ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

Одним из важных элементов, входящих в состав шлакообразующей смеси (ШОС), является углерод, вносимый используемым аморфным графитом. Кроме теплоизоляции и выделения некоторого количества тепла за счет окисления углерода, аморфный графит служит и «регулятором» скорости плавления ШОС. Отрицательным фактором использования как аморфного графита, так и других углеродсодержащих материалов, является науглероживание стали.

В гранулированных смесях содержится до 10 % аморфного графита. При введении гранулированной смеси в кристаллизатор она, подобно порошкообразной смеси, содержащей 9,8 % несвязанного углерода, образует трехслойное покрытие на зеркале металла в кристаллизаторе: верхний сыпучий слой из гранулированной смеси толщиной 15-25 мм, средний спекшийся слой толщиной 3-5 мм и нижний слой жидкого шлака толщиной 8-12 мм. В жидком шлаке кристаллизатора содержание углерода в 88,1 % проб составило не более 0,8 %. В остальных 11,9 % проб содержание углерода превысило 0,8 %. Аналогичное распределение содержания углерода получено и в пробах шлака, отобранных из промковша МНЛЗ.

На комбинатепровели исследование с целью уточнения влияния углерода в гранулированных ШОС на его усвоение сталью. Содержание углерода в ковшевой пробе плавки (пробы металла отбирали из-под струи сталеразливочного ковша) сравнивали со средним содержанием углерода в слитке. Были изготовлены и испытаны гранулированные ШОС с содержанием углерода 0,95-8,3 % (31 смесь), содержание углерода в стали на плавках составляло 0,006-0,066 %.

Из данных опытов (табл. 1) следует, что с уменьшением содержания углерода в смесях разница между содержаниями углерода в слитке и ковшевой пробе снижается.

Таблица 1

Влияние содержания углерода в смеси на увеличение содержания углерода в слитке

На серии опытов № 1 в промковш и кристаллизатор вводили смеси с содержаниями углерода, приведенными в этой серии; на второй серии - с содержанием углерода от 6,8 до 8,3 %, а в кристаллизатор - смесь с пониженным содержанием углерода от 6,4 до 3,5 %; на третьей серии - от 0,95 до 2,6 % (табл. 1). В третьей серии опытов содержание углерода в шлаках кристаллизатора, как правило, было в 1,5-2,0 раза меньше, чем в первой серии опытов. Как видно, применение гранулированной ШОС с уменьшенным содержанием углерода приводит к снижению содержания углерода в шлаке и величины науглероживания низкоуглеродистой стали.

На девяти плавках с использованием смесей с разными содержаниями углерода определяли его распределение в семи точках поперечного макротемплета, отрезаемого от непрерывнолитого слитка (табл. 2).

Таблица 2

Содержание углерода в ШОС, ковшевой пробе металла и по сечению слитка

Из данных таблицы 2 видно, что с уменьшением содержания углерода в смесях колебания содержания углерода по сечению слитка снижаются и практически отсутствуют при низких содержаниях углерода в смеси (смеси № 8 и 9). Наибольшие колебания содержания углерода в металле по сечению слитка отмечены при высоких содержаниях углерода в смеси (смеси № 1-3). Влияние содержания углерода в смесях (в исследованных пределах) на поверхностное науглероживание по большому и по малому радиусам слитков не наблюдается.

Учитывая полученные результаты исследования, с целью снижения величины науглероживания стали разработана гранулированная ШОС с минимальным содержанием углерода и смесь без применения графитосодержащего материала. При использовании гранулированной смеси без аморфного графита и введении ее только в кристаллизатор при разливке трансформаторной стали получено содержание углерода в ней на 0,004 % меньше по сравнению с использованием обычной смеси, а при разливке релейной стали - на 0,005 % меньше, и в слитке получено 0,006 % углерода. При разливке динамной стали с использованием малоуглеродистой и обычной смеси в кристаллизаторе и в промковше снижение прироста содержания углерода составило 0,008-0,012 %. Сила трения корки слитка о стенки кристаллизатора находилась в пределах 3,0-3,5 кН.

Полученные данные позволяют надеяться на возможность производства стали с содержанием углерода в слитке 0,001-0,004 %.

Определение влияния различных составов ШОС на сигналы, вырабатываемые комплексом «Кристаллизатор 2000», производилось при разливке динамной стали, содержащей: С - не более 0,045 %;si- 1,2...45 %;mn- 0,20…0,40 %;cu- до 0,30 % иal- 0,30...0,60 %.

Для определения степени влияния различных составов смесей на изменение величины силы трения в кристаллизаторе были использованы обычные ШОС с температурой плавления 1140-1160 °С и легкоплавкие смеси с температурой плавления 1120 °С и ниже.

При использовании опытной смеси, не содержащей аморфного графита, получены следующие результаты. Разливка проводилась через двухручьевые кристаллизаторы в слябы толщиной 250 мм и шириной 1080 мм. В процессе разливки контролировалась скорость вытягивания слитка, положение уровня мениска металла в кристаллизаторе, линейные и угловые пространственные движения кристаллизатора по трем осям. Результаты измерения приведены на рисунках 1 и 2.

Стрелками 1 и 2 соответственно указаны режимы разливки после замены промежуточного ковша и включения автоматического режима поддержания уровня металла системой «уровень». Стрелкой 3 указан момент перехода на опытную, более легкоплавкую смесь. При разливке стали в 16:40 была произведена прокачка стопора (стрелка 4), при этом отмечено понижение, а затем и повышение уровня металла в кристаллизаторе, возрастание сигнала «вибрация». После увеличения сигнала скорость разливки снижали до 0,45м/мин. После введения опытной смеси произошло постепенное снижения сигнала «Вибрация» со 170 до 70-86 %, то есть практически в 2 раза (рис. 1).

Рис. 1. Сигналы комплекса «Кристаллизатор 2000» при разливке динамной стали с различными ШОС: зависимость времени разливки от ее скорости

Кроме этого, после введения опытной смеси было отмечено увеличение амплитуды качания с 3,2 до 3,8 мм и уменьшение перемещения кристаллизатора вдоль горизонтальных осей с 0,7...0,8 до 0,5 мм, и угловых скоростей с 25 до 5 угл. с (рис. 2).

Также на рисунке 2 отмечена реакция движения кристаллизатора на резкие колебания уровня металла со скоростью около 8 мм/с (стрелка 1).

Рис. 2. Сигналы комплекса «Кристаллизатор 2000» при разливке динамной стали с различными ШОС: зависимость времени разливки от углового перемещения кристаллизатора

Резкие колебания уровня металла величиной до 30 мм от рабочего уровня со скоростью 5-10 мм/с связаны с технологической операцией (приработка стопоров) по предотвращению зарастания стакана-коллектора промежуточного ковша глиноземом.

При разливке динамной стали с использованием опытной смеси с содержанием углерода 4,2 % снижение показателя «вибрация» кристаллизатора составило 10-20 %.

Полученные данные сравнительных испытаний обычной и опытных малоуглеродистых смесей позволяют снизить прирост содержания углерода в готовой стали и стабилизировать технологию непрерывной разливки сталей с низким и особо низким содержаниями углерода.