Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Производство сортовой непрерывнолитой заготовки из «псевдокипящей» стали для получения низкоуглеродистой катанки 8
1.1 Известный опыт производства непрерывнолитой заготовки из "псевдокипящей" стали 8
1.2 Анализ возможности применения кальцийсодержащих материалов при производстве "псевдокипящей" стали 16
Выводы по главе 22
ГЛАВА II Разработка технологии выплавки полупродукта для получения «псевдокипящей» стали в условиях ОАО «ММК» 24
2.1 Разработка технологии выплавки полупродукта с предварительным раскислением в реконструированных двухванных сталеплавильных агрегатах 24
2.2 Разработка технологии выплавки полупродукта в новых дуговых сталеплавильных печах 35
Выводы по главе 40
ГЛАВА III Разработка технологии ковшевой обработки полупродукта для получения «псевдокипящей» стали на агрегате «печь-ковш» 42
3.1 Краткая характеристика и описание агрегата "печь-ковш" 42
3.2 Особенности технологии ковшевой обработки полупродукта для получения "псевдокипящей" стали 43
3.3 Результаты ковшевой обработки выплавленного в ДСА и ДСП полупродукта для получения "псевдокипящей"стали 47
Выводы по главе 54
ГЛАВА IV Разработка технологии непрерывной разливки «псевдокипящей» стали на сортовых МНЛЗ 56
4.1 Краткая характеристика и описание сортовой МНЛЗ 56
4.2 Особенности технологии непрерывной разливки "псевдокипящей" стали закрытой струёй 61
4.3 Результаты разливки "псевдокипящей" стали закрытой струёй 65
4.4 Комбинированный способ разливки "псевдокипящей" стали 77
Выводы по главе 81
ГЛАВА V Анализ условий получения сортовой непрерывнолитои заготовки из «псевдокипящей» стали с плотной макроструктурой 82
5.1 Расчёт параметров, влияющих на образование внутренних пузырей в сортовой заготовке 82
5.1.1 Алгоритм расчёта 82
5.1.2 Результаты расчёта 87
5.2 Использование результатов расчёта для анализа условий получения непрерывнолитои заготовки из "псевдокипящей" стали с плотной макроструктурой 95
Выводы по главе 98
Общие выводы 99
Список использованных источников 101
- Анализ возможности применения кальцийсодержащих материалов при производстве "псевдокипящей" стали
- Разработка технологии выплавки полупродукта в новых дуговых сталеплавильных печах
- Особенности технологии ковшевой обработки полупродукта для получения "псевдокипящей" стали
- Особенности технологии непрерывной разливки "псевдокипящей" стали закрытой струёй
Введение к работе
Стальная проволока в качестве конструкционного материала применяется практически во всех отраслях промышленности. Объём производства проволоки из низкоуглеродистой стали составляет около двух третей от общего объёма выпускаемой продукции [1]. Производство низкоуглеродистой проволоки является экономически достаточно выгодным, так как применяются большие единичные и суммарные (до 98 %) обжатия, высокие скорости волочения, несложная термообработка и высокая поточность производства [2, 3]. К разновидностям низкоуглеродистой проволоки относятся сварочная проволока для наплавки и телеграфная проволока для воздушных линий связи и проводов электропередачи, изготовление которых осуществляется на предприятиях метизно-металлургической отрасли. Сварочная и телеграфная проволока производятся из катанки, поставляемой металлургическими предприятиями. Низкоуглеродистый металл катанки должен обладать высокой деформируемостью при волочении. Для этого кроме содержания углерода в металле ограничивается и содержание кремния. Алюминий также является нежелательной примесью, так как входит в состав труднодеформируемых оксидных неметаллических включений. В катанке не допускается присутствие усадочных дефектов. Глубина распространения поверхностных дефектов ограничена [см. 1]. Традиционно для изготовления такой катанки на металлургических предприятиях как раньше, так и в настоящее время широко используют низкоуглеродистую кипящую сталь, обладающую высокой пластичностью [4, 5]. Одним из постоянных поставщиков катанки для изготовления сварочной и телеграфной проволоки является ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" (ММК). На этом предприятии в период до девяностых годов прошедшего столетия катанка для сварочной и телеграфной проволоки производилась из кипящей стали, выплавлявшейся в 400-т мартеновских печах с раскислением в сталеразливочном ковше низкокремнистым фер-
ромарганцем. Разливка металла осуществлялась сверху в изложницы на слитки массой до Юте применением брикетов-интенсификаторов кипения. Для прекращения кипения металла производилось накрывание слитков стальными пластинами с последующей заливкой водой. В целом низкоуглеродистый кипящий металл полностью удовлетворял требованиям заказчиков.
По мере проведения коренной реконструкции сталеплавильного производства ММК все мартеновские печи были выведены из эксплуатации. Поэтому металл мартеновского сортамента стал выплавляться в двухван-ных сталеплавильных агрегатах (ДСА). Вместимость ванн ДСА была уменьшена с 285 до 175 т для обеспечения возможности разливки стали на строившихся сортовых машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). На первом этапе реконструкции были введены в эксплуатацию агрегат "печь - ковш" (АПК) и две сортовые МНЛЗ. Это означало переход от классического способа разливки стали в изложницы к современному непрерывному способу разливки. При этом возникла необходимость получения заменителя "кипящей" стали - её успокоенного варианта или, так называемой, "псевдокипящей" стали. Это объясняется тем, что разливка на МНЛЗ настоящей "кипящей" стали сопряжена с рядом трудностей, заключающихся в нестабильности процесса разливки и повышенной её аварийности. Причиной этих трудностей являются колебания уровня металла в кристаллизаторе в результате высокой и непостоянной окисленности стали как в пределах одной плавки, так и смежных в серии плавок, а также наличие газовых пузырей в отливаемой заготовке близко от её поверхности [6]. На втором этапе реконструкции мартеновского цеха произведена замена двухванных сталеплавильных агрегатов современными дуговыми сталеплавильными печами (ДСП). После этого возникла необходимость освоения технологии выплавки "псевдокипящей" стали в новых агрегатах. Трудности получения более сильно раскисленной "псевдокипящей" стали, из которой производится катанка для сварочной и телеграфной проволоки,
заключаются в том, что в таком металле ограничено содержание такого традиционного элемента-раскислителя, каким является алюминий. Поэтому необходимо при низком содержании в металле кремния и алюминия получать достаточно высокую степень раскисленности стали, которая гарантирует отсутствие газовых пузырей в отлитой сортовой заготовке. Производство "псевдокипящей" стали требовалось организовать в бывшем мартеновском, а ныне - электросталеплавильном цехе (ЭСПЦ) на реконструированных и новых агрегатах. Поэтому разработка технологии производства в условиях ОАО "ММК" сортовой непрерывнолитой заготовки из "псевдокипящей" стали для получения сварочной и телеграфной проволоки являлась, несомненно, актуальной задачей.
Целью диссертационной работы являлось создание научно обоснованной технологии производства сортовой непрерывнолитой заготовки из "псевдокипящей" стали для получения сварочной и телеграфной проволоки в условиях ОАО "ММК". Для достижения этой цели потребовалось решить следующие основные задачи:
разработать технологию выплавки "псевдокипящей" стали в реконструированных двухванных сталеплавильных агрегатах;
разработать технологию выплавки "псевдокипящей" стали в новых дуговых сталеплавильных печах;
разработать технологию ковшевой обработки "псевдокипящей" стали на агрегате "печь-ковш";
разработать технологию непрерывной разливки "псевдокипящей" стали на сортовых МНЛЗ;
научно обосновать условия для получения плотной макроструктуры сортовой заготовки из "псевдокипящей" стали.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- выявлена доминирующая роль кремния во влиянии на окислен-
ность "псевдокипящей" стали и величину дефекта "газовый пузырь" в от-
литой заготовке в присутствии более сильных раскислителей - алюминия и кальция;
- установлены рациональные значения отношения содержания каль
ция к содержанию алюминия в металле в зависимости от содержания крем
ния и алюминия в "псевдокипящей" стали для обеспечения стабильного
процесса разливки закрытой струёй;
- предложен комбинированный способ непрерывной разливки
"псевдокипящей" стали для увеличения продолжительности использова
ния промежуточного ковша, серийности разливки и производительности
МНЛЗ;
- научно обоснованы условия для получения плотной макрострукту
ры сортовой непрерывнолитой заготовки из "псевдокипящей" стали.
Практическая значимость работы состоит в том, при переходе от выплавки "псевдокипящей" стали из ДСА в ДСП производительность агрегата увеличилась в 3,1 раза, экономия силикомарганца и феррокальция составила соответственно 6,9 кг/т и 4,5 кг/т. Опробован комбинированный способ непрерывной разливки "псевдокипящей" стали, позволяющий увеличить производительность МНЛЗ. В ЭСПЦ ОАО "ММК" внедрена технология производства сортовой непрерывнолитой заготовки из "псевдокипящей" стали для получения сварочной и телеграфной проволоки.
В результате замены кипящей стали на "псевдокипящую" получен годовой экономический эффект 22,69 млн. руб. вследствие увеличения выхода годного металла.
Экспериментальная часть работы выполнена в ОАО "ММК".
Автор выражает глубокую признательность работникам ЭСПЦ, центральной лаборатории контроля ОАО "ММК", сотрудникам Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, принимавшим участие с совместном проведении исследований.
Анализ возможности применения кальцийсодержащих материалов при производстве "псевдокипящей" стали
Таким образом, на зарубежных предприятиях низкоуглеродистая сталь для производства сварочной проволоки выплавляется в сталеплавильных агрегатах небольшой (не более 75 т) вместимости. Заменители кипящей стали с низким содержанием кремния производятся с обязательным раскислением алюминием. Содержание растворённого алюминия в металле составляет от 0,007 до 0,030 %.
Наиболее близким для условий ОАО "ММК" является опыт производства "псевдокипящей" стали в ЗАО "НСММЗ" (г. Ревда Свердловской области). Однако, существенным отличием является значительно большая (в 1,5 раза) вместимость сталеплавильных агрегатов (ДСА и ДСП) в ОАО "ММК". Нежелательными фактами при производстве "псевдокипящей" стали в ЗАО "НСММЗ" являются достаточно высокие аварийность и потери производительности МНЛЗ из-за внеплановых прекращений разливки, а также низкое качество макроструктуры отлитой заготовки вследствие высокой её пористости. Отсутствует информация о содержании растворённого кальция в "псевдокипящей" стали, оказывающего существенное влияние на разливаемость металла.
В отечественной "псевдокипящей" стали для производства сварочной и телеграфной проволоки ограничено содержание таких традиционных элементов-раскислителей, какими являются кремний (не более 0,03 %) и алюминий (не более 0,010...0,015 %). В условиях ограниченного содержания этих элементов достаточно полное раскисление металла может быть достигнуто при применении кальциисодержащих материалов. Для анализа возможности использования таких материалов при раскислении "псевдокипящей" стали был сделан литературный обзор по применению кальция с целью раскисления и модифицирования стали.
Кальций является химически активным элементом и эффективно взаимодействует с кислородом, серой, азотом, водородом и другими элементами [13,14]. Он имеет невысокую плотность - 1,54 т/м3 и низкие температуры плавления и кипения - 852 С и 1484 С соответственно [15, 16]. Растворимость кальция в жидком железе ограничена величиной 0,04022 % [17], следовательно и в стали его растворимость невысокая. Давление пара кальция при температуре 1600 С равно 0,1863 МПа [см. 17], что составляет большую величину. Он имеет высокое сродство к кислороду, активно взаимодействует с футеровкой ковша и шлаком. По данным Г. Кнюппеля [см. 14], Я.Е. Гольдштейна [18], М. Олетта и К. Готелье [19] раскислитель-ная и десульфурирующая способность щелочноземельного элемента кальция превышает аналогичные способности марганца, кремния и алюминия.
Введение в жидкий металл такого легкоокисляющегося элемента, каким является кальций, сопряжено с трудностями. Они заключаются в том, что значительная часть кальция не остаётся в металле вследствие окисления и испарения. По мнению авторов работы [20] при введении в жидкий металл кальцийсодержащего сплава могут протекать следующие реакции:
Процесс усвоения в жидком металле легкоокисляющейся лигатуры, содержащей кальций, можно представить следующим образом [21]. После расплавления намёрзшего при введении сплава гарнисажа из металла обнажается жидкое ядро введённых материалов, так как температура плавления сплава ниже температуры жидкой стали. Это сопровождается протеканием таких процессов: - растворение кальция в металле и его испарение с образованием газовой фазы; - взаимодействие растворённого в металле кальция с кислородом и алюминием с образованием новой фазы оксида кальция, алюминатов кальция; - взаимодействие паров кальция из газовых пузырей с кислородом металла на стенке пузыря и образование продуктов взаимодействия, прилипающих к стенке пузыря; - всплывание газового пузыря, сопровождающееся омыванием его стенок новыми порциями металла, и, как следствие, адсорбцией паров кальция поверхностью металла, отводом кальция в объём металла (его растворение) и последующей реакцией с кислородом и серой; - взаимодействие под действием сил адгезии первичных включений алюминатов кальция с мелкими частичками глинозёма с образованием комплексных алюмокалышевых включений; - взаимодействие алюминатов кальция с выделяющейся фазой сульфидов при достижении температуры кристаллизации; - подавление возможности образования на границе зёрен охрупчи-вающих сталь сульфидов, карбонитридов, соединений с цветными металлами в результате воздействия кальция, как поверхностно-активного элемента. В зависимости от химического состава стали, режима предварительной обработки и количества введённого кальция может достигаться решение следующих задач: - глобуляризация оксидных и сульфидных неметаллических включений [22...37]; - снижение загрязнённости оксидными включениями [см. 22.. .37]; - получение менее выраженной осевой пористости [38.. .42]; - более равномерное распределение ферритно-перлитных состав ляющих [43...47]; - снижение анизотропии свойств [см. 43,48...56]; - повышение хладостойкое стали [см. 57...59]; - увеличение выхода годного металла [60.. .66].
Для повышения эффективности воздействия кальция на металл его необходимо вводить на такую глубину, где внешнее давление больше упругости пара кальция. Глубина введения кальция достигает 2,5...3,0 м [см. 21], что позволяет увеличить время взаимодействия всплывающих капель кальция с жидкой сталью. При меньшей глубине введения кальций лишь в незначительной степени растворяется в металле [67]. Капли не растворившегося и более лёгкого кальция начинают быстро всплывать из глубины жидкой стали, в верхних горизонтах металла кальций кипит и практически мгновенно удаляется из металла в виде пузырьков.
Разработка технологии выплавки полупродукта в новых дуговых сталеплавильных печах
Кокс вводился в ковш перед выпуском металла, а чушковый алюминий - в процессе выпуска. При наполнении металлом одной трети ковша присаживались ферромарганец и феррокальций. Во время выпуска в ковше производилась продувка металла инертным газом. После окончания выпуска металла осуществлялось скачивание из ковша всего шлака. Расход раскислителей в ковш изменялся незначительно. Поэтому для сравнения эффективности вариантов предварительного раскисления с определённым приближением можно использовать данные измерения активности кисло рода в металле по приходу на агрегат "печь-ковш" элементом "Celox". На рисунке 2.1 представлены усреднённые результаты измерения активности кислорода в металле.
Из этого рисунка следует, что средняя активность кислорода в металле при различных вариантах предварительного раскисления выбранными материалами изменялась в интервале 220...290 ррт и существенно не различалась. Наиболее частое (в 63,8 % случаях) использование для раскисления углеродистой массы и силикомарганца объясняется в первую очередь доступностью этих материалов в отличие от алюмофлюса. Кроме того, при данном варианте раскисления была получена минимальная сред няя активность кислорода - 220 ррт. Такая технология предварительного раскисления полупродукта в агрегате была принята в качестве базовой.
На втором этапе исследования по разработанной технологии в ДСА было выплавлено 27 плавок стали марки Св-08А. Средний удельный расход углеродистой массы и силикомарганца для предварительного раскисления в печи составлял 1,9 и 6,9 кг/т соответственно. При проведении данных плавок появилась возможность измерения элементом "Celox" активности кислорода в металле перед выпуском из агрегата. Перед выпуском из печи металл характеризовался параметрами, приведёнными в таблице 2.6. Таблица 2.6 - Параметры металла перед выпуском из ДСА(числитель - диапазон изменения, знаменатель - среднее значение)
Из представленных данных следует, что в результате проведения предварительного раскисления металла в печи его окисленность в среднем составляла около 1110 ррт.
Для определения фактической величины коэффициента полезного действия раскислителей при осуществлении предварительного раскисления металла в двухванной печи был проведён расчёт с использованием формулы (2.1). В нём расход углеродистой массы и силикомарганца равнялся указанным выше их средним значениям. Химический состав материалов соответствовал параметрам, приведённым в таблице 2.4. Как и ранее было принято, что в процессах раскисления участвует 100 % кремния, 90 % марганца и 60 % углерода от вводимого их количества. В результате расчёта установили, что при снижении окисленности металла на 900 ррт (с 2000 до 1100 ррт) коэффициент полезного действия углеродистой массы и силикомарганца не превышает 25 %.
На проведённых плавках выпуск металла из ДСА в сталеразливоч-ный ковш осуществлялся с обязательной отсечкой печного шлака. Для наведения нового шлака в ковш вводилась известь. В процессе выпуска металла в ковш производилось основное раскисление ферромарганцем, чушковым алюминием и феррокальцием, иногда использовались силикомарга-нец и углеродистая масса. Состав использованных материалов соответствовал данным ранее проведённых плавок, представленным в таблице 2.5. Удельный расход раскислителей приведен в сводной таблице 3.4, представленной в следующей главе.
Для определения величин усвоения элементов-раскислителей при раскислении металла в ковше в процессе выпуска из ДСА был проведён специальный расчёт. Полученные данные о средней величине усвоения углерода, кремния, марганца, алюминия и кальция приведены на рисунке 2.2.
Из рисунка 2.2 видно, что при раскислении в сталеразливочном ковше металла из ДСА усвоение химических элементов было различным. Самым высоким - чуть больше 50 %, было усвоение марганца, имеющего наименьшее сродство к кислороду из всех пяти рассматриваемых элементов. Около 30 % получилось усвоение двух элементов: кремния - несколько меньше и углерода - немного больше. Наибольшая часть алюминия (около 90 %) и практически весь введённый в ковш кальций были израсходованы на взаимодействие с растворённым в металле кислородом.
На втором этапе реконструкции мартеновского цеха ОАО "ММК" в апреле - сентябре 2006 года поочерёдно были введены в эксплуатацию две дуговые сталеплавильные печи фирмы "Siemens VAI" (Германия) [95]. Техническая характеристика новых ДСП представлена в таблице 2.7.
Особенности технологии ковшевой обработки полупродукта для получения "псевдокипящей" стали
Перед введением в металл порошковой проволоки продувка аргоном производится с минимальным расходом газа. Скорость ввода проволоки выбирается такой, чтобы предотвратить выплески металла и шлака из ковша. Из-за охлаждающего эффекта при вводе проволоки металл перед началом её ввода должен иметь небольшой перегрев. После окончания ввода проволоки осуществляется усреднительная продувка металла аргоном. Перед передачей металла с АПК на МНЛЗ отбирается проба металла с измерением его окисленности и температуры.
Рассмотрим результаты ковшевой обработки на АПК полупродукта для получения "псевдокипящей" стали марок Св-08А и "Т", Полупродукт выплавлялся в двухванном сталеплавильном агрегате (27 плавок) и дуговой сталеплавильной печи (45 плавок). Усреднённые данные ковшевой обработки представлены в таблице 3.3.
Из этих данных видно, что масса обрабатываемой в ковше стали из ДСА в среднем составляла 180 т и была примерно на 11 т больше массы стали из ДСП. Это объясняется оставлением части металла предыдущей плавки в ДСП при работе на "болоте". Продолжительность нагрева металла на АПК и всей ковшевой обработки металла из разных агрегатов была абсолютно-одинаковой и равнялась 28 мин и 77 мин соответственно. Величины удельных расходов электроэнергии и инертного газа различались незначительно.
Данные о виде использовавшихся раскислителей и их среднем расходе на АПК приведены в таблице 3.4. Таблица 3.4 - Данные об удельном расходе раскислителей (кг/т) для
Из них следует, что основными видами раскислителей на АПК были силикомарганец СМн18, ферромарганец ФМн78, алюминиевая катанка и феррокальциевая порошковая проволока. Кроме того, в данной таблице также представлены данные об удельном расходе раскислителей непосредственно в сталеплавильном агрегате (ДСА и ДСП), а также в сталеразливочном ковше при выпуске в него металла из агрегата. Эта сводная таблица позволяет проанализировать результаты раскисления металла на всём участке от агрегата выплавки до АПК включительно, а также провести сравнение общего расхода раскислителей, вводимых в сталь из разных агрегатов.
Данные таблицы 3.4 свидетельствуют о том, что наибольшее различие в удельном расходе раскислителей выявлено для силикомарганца и ферро-кальциевого наполнителя порошковой проволоки. При раскислении стали, выплавленной в ДСА, удельный расход этих раскислителей был больше соответственно на 6,9 и 4,5 кг/т. Это объясняется тем, что основная часть силикомарганца использовалась для предварительного раскисления металла непосредственно в двухванной печи и около половины от израсходованного феррокальция - в ковше при выпуске металла из ДСА. Удельный расход уг-леродсодержащих материалов (суммарный расход углеродистой массы и углеродистого наполнителя проволоки), как и остальных раскислителей отличался незначительно.
На рисунке 3.3 показаны усреднённые данные усвоения при раскислении на АПК полупродукта из ДСА и ДСП химических элементов, содержание которых увеличилось в процессе обработки. Величина усвоения углерода, марганца и кальция увеличилась по сравнению с раскислением металла в ковше при выпуске из сталеплавильного агрегата (см. рисунки 2.2 и 2.9). Особенно возросло усвоение углерода и марганца. При ковшевой обработке на АПК усвоение такого легкоокисляемого элемента, каким является кальций, не превышало 4 %. Сравнение значений усвоения элементов при раскислении металла, выплавленного в разных сталеплавильных агрегатах, показало, что они различаются незначительно. Средние значения усвоения элементов на АПК составили для углерода - около 65 %, марганца - 93 %, и кальция - менее 4 %.
Данные о химическом составе и температуре металла перед началом и после окончания ковшевой обработки на АПК представлены в таблице 3.5. Анализ этих данных свидетельствует о том, что в процессе ковшевой обработки произошло повышение содержания растворённого в стали азота примерно на 20 ррт. Такая тенденция особенно опасна для электростали, которая в конце обработки содержала в среднем уже около 76 ррт азота. Это создаёт опасность в случае возможного азотирования металла на участке АПК -МНЛЗ превышения допустимого предела содержания газа, равного 100 ррт. Кроме того, повышенная газонасыщенность жидкого металла может вызвать образование газовых пузырей в отливаемой непрерывнолитой заготовке. По приведённым в таблице 3.5 данным можно оценить степень десуль-фурации металла при его обработке под "белым" шлаком, которая оказалась равной 43...44%.
Очень важной характеристикой "псевдокипящей" стали является отношение содержания в металле элементов-раскислителей: кальция и алюминия. Средние значения отношения [Са]/[А1] в металле из ДСА и ДСП после обработки на АПК равнялись 0,68 и 0,75 соответственно.
С целью оценки влияния различных факторов на величину активности кислорода в металле после окончания ковшевой обработки на АПК был проведён регрессионно-корреляционный анализ массива из 65 плавок. В качестве независимых переменных были рассмотрены: содержание в металле углерода, кремния, марганца, алюминия, кальция, отношение [Са]/[А1] и отношение [Si]/[A1]. Проведённый анализ показал, что статистически значимыми являются только зависимости активности кислорода от содержания кремния в металле и от отношения [Si]/[A1]. Графики выявленных зависимостей представлены на рисунке 3.4.
Особенности технологии непрерывной разливки "псевдокипящей" стали закрытой струёй
Непрерывная разливка осуществляется по двум базовым режимам: открытой и закрытой струями [98]. Открытой струёй разливаются стали с содержанием растворенного алюминия не более 0,006 %. При большем содержании алюминия разливка осуществляется закрытой струёй. Разливка закрытой струёй для отливки непрерывнолитых заготовок с размерами поперечного сечения 100x100 мм не предусмотрена. Одинаковым для обоих режимов разливки является использование защитных труб на участке сталеразливоч-ный - промежуточный ковши и теплоизолирующих смесей в промежуточном ковше. В режиме разливки открытой струёй в качестве дозирующих элементов металлической проводки применяются постоянные верхние и сменные нижние циркониевые стаканы марки "Justal" с внутренними каналами диаметром 15...20 мм. Химический состав и основные характеристики циркониевых стаканов приведены в таблице 4.2 [99]. Таблица 4.2 - Химический состав и основные характеристики циркониевых стаканов
При разливке открытой струёй регулирование подачи жидкого металла из промежуточного ковша в кристаллизаторы производится посредством смены нижних стаканов, имеющих разный диаметр калиброванных отверстий. Смена этих стаканов осуществляется при помощи специальных механизмов быстрой замены CNC фирмы "Vesuvius". Для смазки в кристаллизатор через кольцевой зазор подаётся растительное (рафинированное рапсовое) или синтетическое масло фирм "Mobil" или "Shell".
В режиме разливки закрытой струёй для регулирования подачи металла из промежуточного ковша в кристаллизаторы применяются стопора промежуточного ковша, представляющие собой корундографитовые моноблоки с нижней пробкой из переклазоуглеродистого материала. Жидкий металл поступает в кристаллизаторы под уровень через погружные стаканы с осевыми отверстиями. Роль смазки в кристаллизаторах выполняет шлакообразующая смесь.
Горячее опробование первой МНЛЗ производилось 30 июня и 2 июля 2004 года. При этом был выявлен ряд конструктивных и технологических недоработок. Для их устранения были изменена конструкция расходуемой части холодильника головки затравки, снижена скорость вытягивания заготовки из кристаллизатора при запуске МНЛЗ, уменьшены расходы воды в зоне вторичного охлаждения непрерывнолитой заготовки. В результате этого первая серия из пяти плавок была разлита уже 3 июля.
На начальном этапе освоения технологии непрерывной разливки сталь марок СтЗсп и СтЗпс разливалась закрытой струёй на заготовки с размерами поперечного сечения 152x170 мм. После этого была опробована разливка открытой струёй на заготовки с размерами поперечного сечения 124x124 мм. Вторая МНЛЗ была запущена 30 сентября того же года. В первой серии на этой машине разлили металл восьми плавок открытой струёй. Кристаллизатор этой МНЛЗ имеет устройство электромагнитного перемешивания стали фирмы "ABB Automation Systems" [100]. Данное устройство представляет собой укороченную катушку, расположенную с внешней стороны кристаллизатора. Частота питающего тока равна 3...5 Гц. Напряжение составляет 500 В, а средняя сила тока - 500 А. Устройство обладает кажущейся мощностью 433 кВА.
В период времени с июля 2004 года по май 2005 года было разлито около 800 тыс. т металла. Разливка закрытой струёй применялась лишь в июле, августе и октябре 2004 года. Этим способом была разлита сталь 59 плавок, основную часть которых составляла сталь марки СтЗсп и единичные плавки стали марок 15ХСЦЦ, 40Г1Р и СтЗпс. Режим разливки закрытой струёй является более сложным по сравнению с разливкой открытой струёй. Кроме того, сдерживающим фактором роста производительности МНЛЗ было пока небольшое количество плавок в одной серии на промежуточный ковш. Поэтому в дальнейшем - с ноября 2004 года по май 2005 года в условиях наращивания производства использовался только способ разливки открытой струёй. При этом наблюдалось постоянное увеличение количества плавок в одной серии. Максимальное количество плавок составило 25, а среднее - 19. Количество внеплановых окончаний разливки сократилось в 2,5 раза, а количество прорывов - в 4 раза. Основными причинами прорывов затвердевшей корочки заготовки являлись трещины, образующиеся из-за веерообразной струи жидкого металла и несоблюдения температурно-скоростного режима разливки, и попадание шлака в корочку заготовки. Негативным моментом разливки открытой струёй являлось увеличение количества дефектов "газовый пузырь" и "краевая точечная загрязнённость" в отлитой непрерывнолитой заготовке из-за вторичного окисления металла и эжектирования воздуха струёй стали. Необходимость повышения конкурентоспособности продукции потребовала отработки технологии разливки закрытой струёй. В мае 2005 года этим способом было разлито 19 серий.
