Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы наблюдается постоянный рост производства толстого листа для изготовления трубопроводов, газопроводов высокого давления, оборудования, работающего в кислой среде. К известным производителям хорошо свариваемого толстого листа относятся фирмы «Dillingen AG» (Германия), «POSCO» (Южная Корея), «Voestalpine» (Австрия). Для достижения высокой эффективности производства толстого листа необходима его прокатка из не прерывно литых заготовок большой толщины - до 400 мм и шириной до 2400 мм. Зарубежными поставщиками оборудования для отливки толстых слябов являются фирмы «Siemens-VAI» (Австрия) и «SMS Siemag» (Германия).
Все новые слябовые МНЛЗ имеют оборудование для осуществления мягкого обжатия отливаемых заготовок. В результате мягкого обжатия не-прерывнолитой заготовки происходит сближение фронтов кристаллизации, создается гидродинамическое давление расплава, что улучшает условия подпитки расплавом локальных участков этой зоны и позволяет компенсировать уменьшение объема металла при его усадке в процессе затвердевания. Результатом этого является снижение пористости и химической неоднородности осевой части сляба. Наиболее эффективным является мягкое обжатие слябов на МНЛЗ с большим радиусом изгиба технологического канала, при большой толщине заготовки, высоких скоростях и повышенном содержании углерода в металле. Определение рациональных параметров технологии мягкого обжатия слябовой заготовки: места приложения и величины обжатия должно производиться с учетом конструктивных особенностей конкретной машины и сортамента разливаемого металла.
В кислородно-конвертерном цехе ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» в декабре 2009 года введена в эксплуатацию новая МНЛЗ криволинейного типа с вертикальным участком фирмы «SMS Siemag» для снабжения непрерывнолитыми слябами толщиной 300 мм стана горячей прокатки «5000», производящего толстый лист, используемый при производстве труб большого диаметра и в судостроении. Данная машина имеет специальное оборудование для осуществления мягкого обжатия слябовой заготовки с целью улучшения качества ее внутренней структуры.
Опробование проектной технологии мягкого обжатия при отливке толстых слябов показало, что степень развития дефектов осевая рыхлость и осевая химическая неоднородность является недопустимо высокой. Поэтому актуальной задачей стало проведение исследований по совершенствованию существующей технологии мягкого обжатия слябов из трубной стали.
Целью диссертационной работы является повышение качества осевой части слябов при разливке трубной стали на криволинейной МНЛЗ с вер-
тикальным участком в результате совершенствования технологии мягкого обжатия.
Для достижения этой цели в условиях ОАО «ММК» потребовалось решить следующие основные задачи:
установить причины недостаточной эффективности использования существующей технологии мягкого обжатия;
определить рациональные значения параметров технологии мягкого обжатия, характеризующие место приложения и величину обжатия к слябо-вой непрерывнолитой заготовке;
изучить качество литого металла с обжатием и без обжатия;
оценить эффективность скорректированной технологии мягкого обжатия непрерывнолитых заготовок из трубной стали.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана методика для экспериментального определения первого порога проницаемости двухфазной зоны в непрерывнолитой слябовой заготовке;
определены значения относительного содержания жидкости в двухфазной зоне сляба из трубной стали для условий разливки на МНЛЗ криволинейного типа с вертикальным участком, характеризующие первый порог проницаемости зоны;
выявлено распределение удельного объема пор по поперечному сечению сляба, отлитому с мягким обжатием и без обжатия;
установлено, что мягкое обжатие изменяет строение центральной части сляба: участки расположения осевых рыхлости и химической неоднородности перемещаются из-под геометрической оси по толщине - «нижняя» асимметрия при варианте без обжатия и оказываются над осью - «верхняя» асимметрия в варианте с обжатием.
Практическая значимость работы состоит в улучшении качества осевой части заготовок толщиной 300 мм: в среднем на 18,5 % (отн.) снизилась степень развития осевой рыхлости и на 24,7 % (отн.) - осевой химической неоднородности. Количество темплетов, имеющих степень развития этих дефектов не более одного балла, возросло в 23 и 38 раз, соответственно. На стане «5000» отбраковка горячекатаного листа толщиной от 16 до 32 мм из-за несоответствия класса сплошности, осуществляемая по результатам ультразвукового контроля, снизилась вдвое. Усовершенствованная технология мягкого обжатия внедрена в производство с долевым экономическим эффектом 16,9 млн. руб. в год.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международном форуме «МетИнвест-2011» в Украине, международных научно-технических конференциях молодых работников ОАО
«MMK» (2010...2012 г.г.), на межрегиональных научно-технических конференциях МГТУ по итогам научно-исследовательских работ в 2010...2012 г.г.
Публикации. По материалам диссертации имеется 16 публикаций, в том числе пять статей в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников и трех приложений. Она изложена на 134 страницах мапшнописного текста, включая 14 таблиц, 37 рисунков и 107 источников.
