Введение к работе
Актуальность темы
На сегодняшний день наиболее крупными производителями коррозионно-стойкой стали являются Япония - более 3 млн. т, США -более 2 млн. т. Как на внутреннем рынке России, так и за рубежом в настоящее время наиболее востребована продукция из титаносодержащих сталей. В течение последнего времени сортамент коррозионно-стойких сталей расширяется, увеличивается объём их мирового производства, опережая рост общего производства стали (средний рост производства составил * 7 %), и в 2000 году он достиг 17 млн т. Доля коррозионно-стойкой стали в общем объёме производства непрерывно возрастает, например, за пбследние 25 лет увеличилась с 0,93 до 2,7 %, то есть втрое.
Быстрый рост производства коррозионно-стойкой стали в последние годы можно частично отнести за счёт завоевания данной продукцией новых участков рынка. Вероятно, что вследствие создания новых технических разработок и усовершенствования технологии производственного процесса данная тенденция получит дальнейшее развитие.
За последние годы наблюдался резкий рост мощностей по выплавке коррозионно-стойкой стали и конечной обработке продукции в Финляндии, Индии, Корее, Испании, Швеции, Южной Африке, на Тайване и других странах.
На сегодняшний день 75 % мирового производства коррозионно-стойкой стали в виде горяче- и холоднокатаной полосы получают по классической схеме: электродуговая печь - конвертер АОД - непрерывная разливка. Произведённые в 1998 году 16 млн. т. стали состояли на 75% из аустенитных и на 25% из ферритных марок В результате неуклонного роста рентабельности сталеплавильных цехов, внедрения непрерывной разливки и других рационализаторских мероприятий продажные цены на коррозионно-стойкие стали за последние 25 лет упали более чем на 40 %.
Учитывая, что мировая потребность в коррозионно-стойкой стали неуклонно возрастает, с определёнными допущениями можно считать, что производство и потребление коррозионно-стойкой стали является показателем индустриального развития государства.
На сегодняшний день доля ОАО ММЗ «Серп и молот» в общероссийском производстве коррозионно-стойкой стали составляет: листа - 10 %; холоднокатаной ленты - 78 %. В связи с этим удержание завоёванных позиций на внутреннем рынке производства коррозионно-стойкой стали - первоочередная задача, актуальность которой не вызывает сомнений.
Производство коррозионно-стойкой титаносодержащей стали в условиях мини-агрегатов ( малая масса плавки, оборудование малых объемов, малое сечение непрерывнолитой заготовки) по сравнению с крупнотоннажным производством, имеет ряд особенностей, усложняющих технологический процесс. Однако на рынке металла продолжает оставаться спрос на небольшие партии. Модернизация оборудования и совершенствование технологии производства коррозионно-стойкой титаносодержащей стали в условиях мини-агрегатов являются актуальными и определили поставленные в работе задачи.
Цель работы
Изучить состав и механизм образования шлакометаллической корочки, образующейся на мениске в кристаллизаторе при непрерывной разливке коррозионно-стойких титаносодержащих сталей, выявить причины, катализирующие данный процесс, и предложить комплекс технологических и технических мероприятий, направленных на повышение качества металлопродукции из коррозионно-стойких титаносодержащих сталей, производимых на ОАО ММЗ «Серп и молот» в условиях мини-агрегатов.
Для достижения поставленной цели основное внимание было уделено решению следующих задач:
-
Анализу существующих проблем производства коррозионно-стойких титаносодержащих сталей и исследованию основных дефектов готовой металлопродукции, затрудняющих выполнение заказов.
-
Поиску причин возникновения и источников формирования дефектов на холоднокатаной ленте стали марок 08Х17Т, 12Х18Н10Т.
-
Изучению состава шлакометаллической корочки на мениске металла в кристаллизаторе.
-
Изучению условий образования шлакометаллической корочки, ее укрупнения и механизма затягивания в тело непрерывнолитой заготовки.
-
Определению влияния различных факторов технологического процесса на качество непрерывнолитой заготовки.
Научная новизна выносимых на защиту результатов:
1 Выполненный термодинамический расчет процесса раскисления однозначно свидетельствует, что для предотвращения, а в идеале для устранения, образования оксидов титана в стали необходимо предварительное глубокое раскисление металла, в том числе за счёт вакуумирования, а ферротитан для легирования стали необходимо присаживать в заключительный период внепечной обработки непосредственно перед непрерывной разливкой.
і* . >1 *о
2 Изучены состав и структура шлакометаллической корочки,
образующейся на мениске металла в кристаллизаторе при разливке
коррозионно-стойких титаносодержащих сталей.
Определён блочный характер её структуры, состоящей из оксидов титана ТЮ2, наиболее распространённой полиморфной модификацией которого является рутил.
-
Первопричиной возникновения шлакометаллической корочки являются оксиды титана, которые образуются как за счёт окисления титана, так и за счёт окисления нитрида титана, находящихся в металле. Помимо известных источников кислорода (в том числе, оголение зеркала металла при продувке, подсос воздуха при нарушении герметичности защиты и т.п.), источником кислорода является кремнезём шамотной футеровки промежуточного ковша и кремнезём шлакообразующей смеси, используемой в кристаллизаторе при непрерывной разливке. Термодинамическими расчётами показана возможность взаимодействия нитридов титана, находящихся в стали, с кремнезёмом шамотной футеровки промежуточного ковша и шлакообразующей смеси с образованием оксида титана и газообразного азота.
-
Показано, что шлакометаллическая корочка, образующаяся на мениске металла в кристаллизаторе, в зависимости от технологических параметров разливки в условиях мини-агрегатов в дальнейшем проявляется в виде не только поверхностных дефектов непрерывнолитой заготовки, но и в большей степени в виде обширных внутренних дефектов, хаотично расположенных по сечению непрерывнолитой заготовки.
Достоверность результатов исследований достигается применением современных аттестованных методик исследований с обработкой полученных экспериментальных данных с использованием стандартного программного обеспечения и прикладных программ.
Практическая значимость работы
Обоснована причина образования грубых плен на холоднокатаной ленте из коррозионно-стойких сталей марок 08X17Т и 12Х18Н10Т как результата раската неметаллических включений в непрерывнолитых заготовках, разлитых в условиях мини-агрегатов На ОАО ММЗ «Серп и молот» опробованы и предложены к внедрению следующие варианты:
способ подготовки металла к непрерывной разливке (раскисление металла, введение Ті в металл),
периклазовая неформованная футеровка промежуточного ковша, получаемая путём торкретирования шамотной,
рациональный режим непрерывной разливки (температурно-
скоростные параметры разливки, оптимальный уровень металла в
промежуточном ковше, использование оснастки в промежуточном
ковше по оптимизации направления потоков металла),
вариант повышения эффективности защиты металла от вторичного
окисления на этапе сталеразливочныи ковш - промежуточный ковш
(газораспределительное кольцо),
новая конструкция погружного стакана в кристаллизатор,
облегчающая всплывание неметаллических включений,
обеспечивающая лучшие показатели по качеству макроструктуры
непрерывнолитой заготовки и более высокую температуру мениска в
кристаллизаторе, что способствует благоприятному режиму работы
шлакообразующей смеси по ходу разливки,
представлены рекомендации по режиму работы со
шлакообразующей смесью в кристаллизаторе для удаления
образовавшейся шлакометаллической корочки.
Практическая значимость работы подтверждена Актом об использовании основных результатов диссертационной работы на ОАО ММЗ «Серп и молот».
Апробация работы
Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на VII Конгрессе сталеплавильщиков в г. Магнитогорск в октябре 2002 г.; VIII Конгрессе сталеплавильщиков в г. Нижний Тагил в октябре 2004 г.; 8 общезаводских Технических советах: ноябрь, 1999г.; март, 2000 г.; сентябрь, 2000 г.; февраль, 2001 г.; июль, 2001 г; август 2001 г.; январь, 2002 г.; декабрь 2004 г.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 11 статей.
Структура и объём работы
Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, общих выводов и списка использованных литературных источников из 109 наименований. Общий объем работы составляет 134 стр., в том числе 30 таблиц, 62 рисунков и 1 приложения.
