Анализ влияния технологических параметров кислородно-конвертерного цеха на качество металлопродукции Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

но масса металлошихты увеличивается на 2 т. Показано, что продувка в конвертере должна сопровождаться увеличением расхода кислорода примерно на 2000 м3 и промежуточным спуском шлака. Охлаждающий эффект сидеритовой руды в 2,6 раза превышает охлаждающий эффект металлического лома.

Список литературы

1. Бигеев В.А., Колесников Ю.А. Прогнозирование технологических параметров выплавки стали в конвертере с использованием сидерита // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: Изд-во

Сведения об авторах

Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. Вып. 11. С. 30 - 36.

2. Колесников Ю.А. Расчет расхода лома на плавку стали в конвертере с использованием электронных таблиц // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2006. Вып. 6. С. 34-39.

3. Современные возможности развития расчетов плавки стали на персональных компьютерах / В.Н. Селиванов, Ю.А. Колесников, Б.А. Буданов и др. // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2003. Вып. 3. С. 51-58.

Колесников Юрий Алексеевич - канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения. и материалообра-ботки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел. 8(3519) 29-84-49.

Буданов Борис Александрович - канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-49.

Сергеев Дмитрий Станиславович - аспирант института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ

ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-49.

♦ ♦ ♦

УДК 659.162.221.2

Скобельцын М.А., Селиванов В.Н.

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ЦЕХА НА КАЧЕСТВО МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ

Аннотация. Выявлена тенденция увеличения отсортировки металла в зависимости от положения плавки в серии разливки и состояния промежуточного ковша. Методами дисперсионного анализа найдены технологические факторы кислородно-конвертерного цеха, которые приводят к увеличению отсортировки металла на плавках, разлитых первыми в серии и на новый промежуточный ковш.

Ключевые слова: температура разливки, отсортировка металла, положение плавки в серии, дисперсионный анализ, неметаллические включения.

В июле 2009 г. в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» введен в эксплуатацию стан 5000, предназначенный для производства толстого листа. За период работы цеха выяснилось, что основными дефектами металлургического происхождения, приводящими к отсортировке листа, являются «неметаллические включения» и «несоответствие класса сплошности». Было замечено, что отсортировка по дефекту «неметаллические включения» существенно возрастает на плавках, разлитых первыми в серии и первыми с новым промежуточным ковшом.

Для изучения факторов и причин, которые влияют на увеличение отсортировки металла на плавках, разлитых первыми в серии и первыми на промежуточный ковш, были проанализированы результаты прокатки 116 тыс. т низколегированной стали класса

прочности К60 и К65. Результаты анализа представлены в табл. 1.

Таблица 1

Отсортировка по результатам контроля микроструктуры металла и результатам ультразвукового контроля плавок, различных по положению в серии непрерывной разливки

Отсортировка, %

Операция по неметаллическим включениям по ультразвуковому контролю суммарная

«Запуск» 5,73 0,70 6,43

Замена проме-

жуточного ков- 3,78 0,65 4,43

ша

Окончание

разливки серии 0,54 0,93 1,47

плавок

Без операций 0,76 0,76 1,52

МЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ

Из табл. 1 видно, что отсортировка на плавках, разлитых первыми в серии («запускные»), и на плавках после замены промежуточного ковша выше, чем на плавках, разлитых в серии без проведения технологических операций, в 4 и 3 раза соответственно.

В кислородно-конвертерном цехе металл в потоке листопрокатного цеха №9 в основном разливается на машине непрерывного литья заготовок №6 (МНЛЗ-6). Всего за 2013-й год на МНЛЗ-6 разлито 1 млн т металла. Средняя серийность МНЛЗ-6 за этот период составляет 4,42 плавки, т.е. каждая четвертая - пятая плавка является «запускной». Всего за этот период в «запускных» плавках на МНЛЗ-6 разлито примерно 230 тыс. т стали. К этим данным следует еще прибавить плавки, которые разлиты первыми через «новый» промежуточный ковш. Однако по ним привести статистику не представляется возможным, так как количество плавок, разливаемых через один промежуточный ковш, определяется по состоянию его футеровки и стопоров, а также по количеству и состоянию шлака на зеркале металла.

Так как доля металла, разлитого на новый промежуточный ковш, является существенной, то целесообразно выявить отличия в технологии выплавки, доводки и разливки металла этих плавок от метала, разлитого в других плавках серии.

Весь металл выплавляется в кислородных конвертерах. Затем производится внепечная обработка стали и разливка металла на МНЛЗ. Для анализа были выбраны следующие технологические параметры:

- по конвертерному отделению: расход лома на плавку, расход чугуна на плавку, расход кислорода на продувку металла в конвертере, окисленность металла в конвертере в конце продувки, содержание FeO в конвертерном шлаке, температура металла в конце продувки, содержание углерода после продувки металла в конвертере;

- по отделению внепечной обработки стали: химический состав металла в начале обработки (содержание С, Si, Мп, S, Р), температура отдачи металла в отделение непрерывной разливки стали;

- по отделению непрерывной разливки: температура металла в промежуточном ковше, перегрев металла над температурой ликвидус в сталеразливочном и промежуточном ковше.

Во время разливки каждой плавки производят три замера температуры стали в промежуточном ковше: первый - после разливки 30-50 т металла, второй - в середине разливки (180-200 т металла в сталераз-ливочном ковше), третий - при остатке металла в ста-леразливочном ковше 60-80 т. Температура металла по результатам трех замеров должна укладываться в интервал «температура ликвидус + (10... 35)°С».

Температура ликвидус согласно технологической инструкции рассчитывается по формуле

Тл=1536,6 -(86С+8Si+5Mn+4Ni+5Cu+2Mo+2V+ +1,5Cr+25S+30P+5AL+17Ti+90N),

где С, Si, Мп, №, Си, Мо, V, Сг, S, Р, А1, П, N - массовая доля элементов в металле, %.

Анализом установлено, что основное отличие в технологии выплавки, доводки и разливки между плавками, разлитыми первыми в серии и на новый промежуточный ковш, от остальных плавок серии, заключается в более высокой температуре отдачи металла в отделение непрерывной разливки стали и, как следствие, более высоком перегреве металла над температурой ликвидус по трем замерам в промежуточном ковше (рис. 1 и 2).

1575

10 20 30 40 50 Порядковый номер плавки в выборке

Рис. 1. Температура отдачи металла в ОНРС «запускных» (о) и остальных плавок серии (•)

^ Я 5 &Р

ш го "

т —

5 21 "

О. С1 Ш ГО 1= ^

30

т ^ ^

3 5Ь

ос

25 -

20

¿¿да*

Г

• •

• • и

15 -

30 -

30

90

а л ¡3 й о р р 25-

(1) СП

м в р е п С* 20 -

е м

р е ви

си р е д а к и л 155

П н 10 -

,о

<6<3 - . - -

М '*. > •• *

0 30 60 90

Порядковый номер плавки в выборке

Рис.2. Перегрев над температурой ликвидус в промежуточном ковше: А — первый замер; Б — второй замер; В — третий замер (обозначение, как на рис. 1)

Из рис.1 и 2 видно, что температура отдачи плавок в отделение непрерывной разливки стали и перегрев металла над температурой ликвидус выше на

31

11

0

0

№1 (14). 2014

37

«запускных» плавках и плавках, разлитых первыми через новый промежуточный ковш. В табл. 2 приведены средние значения этих параметров для сравниваемых групп плавок.

Таблица 2

Сравнение средних значений технологических параметров на плавках различных в серии

Сравнив средние результаты технологических параметров на «запускных» плавках и плавках, разлитых через новый промежуточный ковш, с плавками, разлитыми в серии, можно сделать следующие выводы:

- температура отдачи в отделение непрерывной разливки стали выше в среднем на 4°С на «запускных» и плавках, разлитых на новый промежуточный ковш;

- перегрев металла над температурой ликвидус по второму и третьему замерам в среднем выше на 3°С на «запускных» и плавках, разлитых на новый промежуточный ковш;

- перегрев металла над температурой ликвидус по первому замеру в промежуточном ковше практически одинаков на всех плавках серии.

Эти выводы подтверждаются данными однофак-торного дисперсионного анализа, при котором для сравниваемых выборок были получены следующие значения критерия Фишера:

Температура отдачи плавок в отделение непрерывной разливки 40,5

Перегрев металла над температурой ликвидус в промежуточном ковше:

первый замер 0,17

второй замер 22,83

третий замер 19,2

Критическое значение критерия Фишера для сравниваемых выборок при уровне значимости а=0,05 составляет 3,91. Следовательно, металл «запускных плавок», а также плавок, разливаемых через промежуточный ковш с новой футеровкой, имеет более высокую температуру как в сталеразливочном, так и в промежуточном ковшах, однако в начале разливки, при первом замере температуры в промежуточном ковше, это различие не является статистически значимым.

Вообще говоря, повышенная температура разливаемой стали может быть причиной увеличения количества оксидных неметаллических включений, образующихся в кристаллизаторе и ведущих к повышенной отсортировке металлопродукции по дефекту «неметаллические включения». Однако снижать температуру разливки плавок, разливаемых через промежуточный ковш с новой футеровкой, нецелесообразно. Совершенно очевидно, что первые порции разливаемой стали, поступающие в промежуточный ковш с новой футеровкой, будут интенсивнее охлаждаться, чем металл, разливаемый позднее, когда футеровка уже прогреется до рабочей температуры. Снижение температуры металла может привести к нарушению температурного режима разливки. Поэтому следует изыскивать другие возможности для уменьшения загрязненности первых плавок неметаллическими включениями. В этом плане представляется перспективным повышение стойкости огнеупорной футеровки и стопоров, а также разработка новых, более эффективных шлакообразующих смесей как для промежуточного ковша, так и для кристаллизатора МНЛЗ.

Технологический параметр Среднее значение

«запуск» и замена промежуточного ковша остальные плавки

Температура отдачи плавок в отделение непрерывной разливки, °С 1567 1563

Перегрев металла над температу-

рой ликвидус в промежуточном

ковше, °С

первый замер 22,0 21,8

второй замер 24,8 21,6

третий замер 22,6 19,0

Сведения об авторах

Скобельцын Михаил Андреевич - инженер I категории ТУ ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». E-mail: [email protected]. Тел.: 8(3519) 24-79-39.

Селиванов Валентин Николаевич - канд. техн. наук, проф. института металлургии, машиностроения и материалообра-

ботки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-49.

♦ ♦ ♦