ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

Одним из показателей, характеризующих качество непрерывнолитых слябов, является содержание в них неметаллических включений, которые могут привести к появлению таких дефектов, как плена и рванина при последующем переделе. Удаление неметаллических включений в шлаковую фазу осуществляется, как правило, при помощи подачи инертного газа в жидкость или механического воздействия на металл. Обработка металла шлаком в про­межуточном ковше и кристаллизаторе является последней технологической операцией с жидким металлом, что в значительной степени влияет на качество непрерывнолитой заготовки.

Конструкция промежуточного ковша является фактором, определяющим содержание неметаллических включений в готовых слябах. Это объясняется тем, что при разном характере движения металла происходит различное взаимодействие металла с футеровкой ковша, шлаком, атмосферой, что влияет и на стойкость промежуточного ковша.

Характер направления движения металла в промежуточном ковше должен удовлетворять ряду требований. Во-первых, движение металла должно быть организовано так, чтобы максимально снизить площадь контакта металла с атмосферой. Особенно это важно при разливке первой плавки в серии, когда шлаковая фаза еще не сформирована и происходит интенсивное перемешивание неизолированного металла. Во-вторых, движение металла должно быть таким, чтобы в разливочных частях промежуточного ковша организовывались восходящие потоки металла для создания условий максимального всплытия неметаллических включений и перехода их в шлаковую фазу. В-третьих, движение металла из приемной части промежуточного ковша в разливочные части должны сопровождаться минимальным воздействием на стопор. Динамическое воздействие на стопор может привести к изменению его расположения над отверстием коллектора промежуточного ковша.

Разработана конструкция перегородки, удовлетворяющая вышеперечисленным требованиям.

Важным моментом в конструкции промежуточного ковша является наличие порога, который устанавливается в разливочных частях на расстоянии не менее 150 мм от перегородки. Наличие порога необходимо, во-первых, для создания восходящих потоков металла в разливочных частях, то есть для создания благоприятных условий всплывания неметаллических включений и ассимиляции их шлаком; во-вторых, при наполнении разливочной части металлом существенно снижается интенсивность перемешивания металла, что уменьшает вторичное окисление и препятствует отложению неметаллических включений на внутренней поверхности коллектора промежуточного ковша, то есть увеличивает время его работы.

Исследования по определению влияния конструкции промежуточного ковша на качество непрерывнолитого слитка производили в кислородно-конвертерном цехе. В ходе непрерывной разливки использовались промежуточные ковши, оснащенные перегородкой с девятью отверстиями, выполненными в шахматном порядке (рис. 1, а), и опытной перегородкой с отверстиями, расположенными в нижней части перегородки (рис. 1, б и в).

Рис. 1. Форма перегородок промежуточного ковша:

а) - до эксперимента; б) - первая экспериментальная перегородка; в) - вторая экспериментальная перегородка; г) - третья экспериментальная перегородка

Перегородки разделяли промежуточный ковш на приемную и две разливочные части, в каждой из которых формируются отдельные шлаковые зоны. В ходе разливки осуществлялся отбор проб шлака из разливочных частей промежуточного ковша для определения химического состава. В каждой исследуемой серии отбирались темплеты с первой, третьей, пятой и шестой плавок для оценки макроструктуры металла по ОСТ 14-4-73. В дальнейшем от темплетов отрезали пробы для определения количества неметаллических включений электролитическим методом по ГОСТ 1778-70. Всего проконтролирована разливка 12 серий (77 плавок) с использованием опытных промежуточных ковшей. После отбора темплетов на опытных плавках осуществлялась оценка дефекта «точечная неоднородность» (рис. 2).

Рис. 2. Средний балл дефекта "точечная неоднородность" низкоуглеродистых сталей при использовании перегородки старой (1) и новой (2) конструкции

Из рисунка 2 следует, что при использовании опытной перегородки средний балл дефекта «точечная неоднородность» примерно в полтора раза ниже, чем при использовании перегородки старой конструкции.

Другим важным показателем эффективности использования перегородок новой конструкции является оценка дефекта «точечная неоднородность» на первых слябах в серии на промежуточный ковш. Среднее развитие дефекта на слябах, разлитых с использованием старой конструкции, составило 2,1 балла, в то время как развитие того же дефекта на слябах, отлитых с применением перегородки нового типа, составило 1,2 балла. Приведенные данные свидетельствуют о том, что подача металла под уровень при наполнении промежуточного ковша приводит к меньшему взаимодействию с атмосферой, а, следовательно, и к меньшему вторичному окислению металла. Данный вывод подтверждают и результаты анализа шлаков из разливочных частей промежуточного ковша (рис. 3).

Рис. 3. Изменение содержания оксида алюминия в шлаке района стопоров:

пунктир - при использовании опытных перегородок; сплошная линия - при использовании обычной перегородки

Так, при использовании перегородки новой конструкции содержание оксида алюминия после разливки первой плавки в серии на промежуточный ковш составляет менее 5 %, а при использовании перегородки старой конструкции - 7…9 %. Значительная разница содержания глинозема также подтверждает снижение вторичного окисления металла во время наполнения разливочной части промежуточного ковша металлом через опытную перегородку. Это создает благоприятные условия для ассимиляции неметаллических включений при разливке последующих плавок в серии ввиду более низкого содержания оксида алюминия в шлаке. Более низкое содержание оксида алюминия в шлаке разливочной части, оборудованной опытной перегородкой, создает предпосылки для увеличения времени работы промежуточного ковша. Физико-химические свойства шлака, и, следовательно, ассимилирующая способность шлака остается более высокой по сравнению со шлаком разливочной части, оборудованной обычной перегородкой.

Изменение химического состава шлака приемной части при использовании новой конструкции не отличается от изменения состава шлака при использовании старой конструкции промежуточного ковша. Это объясняется тем, что конструкция приемной части не претерпела изменений, а характер наполнения и движения металла остался таким же, как и при использовании старой конструкции. Результаты анализа содержания неметаллических включений представлены на рис. 4.

Рис. 4. Изменение содержания неметаллических включений в непрерывнолитом слябе в зависимости от номера плавки в серии на промежуточный ковш:

сплошная линия - использование обычной перегородки; пунктирная - при использовании перегородки новой конструкции

Как следует из данных рисунка 4, содержание неметаллических включений в непрерывнолитых слябах, отлитых с использованием перегородки новой конструкции, меньше, чем при использовании перегородки старой конструкции, что объясняется более высокой ассимиляционной способностью шлака.

Однако использование перегородок с конструкцией, представленной на рисунке 1 б и в, имело следующие недостатки. При разливке стали, отданной с агрегата доводки стали с температурой ниже заказанной, происходило зарастание отверстий перегородки. В некоторых случаях зарастание происходило при разливке шестой-восьмой плавок в серии. Это приводило к снижению скорости разливки или несвоевременной замене промежуточного ковша.

С целью не допустить попадание шлака из приемной части в разливочные было увеличено число отверстий в перегородке при сохранении расположения отверстий: конструкция перегородки предусматривает наличие пяти круглых отверстий (рис. 1, г).