погружаемого стакана 88

Исследование влияния технологических факторов на условия затягивания погружных стаканов и образование неметаллических включений 93

Опробование корундографитовой металлопроводки «DALMOND» 93

Исследование зарастания погружных стаканов при непрерывной разливке стали 94

Затягивание графитсодержащих погружаемых стаканов при разливке стали на МНЛЗ 117

Повышение стойкости графитсодержащих погружаемых стаканов для МНЛЗ 131

Исследование взаимодействия со сталью огнеупоров, содержащих бескислородные добавки 140

Технологические и конструкционные мероприятия, направленные на существенное устранение зарастания 145

Предотвращение процесса затягивания канала сталеразливочного узла промежуточного ковша МНЛЗ 145

Разработка многофункциональных корундографитовых погружаемых стаканов для МНЛЗ 155

Выводы 161

Введение к работе

Важнейшей проблемой в области непрерывной разливки стали является предотвращение затягивания погружаемых стаканов. Процесс затягивания (зарастания) - уменьшение эффективного сечения канала сталеразливочного узла промежуточного ковша МНЛЗ - приводит к необходимости увеличения времени непрерывного литья металла, препятствует получению заготовки с минимальным количеством оксидных включений. Эта проблема актуальна, как для разливки металла со стопором (стопором-моноблоком), так и для безстопорной разливки стали (с использованием шиберного затвора).

Разработка комплекса мер по снижению скорости затягивания проводящего канала погружаемого стакана требует решения широкого спектра вопросов, включающих в себя исследование процесса во всем значимом диапазоне, изменения конструктивных особенностей стакана и технологических параметров разливки. На базе всестороннего исследования влияния технологических и конструктивных особенностей процесса на его эффективность необходимо разработать обоснованные требования к конструкции и свойствам огнеупорных материалов погружаемых стаканов, обеспечивающим получение непрерывнолитой заготовки заданного качества.

В то же время многие причины зарастания связаны с особенностями химического состава разливаемых сталей. Для исключения возможности образования дефектов, обусловленных характером разливки при затягивании стаканов, требуется анализ влияния металлургических факторов на качество непрерывнолитых слитков. Это должно способствовать установлению непосредственной связи между МНЛЗ и станами горячей прокатки путем «горячего посада» или «прямой прокатки» при существенном сокращении расхода энергии и длительности цикла производства при «горячем посаде». Практическое решение задачи требует применения широкого спектра методов анализа с привлечением физико-химического и математического моделирования процесса на базе современных средств вычислительной техники.

Современные исследования условий работы металлопроводящего тракта

связаны с разработкой эффективных способов направленной интенсификации тепло - и массообмена на начальной стадии формирования непрерывно-литых заготовок непосредственно у мениска в кристаллизаторе. Значительное внимание уделяется поиску оптимальной конфигурации и параметров выходных отверстий сталеразливочных стаканов, совершенствованию огнеупорных материалов для их изготовления. Цель, проводимых в этом направлении работ, заключается в комплексном исследовании процессов массопе-реноса и металлопроводов, используемых для подвода расплава в кристаллизаторы МНЛЗ, прежде всего, за счет оптимизации конструктивных параметров сталеразливочных стаканов. Представляется целесообразным анализ возможных способов подвода расплава в кристаллизатор, разработка единого системного подхода к определению требований для основных параметров процессов и явлений, создание физических моделей технолого-организационных систем подвода расплава и отработка на них режимов разливки, определение возможностей конструктивных решений, выработка рекомендаций по снижению уровня дефектности стальных заготовок за счет режимов эксплуатации погружаемых стаканов, в том числе по неметаллическим включениям, экспериментальная отработка теоретических положений и результатов моделирования на промышленных аналогах, расширение существующих технологических приемов управления качеством литого металла, производительностью МНЛЗ, промышленное опробование технолого-конструктивных разработок и внедрение их в производство.

Влияние металлопроводящего тракта и затягивания погружных стаканов на технологические факторы разливки

Ограничение серийности разливаемых стальковшей повышает себестоимость тонны разливаемой стали из-за дополнительных затрат на огне упоры и футеровочные работы в промковше, снижения производительности МНЛЗ при частых стартах-окончаниях процесса разливки и заменах пром-ковша.

Обработка стали кальцием возможна не для всех марок стали вследствие влияния на свойства конечного продукта и увеличения себестоимости получаемого продукта.

Инжекция аргона препятствует адгезии А120з к поверхности огнеупора, но может оказать и вредное воздействие на конечный продукт. В кристаллизатор с потоком стали должно поступать небольшое количество аргона. Скорость всплывания пузырьков аргона ниже скорости разливки металла. Пузырьки Аг проникают глубоко в жидкую сердцевину слитка. Они не всегда смогут всплыть к мениску стали в кристаллизаторе, особенно, в случае криволинейных МНЛЗ. После прокатки сляба эти пузырьки также могут являться причиной образования дефектов поверхности в конечном металлопродук-те.

Отложения в погружном стакане легко распространяются по всему ме-таллопроводному тракту. Это приводит к прерыванию процесса разливки и может исправляться заменой стакана. Отложения в стакане-дозаторе на практике часто удаляются путем механической очистки, либо прожиганием стакана, что также приводит к снижению качества металла.

На ряде предприятий применяют так называемые «незарастающие» ста-леразливочные стаканы. В отличие от обычных алюмографитовых, они имеют на внутренней поверхности слой огнеупора на основе ZKVC-CaO. Считается, что при контакте со сталью, раскисленной алюминием, образуются алюминаты кальция с низкой температурой плавления. При исследовании отложений [И] обнаружены корунд и алюминат состава Са0.6А1203 как в обычном, так и в «незарастающем» стаканах. Но количество отложений в незарастающем стакане было в два раза меньше. В настоящее время на заводах ARCELOR стойкость стаканов существенно увеличена, в среднем до 1100 тонн на погружаемый стакан, рекорд 1350 тонн. Производственные затраты непрерывно снижаются, а качество металла улучшается. Другим решением является применение материалов с уменьшенной адгезией к глинозему [12]. Авторы испытывали три материала: алюмосиликат-ный безуглеродистый (AS), обычный AbC -SiCVC (ASC) и с уменьшенной адгезией к глинозему Zr02-C-CaO (ZCG). Наименьшую толщину отложений, но повышенный износ имел стакан с внутренней поверхностью из ZCG. Отмечено, что с увеличением температуры и продолжительности подогрева стакана количество отложений уменьшается. Показано, что разогретые до 1000-1200С стаканы с теплоизоляционной щелью имеют меньше отложений, в то время как в тех же стаканах после низкотемпературного подогрева количество отложений глинозема возрастало. Зарастание стаканов глиноземом происходит в результате окислительно-восстановительных реакций уг-леродсодержащих огнеупоров с жидкой сталью, содержащей алюминий. С учетом этого был разработан противозарастающий материал. Были изготовлены погружные стаканы, состоящие из глиноземграфитового корпуса, безуглеродистого противозарастающего материала (А120з -70,8%, SiCV 25,4%, ост - 3,8%) толщиной 5-6 мм, образующего внутреннюю контактирующую со сталью поверхность стакана, и шлаковый пояс из двуокиси циркония с графитом. Перед испытанием стакан подогревали с выдержкой при температуре 1150 -1200 С в течение 40-60 мин, после чего заворачивали в теплоизоляционные маты толщиной 6мм. Такой стакан показал минимальное отложение в 2-3 мм после разливки в течение 560 мин. На сравнительных алюмо-графитовых стаканах нестабильность разливки отмечалась уже через 170 мин, а через 280 мин разливки стакан зарастал. Химический состав отложений в стаканах обоих типов представлен, в основном, глиноземом и оксидами железа.

Показана положительная роль применения двуокиси циркония в конструкции стаканов [13]. Наличие значительных сил взаимного притяжения между молекулами поверхностного слоя твердого тела и молекулами растворенного газа по сравнению с силами притяжения твердого тела и жидкости приводит к скоплению молекул газа на твердой поверхности или адсорбции. Был создан цирконий - содержащий стакан, к которому подавалось по стоянное напряжение от внешнего источника, приводящее к оттоку кисло-родных анионов О " от твердой поверхности раздела «стакан-сталь». Подавая на электроды соответствующее обратное напряжение можно изменять поток О " на поверхностях электролита (Zr02) и, таким образом, влиять на процесс образования оксида алюминия по реакции 2А1 + 30 = А120з, т.е. исключить или снизить скорость отложений глинозема на поверхности Zr02 - содержащего стакана. Показано положительное влияние напряжения на смачиваемость такого огнеупора жидкой сталью, а также местного нагрева огнеупора за счет джоулевого тепла. Проведено промышленное испытание стакана на двухручьевой МНЛЗ в КЦ фирмы Corns Jmuiden с разливкой 325-тонных плавок серийностью 4-6. Качество стали на экспериментальном стакане оказалось в два раза выше. Анализ отложений в стакане показал, что между слоем отложений и внутренней поверхностью Zr02 присутствует тонкий (1-2 мм) слой стали, содержащей около 1%А1 и 0.25%Zr. Это подтверждает диссоциацию глинозема на поверхности стакана. В плотной стальной матрице обнаружено 15-20% включений глинозема. Отмечается влияние тепловых условий, т.е. потерь температуры металла на поверхности стакана на механизм зарастания. При физическом моделировании измеряли скорость потока вблизи стенки канала стакана у выходного отверстия. Скорость потока у выходного отверстия обычного стакана понижается в 1,7-4 раза. Увеличение площади выходного сечения разливочного стакана в 1,5-2 раза снижало интенсивность отложений глинозема в 2-2,5 раза. При внедрении на промышленной МНЛЗ разливочных стаканов с увеличенным выходным сечением серийность разливки возросла в 1,8 раза. Отмечается влияние температуры окружающего воздуха (вторичного окисления) на реакцию выделения глиноземистых включений из стали, влияние шероховатости поверхности огнеупоров разливочного стакана и стопора моноблока, приводящей к завихрениям и увеличению скорости отложений включений на огнеупорной стенке.

Использование стаканов различных типоразмеров и конфигурации канала и выходных отверстий

При электромагнитном перемешивании требуется применение дорогостоящего оборудования при больших энергозатратах. Использование виброхолодильников предопределяет дополнительную защиту мениска от окисления и образования коржей. Наиболее дешевым способом управления пара метрами потока жидкого металла является применения погружных стаканов различных конструктивных исполнений [63], позволяющих: - резко снижать глубину проникновения потоков расплава, посту пающих в кристаллизатор из сталеразливочного стакана; получать однородное распределение скоростей потоков на малой глубине; способствовать более равномерному распределению тепла перегрева в верхней части кристаллизаторов; - получать наиболее рациональные направления потоков и активизи ровать направленный массо - и теплоперенос. С точки зрения предотвращения захвата шлакообразующей смеси желательно ослабление потоков стали у мениска, а для стимулирования всплыва-ния и удаления неметаллических включений и газовых пузырьков целесообразно снизить и выровнять по сечению нисходящие потоки. С другой стороны, как показывает практика, чрезмерное снижение гидропотоков на мениске приводит к образованию коржей из-за его захолаживания и затягиванию их в тело формирующейся заготовки. На качество поверхностного слоя оказывает влияние равномерность скоростных полей в верхней части жидкой лунки и величина перегрева, поступающего в кристаллизатор расплава. Стабильность мениска и его более высокая температура благоприятно отражается на снижении количества поверхностных дефектов непрерывнолитых заготовок. Переход от использования прямоточных погружных стаканов к безнапорным не решает всех проблем. С повышением температуры мениска усиливается его турбулизация и колебание уровня (стоячие волны). В качестве контрмер, приводящих к цели, предлагаются различные конструктивные решения, связанные с изменением конфигурации канала прямоточного разливочного стакана: - расположением в них завихрителей [64] или многолопастных наса док, вызывающих закручивание потока [65]; выполнением погружаемого стакана с многоступенчатым каналом [66] или кольцеобразным подводом металла [67]; увеличением проходного сечения и боковых отверстий безнапорного стакана [68, 69]; изменением наклона боковых отверстий к горизонту и их количества [70]; - смещением боковых отверстий относительно центральных осей поперечного сечения разливочного стакана или снабжением боковых отверстий дефлекторами, изменяющими направление расплава [71]; - изменением конфигурации боковых отверстий [72], оборудованием кольцевой камеры, соединенной с боковыми отверстиями [73] и др. Эти технические решения направлены на стабилизацию мениска в кристаллизаторе и уменьшение глубины проникновения струи из разливочного стакана, что снижает вероятность захвата примесей с мениска и стимулирует всплытие и удаление неметаллических включений и газовых пузырьков [74, 75]. Ослабление возмущений вблизи мениска в кристаллизаторе и формирование однородных гидропотоков способствовует поддержанию последнего в более горячем состоянии, что препятствует образованию коржей и заворотов [76]. Гидродинамические потоки в кристаллизаторе МНЛЗ не только оказывают влияние на процессы формирования непрерывнолитой заготовки, но и на поведение неметаллических включений и степень очистки металла от этих включений. При оптимальных условиях подвода металла можно добиться, чтобы циркуляционные потоки транспортировали неметаллические включения преимущественно к мениску. Варьируя циркуляционными потоками и основностью шлака можно получить улучшение ассимиляции их шлаковым покровом мениска [77].

Наиболее широко для разливки применяют глуходонные стаканы с боковыми выпускными каналами, погружаемыми под уровень расплава в кристаллизаторе, однако они не в полной мере удовлетворяют современным требованиям. Во-первых, при разливке довольно часто не обеспечиваются гидродинамические режимы работы стаканов. Это объясняется недостатками конструкции металлопроводов, переходными процессами, обусловленными колебаниями уровня металла в ковше, дросселированием струи [78, 79]. Раз работка способов разливки металла под уровень с помощью безнапорных стаканов осуществляется в направлениях совершенствования конфигурации канала металлопровода, боковых каналов, соотношения их площадей, а также завихрения струй для создания вращения расплава в кристаллизаторе [80].

Организация горизонтального вращения расплава с помощью конструктивных изменений стаканов позволяет в значительной степени оптимизировать разливку по указанным выше параметрам без дорогостоящего оборудования, больших эксплуатационных затрат и без достаточно ненадежного оборудования, применяемого при механическом перемешивании.

Масштабы моделирования и структура модельного и промышленного экспериментов

Масштабы моделирования рассчитывались с учетом автомодельности относительно числа подобия Re: Мх=1,87; Ми= -1,37 и Mv=4,81. Линейный размер для твердого включения равен - Мх\ = 0,54; линейный размер для газового включения получим -Мт = 1,67; линейный размер для границы шлак-расплав соответственно равен Мхш = 2,06. Проводилось моделирование разливки двух типоразмеров заготовок: 0430 и 300x360мм2, вытягиваемых, соответственно со скоростями 0,4 и 0,5 м/мин. Моделирование проводилось на укороченных кристаллизаторах -700мм с радиусом кривизны 12м, высота мениска от верхней кромки кристаллизатора 100мм. Диаметр проходного отверстия (металлопровода) и сопла прямоточного сталеразливочного стака-на 45мм (площадь сечения в оригинале 1,59-10" м ). Общая площадь выходных боковых отверстий и щелей исследуемых безнапорных стаканов меня-лась в пределах 2,4-3,8-10 м. Высота стакана - 700мм. Уровень заглубления в пределах 80-150 мм. Указанные размеры соответствуют размерам оригинала. Принципиальная схема экспериментальной установки (гидравлический стенд) рассчитана, как и модели кристаллизаторов и сталеразливочных стаканов, и изготовлена в соответствии с теорией подобия приведенных выше параметров и с учетом нарастания оболочки заготовок.

Скорости гидропотоков на модели определялись тремя способами: - теневым при вводе красителя в струю подводимой воды; локальным при вводе красителя в данную точку; - трубками Пито в отдельных точках для уточнения результатов. Перемещения фракционных составляющих (частичек угля) и подкрашенной жидкости подсчитывались по визуальным наблюдениям на фоне координатной сетки и фиксации времени их прохождения с помощью хронометра при трехкратном повторении опыта в каждой точке. Размеры зон циркуляции измеряли по движению красителя и движения трассеров (алюминиевая и бронзовая пудра). Отвод воды из модели кристаллизатора осуществлялся через донные сливные трубопроводы с регулировочными вентилями. В емкости автоматически поддерживается постоянный уровень. Для подкрашивания гидропотоков в жидкой лунке в локальных точках применяли специальный переносной резервуар с красителем с перемещаемым в сменной резиновой пробке капилляром. Подача красителя производилась самотеком. Изучение моделируемых явлений на действующих макетах дает возможность определения их системной взаимосвязи с достаточно полным учетом действующих факторов. При этом моделирование является лишь специальным количественным методом, имеющим свои границы применения и предполагает последовательное выполнение следующих этапов: - поиск наиболее рациональных технологических режимов и конструктивных параметров устройств подвода расплава в кристаллизатор на физической (гидравлической) модели с учетом имитирующих неметаллических включений различной плотности и размеров; - математическое моделирование отдельных явлений с целью восполнения недостающих данных; - изготовление и промышленное опробование разливочного стакана с оптимизированными типоразмерами с целью изучения его эффективности при различных режимах разливки; - проведение серии контрольных и опытных плавок для оценки дефектов литого металла, полученного в обоих случаях; выработку окончательных рекомендаций для регламентирования технологии массового производства. Исследование условий теплопередачи на поверхности расплава Образование плавающей корочки на поверхности расплава приводит к возникновению заворотов, искажению макроструктуры, захвату неметаллических включений и связано с теплофизическими условиями формирования непрерывного слитка, такими как величина перегрева, толщина и свойства шлакового покрытия и, в значительной степени, с гидродинамическими особенностями разливки. Для оценки вероятности образования плавающей корочки на поверхности расплава рассмотрим теплопередачу в системе поток жидкого металла - слой невозмущенного расплава - слой шлака - окружающая среда. Тепловые потоки в рассматриваемых зонах 1-4 (Рис. 1) следующие: Коэффициенты теплоотдачи от потока расплава определяются, в первую очередь, режимом движения и скоростью потока. При турбулентном режиме ( Re 10 ) коэффициент теплоотдачи определяется из критериального уравнения.

Исследование влияния продувки аргона через стопор-моноблок на процесс непрерывной разливки и неметаллические включения в разливаемой стали

Основными дефектами труб, в особенности труб, полученных на пилиг-римовых станах из непрерывнолитых заготовок диаметром 265-540 мм, являются внутренние и наружные плены, трещины и шлаковые включения. Одной из причин их возникновения считается не отработанный способ подачи металла в кристаллизатор. Рекомендуется применение сталеразливочных стаканов с увеличенным сечением металлопровода, четырьмя боковыми, направленными вверх, и одним донным разгрузочным отверстиями [104]. Исследованиями показано, что организация раннего теплоотвода при горячем мениске в круглом кристаллизаторе способствует улучшению геометрии заготовок и заметному снижению пораженности их различными дефектами. Способ подвода металла и температура его перегрева в значительной степени определяют неравномерность нарастания оболочки непрерывнолитых заготовок, которая, в свою очередь, вносит большой вклад в образование и развитие дефектов усадочного характера. Это подтверждается и данными работы [105]: ослабленные участки оболочки являются концентраторами напряжений, где, в конечном итоге, и образуются горячие продольные наружные трещины. Исследование заготовок диаметром 360-540 мм показало, что неравномерность фронта затвердевания с увеличением сечения возрастает.

В сортовых заготовках прямоугольного сечения и особенно квадратного плохо организованный подвод металла и ряд других факторов приводит к аналогичным результатам. Исследование квадратных непрерывнолитых заготовок (размера 150-300 мм) показало, что для уменьшения величины неравномерности скорости движения фронта затвердевания и сопровождающей ее ромбичности (разнодиагональности) необходимо снизить теплоотвод в нижней части углов кристаллизатора, начиная с горизонта 200-400 мм ниже мениска. Это можно достичь помимо применения кристаллизаторов специальных конструкций также соответствующей организацией подвода металла [106,107]. Аналогией зарождения ромбичности является овалообразо-вание круглой заготовки. Различие заключается в пространственном расположении главной оси дефекта. Снижение разнодиагональности в сортовых заготовках, близких к квадратному (280x320мм), при недостаточно отработанном подводе расплава в кристаллизатор все равно сопровождается дефектами усадочного и ликвационного характера в промежуточной и осевой зонах [108,109].

Повышение качества непрерывнолитых заготовок в значительной мере связано со снижением вероятности появления продольных трещин. Целенаправленное исследование [ПО] по изменению условий разливки показало, что перепады температуры жидкой стали в кристаллизаторе и изменение жидкотекучести шлакообразующей смеси от перехода в нее частичек Zr02, вымываемых из огнеупорных погружных стаканов, служат причинами появления и развития трещин. Изменение конструкции стаканов и оснащение их теплоизоляционной прослойкой привело к повышению однородности поля температур в сечении кристаллизатора, снижению скорости износа стаканов и снижению индекса пораженности заготовок продольными трещинами. Стойкость разливочных стаканов, в свою очередь, зависит как от материалов и технологии их изготовления [111, 112], так и от режимов течения газометаллической смеси в канале погружаемого стакана.

Неметаллические включения, как известно, подразделяются на эндогенные и экзогенные включения. Эндогенные включения формируются при фа-зово-структурных превращениях в жидкой стали, а экзогенные привносятся в жидкую сталь извне, как результат разрушения футеровки сталеразливоч-ных агрегатов, а так же в результате захвата частичек шлаков, шлаковых смесей [113]. По моменту образования включения делятся [114], на первичные, возникающие при выплавке, вторичные - в процессе внепечной обработки стали, в сталеразливочных и промежуточных ковшах, третичные - при кристаллизации слитка. К эндогенным включениям относят оксиды, сульфиды и нитриды; к экзогенным - преимущественно оксиды, близкие по составу к огнеупорным материалам. Оксидные неметаллические включения образуются в момент ввода раскислителей в жидкий металл, в результате контакта металла с окружающей средой, и в процессе кристаллизации стали в результате уменьшения в ней растворимости элементов. Сульфидные неметаллические включения образуются в процессе кристаллизации металла.

Основными источниками неметаллических включений в стали являются шихтовые материалы, окислители, шлакообразующие, раскислители, легирующие добавки, огнеупорные материалы футеровки, разливочные стаканы, воздух, контактирующий с расплавом.

Качество и природа огнеупорных изделий, применяемых для изготовления стаканов, влияет на качество заготовки и состав неметаллических включений. Эффективным огнеупорным изделием является: корундографитовый стакан. Эффективность такого стакана заключается в меньшем количестве окислительного газа из огнеупора, лучшей термоизоляции и меньшей шероховатости внутренней стенки. Предварительный разогрев огнеупора должен контролироваться.

Одинаковые огнеупорные стаканы в одинаковых условиях эксплуатации могут существенно различаться по степени эррозии материала. В практических условиях проблемы вариативности качества огнеупоров не является редкостью. Отложения и уровень дефектности могут сильно различаться в зависимости от поставщика огнеупоров и даже в зависимости от номера партии одного поставщика.

Процесс отложения на огнеупорных изделиях твердых неметаллических включений, образованных при вторичных металлургических процессах и в промковше обычно называют «клогингом» (cloking-англ.). Эти включения, в основном, представляют собой глинозем и алюминаты в случае разливки углеродистых марок стали, а так же оксиды титана и TiN для нержавеющих марок стали стабилизированных титаном.

Похожие диссертации на Разработка и внедрение комплекса мероприятий по снижению интенсивности формирования отложений в сталеразливочном тракте при непрерывной разливке металла на МНЛЗ