научная статья по теме ТЕХНОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПОДОГРЕВА В КОВШЕ ТРУБНОЙ И АВТОЛИСТОВОЙ СТАЛИ Металлургия

Текст научной статьи на тему «ТЕХНОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПОДОГРЕВА В КОВШЕ ТРУБНОЙ И АВТОЛИСТОВОЙ СТАЛИ»

УДК 621.746.589

ТЕХНОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПОДОГРЕВА В КОВШЕ ТРУБНОЙ И АВТОЛИСТОВОЙ СТАЛИ

© М.В. Филатов, А.В. Куклев, В.В. Тиняков

ООО «Корад», ОАО«Северсталь»

«КОРАД» 15 ЛЕТ

Одним из важнейших факторов металлургической технологии, влияющих на качество стали, является температурный режим разливки. Так, соблюдение более узкого интервала температур перегрева стали в промежуточном ковше УНРС (15-25 С над температурой ликвидус) позволяет, с одной стороны, получить улучшенную макроструктуру сляба, с другой стороны, стабилизировать процесс непрерывной разливки и улучшить качество поверхности сляба.

Наиболее часто тонкая регулировка температуры осуществляется на установке ковш-печь. Однако такая технология имеет некоторые недостатки: высокую капиталоемкость и расходы по переделу, а также сложность получения низкой массовой доли азота в металле (для трубных сталей не более 0,008%, для автолистовых сталей не более 0,006%) из-за воздействия электрической дуги (при плавке в электропечах).

В конвертерном производстве ОАО «Северсталь» разработана и внедрена установка для химического подогрева металла в сталеразливочном ковше (рис. 1).

Проведенные физико-химические и теплотехнические расчеты показали, что нагрев 1 т стали при сжигании 1 кг алюминия и 100%-ном использовании тепла составляет 35,4 °С. С учетом 75-80% усвоения тепла

для нагрева 1 т стали на 1 °С необходимо ввести 0,04 кг алюминия и соответственно 0,022 м3 кислорода.

Процесс химического подогрева металла состоит в следующем. При поступлении сталеразливочного ковша на установку доводки металл продувают аргоном в соответствии с действующей технологической инструкцией. По результатам измерения температуры определяют необходимость химического подогрева металла. По содержанию алюминия и температуре металла рассчитывают массу алюминия и суммарный расход кислорода.

Устанавливают значение интенсивности подачи кислорода по основной линии с расходом 3000-6000 м3/ч через фурму, футерованную высокоглиноземистым огнеупорным бетоном с соплом, изготовленным из литейного чугуна. Длительность продувки металла кислородом определяется суммарным расходом кислорода и интенсивностью продувки (4-10 мин).

Для отработки технологии подвергали химическому подогреву в ковше плавки стали 3сп, 08Ю, 08пс, 10, БАЕ 1006 и трубной стали 22ГЮ. Интенсивность продувки металла кислородом поддерживали в интервале 2000-3600 м3/ч, длительность продувки составляла 2,7-6 мин, объем израсходованного на плавку кисло-

V*

-Ы<з-

А,

4

А1

К

Рис. 1. Схема установки химического подогрева металла в ковше:

1 - кислородопровод общий; 2 - кислородопровод основной линии; 3 - кислоро-допровод байпасной линии; 4 - рукав с кислородом; 6 - колонна с кареткой фурмы; 7 - бунт алюминиевой проволоки; 8 - трайб-аппарат; В1 - вентиль с электроприводом 15С922НЖ, Ду 80 Ру 40); К1 - клапан отсечной (нормально закрытый) 22НЖ32П, Ду 80 Ру25; К2 - клапан регулирующий 25НЖ50НЖ45М, Ду 80 Ру 63; К3 - клапан отсечной (нормально закрытый) 22НЖ32П, Ду 80 Ру25; В2 - вентиль ручной 15С27НЖМ, Ду 25 Ру 63; К4 - клапан регулирующий 25НЖ50НЖ 22м, Ду 25 Ру 63; Д1 - диафрагма измерительная основной линии; Д2 - диафрагма измерительная байпасной линии; Р - манометр

3

К

В

1

В

2

25

и

20 -

§ 15 -

н

ев

ср

и

10

5 -

0 010 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 Расход кислорода, м3/т

Рис. 2. Зависимость температуры нагрева металла от расхода кислорода при химическом подогреве

30

25 -20

ра15

« 10 р

5 -

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 Удельная масса сгоревшего алюминия, кг/т

Рис. 3. Зависимость температуры нагрева металла от массы сгоревшего алюминия

рода 100-360 м3. Расход алюминия от 0,43 до 1,4 кг/т стали.

По результатам испытаний получены зависимости температуры нагрева металла в 360-т ковше от расхода кислорода (рис. 2) и удельной массы сгоревшего алюминия (рис. 3).

Массу алюминия определяли из расчета его содержания в металле 0,1% перед началом продувки.

Удельный расход алюминия на подогрев, рассчитанный как разность содержания введенного в металл алюминия и содержания алюминия в металле после продувки кислородом, составлял 0,33-0,76 кг/т. После продувки кислородом металл в течение 2 мин продували аргоном. Температура нагрева металла в ковше составляла 2-25 °С.

Установлено, что в процессе обработки металла кислородом содержание С, Мп, Б, Р и практически не изменяется. Угар кремния и марганца составлял 0,03 и 0,05% соответственно.

Содержание азота составляло 0,006-0,008%, т.е. в опытных плавках оно было не выше, чем в обычных плавках без химического подогрева стали. В процессе продувки металла кислородом увеличивается содержание глинозема и снижается содержание БеО в шлаке. Содержание других составляющих шлака изменяется незначительно.

40 30

«

X 20

3?

3?

10

40

30

20

10

20

30

40

10

0 10 20 30 40

Температура перегрева, °С

Рис. 4. Зависимость отсортировки по дефектам «неметаллические включения» (а) и «плена» (б) от температуры перегрева металла в промежуточном ковше (последнее измерение во время разливки)

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

X

о. С

0

0-100 100-200 200-300 300-400 Расход кислорода, м3 на плавку

Рис. 5. Влияние расхода кислорода при химическом подогреве расплава на установке вакуумирования металла на качество холоднокатаного листа

Для оценки качества металла, полученного с использованием химического подогрева, исследовали макроструктуру слябов и готового проката, загрязненность стали неметаллическими включениями (НВ) и механические характеристики в сравнении с металлом обычных плавок. Макроструктура исследуемого металла практически не отличалась от макроструктуры металла сравнительных плавок. Опытные плавки с химподогревом отличались менее развитой ликвацией, меньшей пораженностью дефектом макрострукту-

0

0

0

0

0

ры типа «гнездообразная трещина» и другими видами поверхностных и внутренних трещин. Это происходило благодаря стабилизации температурного режима разливки. Повышенная чистота металла по НВ обеспечена более благоприятным для ассимиляции оксидных включений и десульфурации металла химическим составом получаемого ковшового шлака.

Металл, выплавленный с применением химического подогрева, по НВ (оксидам точечным, оксидам строчечным, силикатам хрупким, силикатам недеформиру-емым, сульфидам) соответствует заданному уровню и чище металла текущего производства. По средним значениям на плавку загрязненность по всем видам включений не превышала балла 0,5. Механические характеристики металлопроката из стали 22ГЮ, выплавленной с химическим подогревом в ковше, соответствовали требованиям технических условий и уровню свойств сравнительной плавки.

Таким образом, технологию химического подогрева можно применять при производстве стали рядовых марок, а также легированной марганцем и алюминием трубной стали типа 22ГЮ.

При освоении стали для производства автолиста нового поколения типа 1Б требовалось получить содержание углерода не более 0,005% и азота не более 0,006%, что исключало применение ковша-печи из-за возможности перехода углерода из материала электродов, а азота из плазмы электрической дуги. Выдвинуты повышенные требования по содержанию НВ. Установлено, что при выплавке стали этого типа предъявляются повышенные требования к температурному режиму разливки. На рис. 4 показана зависимость отсортировки холоднокатаного листа 1Б-стали от температуры

перегрева металла над линией ликвидус в промежуточном ковше УНРС.

Применение технологии химического подогрева показало неоднозначные результаты. На массиве плавок с удовлетворительной отсортировкой холоднокатаного листа (менее 10%) доля плавок с применением химического подогрева с расходом кислорода более 200 м3 составляла 20%, а на массиве сталей с повышенной отсортировкой (более 20%) доля плавок с химическим подогревом составляла 65%. Кроме того, на плавках с повышенным содержанием азота в металле объем израсходованного кислорода превышал 200 м3.

На рис. 5 показаны результаты исследования отсортировки холоднокатаного листа по металлургическим дефектам в зависимости от объема израсходованного кислорода при химическом подогреве 1Б-стали.

Таким образом, для производства 1Б-стали необходимо минимизировать химический подогрев металла (ограничить объем израсходованного кислорода до 100 м3) и увеличить длительность промывочного периода (продувку аргоном в ковше через донные пробки с малым расходом аргона) для удаления образующихся включений глинозема.

Выводы. Технологию химического подогрева можно неограниченно применять при производстве стали рядовых марок, автолистовой стали типа 08Ю и трубной стали типа 22ГЮ.

При производстве автолистовой стали типа 1Б без примесей внедрения, имеющей повышенные требования по чистоте металла по неметаллическим включениям и низкое содержание азота и углерода, объем кислорода при химическом подогреве металла следует ограничить до 100 м3.

Экспресс-информация

( УРАЛЬСКАЯ ^^ СТАЛЬ

«Уральская Сталь» приступила к строительству уникальной комбинированной МНЛЗ

На металлургическом комбинате «Уральская Сталь» (управляющая компания - УК «МЕТАЛЛОИНВЕСТ») началась реализация проекта строительства новой МНЛЗ для производства не имеющей аналогов в России и странах СНГ заготовки: круглой большого диаметра (430 мм, 540 мм и 600 мм и блюмовой сечением 330x470 мм).

Преимуществом новой МНЛЗ станет возможность производить высококачественную непрерывнолитую трубную заготовку. Производительность комбинированной МНЛЗ составит 1 млн т литой заготовки в год.

Новая МНЛЗ будет построена на месте существующей машины, которая к настоящему моменту выведена из работы и остановлена на реконструкцию.

С вводом в эксплуатацию комбинированной МНЛЗ ОАО «Уральская Сталь» полностью обеспечит потребность в круг- § лой литой заготовке больших диаметров до 600 мм трубные заводы Уральского региона и России.

Поставщиком оборудования и базового инжиниринга выбрана фирма «SMS Demag», которая имеет большой опыт в области создания МНЛЗ и положительный опыт сотрудничества с ОАО «Уральская Сталь». Российская часть поставки

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Металлургия»