ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

Азот в большинстве случаев является вредной примесью, которая снижает пластическиесвойства стали, ударную вязкость, повышает хрупкость при низких температурах и склонность к старению, то есть охрупчиванию вследствие постепенного выделения в объеме стальных изделий избыточного азота в виде нитридов. В связи с этим появилась задача выплавки сталей с низким содержанием азота; вIF-сталях оно не должно превышать 0,004 %, в импортозамещающей низколегированной трубной стали марки 06ГФБАА - 0,007 %.

Для обеспечения содержания азота в заданных пределах возникла необходимость снижения его поступления в металл по ходу всего производственного процесса выплавки, выпуска в сталеразливочный ковш, раскисления-легирования, внепечной обработки и непрерывной разливки. Прирост азота на различных стадиях производства низколегированной трубной стали представлен в таблице 1.

Таблица 1

Статьи баланса азота в конвертерной стали

Из таблицы видно, что основное увеличение содержания азота происходит во время выпуска плавки и разливки на МНЛЗ. За время доводки металла на АДС или УПК прирост азота практически не происходит, а при обработке на КУВС происходит незначительное снижение. Таким образом, для снижения содержания азота в готовом металле необходимо принимать меры во время выплавки, выпуска металла из конвертера и при разливке на МНЛЗ.

Большое влияние на содержание азота в стали оказывает содержание азота в металле после окончания продувки плавки. Основными источниками поступления азота в конвертерную сталь являются чугун, металлический лом, кислород, ферросплавы и науглероживатель.

В таблице 2 представлены статьи приходной части баланса азота в конвертерной ванне. Как видно из этих данных, основная часть азота приходит с продувочным кислородом.

Таблица 2

Статьи прихода азота в конвертерную ванну

Кроме чистоты кислорода, на содержание азота в металле перед выпуском из конвертера оказывают такие технологические факторы, как наличие додувки, возвраты, остаточное содержание углерода, физическое состояние и окисленность шлака, длительность выпуска плавки (табл. 3).

Значительный прирост азота происходит из-за насыщения металла во время выпуска из конвертера при его контакте с воздушной атмосферой. На величину прироста оказывает влияние продолжительность выпуска и "организованность" струи металла. При неблагоприятном стечении факторов насыщение металла азотом во время выпуска может достигать 0,003 % и более. Уменьшение величины этого прироста позволит более эффективно выполнять поступающие заказы.

Таблица 3

Влияние технологических факторов выплавки стали на изменение содержания азота

Для защиты металла во время выпуска была предложена следующая технология: в начале выпуска в сталеразливочный ковш присаживается известняк, который при высокой температуре разлагается на оксид кальция и диоксид углерода. Выделяющийся диоксид углерода защищает струю металла от насыщения металла азотом при контакте с атмосферой.

Для опробования технологии провели опытные плавки с присадкой известняка (1,0-1,5 т на плавку).

На повалке конвертера, а также после выпуска плавки из сталеразливочного ковша отбирались представительные пробы металла, и измерялась его температура. Результаты опытных плавок, а также обобщенные результаты сравнительных плавок представлены в таблице 4.

Таблица 4

Результаты выплавки стали с присадкой известняка на выпуске из конвертера

По полученным результатам был рассчитан перепад температур металла между температурой повалки/выпуска и температурой металла в сталеразливочном ковше. На сравнительных плавках изменение температур на повалке и в сталеразливочном ковше на 11 °С меньше, чем на плавках с присадкой известняка.

Для оценки эффективности использования известняка сравнили прирост азота в металле по пробам, отобранным на повалке конвертера и после усреднительной продувки на АДС (УПК). Из таблицы 4 видно, что на сравнительных плавках по приходу на АДС содержание азота составляло 0,004 %, а на опытных - 0,003 %. Кроме того, на опытных плавках содержание азота в повалочных пробах (то есть после продувки) было больше, чем на сравнительных - 0,0027 и 0,0017 % соответственно. Таким образом, на сравнительных плавках увеличение содержание азота за время выпуска в среднем составило 0,002 %, а на опытах прироста не отмечено.

Дополнительное охлаждение металла при использовании известняка составило 8 °С/т материала.

Дальнейшее опробование технологии осуществлялось при выплавке стали марки 06ГФБАА, где содержание азота ограничено 0,007 %. Выплавка данной стали сопровождается несколькими додувками на фосфор, что приводит к получению повышенного содержания азота на повалке и затем в готовом металле. По опытной технологии проведена лишь одна плавка из серии из-за того, что известняк подан в бункер одного конвертера. Содержание азота в готовом металле (на МНЛЗ) составило 0,0048 %, на сравнительных - 0,0067 %. Для сравнения были отобраны плавки той же марки (табл. 4).

Таким образом, технология защиты струи металла при выпуске из конвертера с помощью присадки известняка в сталеразливочный ковш позволяет практически полностью избежать насыщения металла азотом при контакте с атмосферой. Внедрение данной технологии позволяет выпускать сталь с низким содержанием азота.