УДК 669.187.25
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ 08-12Х18Н10Т
© А.Г.Левада, В.И.Антонов, О.К.Токовой, С.М.Фомченко
ОАО «Челябинский металлургический комбинат», Южно-Уральский государственный университет
ОТ
МЕЧЕЛ
65 лет
Челябинский металлургический комбинат — один
из основных поставщиков продукции из коррози-онностойкой стали на внутреннем рынке. Производство стали в ЭСПЦ-6 осуществляется по следующей технологической схеме (рисунок): после выплавки высокохромистого полупродукта в сверхмощной электропечи расплав направляют в агрегат кислородного рафинирования, затем в агрегат ковш-печь. После этого металл разливается в зависимости от заказов либо на слитки (сортовая продукция), либо на слябы на МНЛЗ радиального типа.
Основной сортамент представлен марками 08-12Х18Н10Т, 08Х18Н10, 08Х18Т1, 08Х17Т, 10Х17Н13М2(3)Т, 20Х23Н18, 06ХН28МДТ (ЭИ943), примерно 80% приходится на никельсодержащие стали.
В 2007 г. выплавлено около 57 тыс. т коррозионно-стойкой стали, в том числе 83,3% аустенитных и 10,9% ферритных марок. Стали 10Х17Н13И2(3)Т, 20Х23Н18 и 06ХН28МДТ разливаются на слиток, а остальные на слябы размером 170x1050^1550x3600^4000 мм. Слитки сталей 10Х17Н13М2(3)Т и 20Х23Н18 прокатываются на блюминге в слябы размером 160x1080x3600^4000 мм. Слитки сплава 06ХН28МДТ куются на слябы размером 130x720x360 мм. Все слябы проходят абразивную зачистку и направляются на горячую прокатку в рулон на стане 2300/1700. Горячекатаные рулоны по межцеховому конвейеру передаются в цех холодной прокатки (см. рисунок). Технология и оборудование позволяют производить до 65% холоднокатаного листа с качеством поверхности классов М2А и М2Б.
Основные дефекты металла образуются в ходе сталеплавильного и прокатного переделов, что приводит к уменьшению выхода листа классов М2А и М2Б. К таким дефектам относятся: раскатанные неметаллические включения (скопления карбонитридов титана), способствующие образованию разрывов, плен, сквозных дыр и волосовин на стали 08Х18Н10Т, а также царапины и язычковые плены от повреждений поверхности, возникающие при горячей прокатке (надрывы и царапины от роликов подогревательных печей, про-водковой арматуры, рабочих валков, роликов рольгангов и моталок).
На комбинате ведется постоянная работа по улучшению качества проката. В 2006-2007 гг. выполнен комплекс мероприятий по совершенствованию технологических процессов: на дуговой сталеплавильной печи; агрегатах аргонно-кислородного рафинирова-
ния (АКР), ковш-печь (АКП); МНЛЗ; в прокатных цехах № 4 и 5.
Печь ДСП-100И7 была спроектирована зауженной по диаметру и рассчитана на выплавку коррозионно-стойкого полупродукта с использованием легковесных листовых отходов. Однако, в связи с их отсутствием, в шихту давали в основном тяжеловесные материалы, при этом стены печей оказались открытыми и подвергались воздействию тепловой энергии излучения от открытых дуг. Поэтому первой задачей была разработка технологии вспенивания шлака на ранних стадиях плавления*.
Следующей задачей было уменьшение содержания хрома в шлаке. Совершенствование технологии заключалось в увеличении количества присаживаемой извести (повышение основности шлака до 1,5-1,7), в снижении окислительного потенциала шлака путем увеличения массы кокса и ферросилиция, в отказе от удаления шлака из печи. Во время слива плавки осуществляли присадку в ковш дополнительных раскис-лителей, что позволило в результате активного перемешивания их со шлаком сократить содержание Сг203 в шлаке (до 4%) и сэкономить 1,5-2,0 т феррохрома на плавку.
При реконструкции ДСП и переходе на эркерный выпуск диаметр печи увеличили по панелям на 250 мм. Это дало возможность снизить расход кислорода до 300 м3 на плавку, так как не было необходимости интенсивно вспенивать шлак для максимального закрытия дуги. Одновременно откорректировали технологию слива металла и шлака из печи. Основную массу шлака выпускали до наполнения ковша на 2/3. В этот момент в ковш для окончательного и более полного восстановления хрома присаживали шлакообра-зующие материалы (плавиковый шпат или известь) и раскислители (дробленый ферросилиций или кокс) в количествах, обеспечивающих получение активного жидкоподвижного шлака и глубокое извлечение хрома из шлака.
Металл со шлаком из переливного ковша полностью заливали в АКР, после этого конвертер возвращали в вертикальное положение и перемешивали металл со шлаком, наклоняя конвертер 2-3 раза и продувая через придонные фурмы аргон. Затем АКР переводили в горизонтальное положение и максимально удаляли печной шлак.
После того как в период раскисления вместо ФС65 начали давать карбид кремния и гранулированную
' Волкодаев А.Н., Токовой О.К. и др. Вспенивание хромистого шлака в высокомощной дуговой печи // Сталь. 1997. № 6. С. 46-48.
смесь СГ-Г (алюмошлак гранулированный с содержанием металлического алюминия 10-12%), содержание Сг203 в шлаке стабилизировалось на уровне 1,5-3,0%. Использование СГ-Г позволило также снизить с 0,25 до 0,05% содержание кремния в полупродукте, заливаемом в АКР, что благоприятно сказалось на стойкости агрегата вследствие увеличения основности шлаков в период продувки.
В АКР сталь продувают смесью кислорода и нейтрального газа (аргона, азота) через верхнюю водо-охлаждаемую фурму и придонные фурмы, причем при достижении содержания углерода в металле 0,15-0,20% рафинирование ведут только через придонные фурмы смесью кислорода и нейтрального газа. Окислительную продувку проводят с изменением соотношения «кислород : инертный газ» от 6:1 до 1:6. К недостаткам данной технологии следует отнести повышенный расход раскислителей на восстановление оксидов хрома из шлака и на раскисление металла, вызванный высоким содержанием растворенного кислорода в расплаве по окончании окислительной продувки. Поэтому в АКР вместо окислительной ступени продувки при соотношении «кислород : аргон» 1:6 внедрили продувку чистым аргоном в количестве не менее 300 м3/плавку. После чего присаживали раскислители и проводили восстановление, не прерывая продувки аргоном. В результате снизилась окисленность металла перед раскислением, что положительно сказалось на восстановлении хрома из шлака. Содержание Сг203 в шлаке АКР уменьшилось с 4-6 до 1,5-3,0%.
Кроме того, увеличили интенсивность ввода газов (кислорода, инертного газа) через придонные фурмы с 60 до 100 м3/мин (см. таблицу). Это позволило сократить длительность плавки в АКР в среднем на 10 мин, а расход ферросилиция на восстановление — на 4 кг/т. Благодаря всем этим мероприятиям сквозное извлечение хрома удалось повысить с 85 до 92%, что дает экономию феррохрома около 15 кг/т.
Ранее расчеты шихты по никелю на марочное содержание проводили в ДСП во время завалки, затем присадку ферроникеля перенесли в АКР, чтобы исключить потери никеля в результате испарения в районе дуг. Это сократило его угар, позволило стабильно работать на нижнем марочном пределе и в совокупности с организационными мерами (исключение смешивания и полное извлечение скрапа из шлаков) увеличило сквозное извлечение никеля с 90 до 96-98%.
Значительное снижение затрат (159 руб/т) получили в результате отработки легирования расплава углеродистым марганцем в начальный период окислительной продувки расплава в АКР. Ранее для легирования использовали металлический марганец в конце периода восстановления.
В АКП производится доводка металла по температуре и химическому составу с целью снижения окислительной способности металла перед легированием титаном.
Внепечную обработку титансодержащих сталей в АКП осуществляли по следующей технологической
схеме: металл продували аргоном в течение 2 мин, отбирали пробы, замеряли температуру и определяли содержание свободного кислорода в металле. Доводили его по химическому составу (кроме титана) и температуре (перегревали расплав до 1580-1600 °С) и скачивали шлак «до зеркала металла». Ковш с металлом устанавливали на стенд АКП, отбирали пробу для определения химического состава, наводили на поверхность металла шлак путем присадки 100-150 кг флюоритовых брикетов.
Легирование титаном проводили следующим образом: ввод 250-300 м проволоки с наполнителем (силикокальцием СК30); перемешивание аргоном 2-3 мин; замер содержания активного кислорода; при содержании 02 > 10 ррт дополнительно вводили си-ликокальций. Присадки давали в следующем порядке: 40-50 кг алюминия (крупка, дробь, гранулы); порции (450-500 кг) дробленого ФТи70 (фракция 30-70 мм); 20-30 кг алюминия (крупка, дробь, гранулы); порции (450-500 кг) дробленого ФТи70 (фракция 30-70 мм); 20-30 кг алюминия (крупка, дробь, гранулы); порции (200-500 кг) дробленого ФТи70 (фракция 30-70 мм); затем наводили шлак присадками извести и флюорита при минимальном нагреве металла дугами; после этого замеряли температуру и отбирали пробы на химический состав; при необходимости доводили металл по титану проволокой с наполнителем ФТи70. В результате освоения данной технологии снизились потери титана и улучшилось качество слябов.
После пуска цеха в 1990 г. выполняли разливку на МНЛЗ по одной плавке на промежуточный ковш. Это было связано с длительной подготовкой к разливке из-за отсутствия АКП, застыванием шлака в промежуточном ковше из-за насыщения его карбонитрида-ми титана и выходом из строя стопорного механизма. Освоение разливки коррозионностойких сталей на МНЛЗ сопровождалось высокой аварийностью. Для уменьшения вероятности прорывов металла изменили схему зоны вторичного охлаждения, добавив подбой под кристаллизатором, кроме того, была увеличена амплитуда качания кристаллизатора с ±3 до ±6 мм, рассчитана частота качания кристаллизатора при разливке коррозионностойких сталей аустенит-ного и ферритного классов в зависимости от скорости разливки. Для лучшего рафинирования стали от
Режим продувки металла в АКР
Ступень продувки Массовая доля угле- Соотношение Ь-фурма, м3/мин Д-фурма, м3/мин
рода, % О2 : ИГ О2 О2 ИГ
1 до 0,8-0,5 (5-6) : 1 130 0 30 30
2 от 0,8-0,5 до 0,35-0,25 4 : 1 130 0 30 40
3 от 0,35-0,25 до 0,15-0,20 1 : 1 70 70 40-50 40-50
Бесступенчатый от 0,15-0,20 до 0,10-0,04 от 1 : 1
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.