CC BY
19
УДК 621.74.047
Мурапталова Р.Р., Столяров А.М., Потапова М.В.
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ МЕТАЛЛА НА ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ СОРТОВОЙ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ
Аннотация. В работе изучается влияние электромагнитного перемешивания металла в нижней части кристаллизатора на загрязненность неметаллическими включениями сортовой непрерывнолитой заготовки сечением 150*150 мм при разливке стали марки 20 закрытой струей.
Ключевые слова: непрерывная разливка стали, сортовая заготовка, неметаллические включения, технология разливки, электромагнитное перемешивание.
Таблица 1
Химический состав металла и параметры разливки
Параметр Значение*
Содержание в металле, %:
0,17 - 0,22
углерод
0,19
0,17 - 0,22
кремнии
0,20
0,42 - 0,61
марганец
0,45
0,001 - 0,015
сера
0,003
0,003 - 0,015
фосфор
0,007
0,005 - 0,010
азот
0,007
0,015 - 0,026
алюминий
0,020
Температура металла в про- 1525 - 1556
межуточном ковше, °С 1543
Температура ликвидус метал- 1513 - 1526
ла, °С 1516
Скорость вытягивания заго- 2,0 - 2,8
товки, м/мин 2,4
Числитель - интервал изменения, знаменатель - среднее значение.
Загрязненность сортовой непрерывнолитой заготовки неметаллическими включениями оценивается по степени развития краевых точечных загрязнений -дефекта макроструктуры литого металла [1]. В предыдущих работах [2, 3] при изучении качества макроструктуры сортовой непрерывнолитой заготовки, отлитой на МНЛЗ радиального типа, установлена тесная взаимосвязь между степенью развития краевых точечных загрязнений и такими внутренними дефектами, как ликвационные трещины и полоски, расположенные, в основном, в углах поперечного сечения заготовки, а также внутренние и поверхностные газовые пузыри. В результате анализа влияния различных факторов на степень развития краевых точечных загрязнений определено преобладающее воздействие способа разливки металла из промежуточного ковша МНЛЗ в кристаллизаторы. Степень развития краевых точечных загрязнений в заготовке, отлитой открытой струей, в семь и более раз выше, чем в металле при разливке закрытой струей, что свидетельствует о преобладании в составе неметаллики оксидных включений. При разливке металла открытой струей для снижения загрязненности заготовки неметаллическими включениями следует иметь содержание серы в разливаемом металле не более 0,006 %, отношения содержания марганца к содержанию серы - не менее 80, содержание фосфора - не более 0,010 %. При проведении данных исследований не удалось рассмотреть влияние на загрязненность металла важного фактора - электромагнитного перемешивания (ЭМП) металла [4], так как изучалась углеродистая сталь марки Ст.Зсп обыкновенного качества, разливаемая на МНЛЗ без ЭМП. В данной работе сделана попытка оценки влияния ЭМП металла другого сортамента на качество макроструктуры литой стали.
С этой целью был проанализирован массив производственных данных из 181 плавки углеродистой качественной стали марки 20. Данные о химическом составе разлитого металла и основных параметрах отливки заготовок представлены в табл. 1.
© Мурапталова Р.Р., Столяров А.М., Потапова М.В., 2018
Поперечные темплеты были вырезаны из сортовых непрерывнолитых заготовок с размерами поперечного сечения 150*150 мм каждой плавки. Непрерывная разливка металла осуществлялась закрытой
струей на двух пятиручьевых МНЛЗ радиального типа электросталеплавильного цеха ПАО «ММК» [5 - 7].
На одной из машин разливаемый металл на всех ручьях подвергался ЭМП при помощи устройства фирмы «ABB Automation Systems». Это устройство представляет собой укороченную катушку, расположенную с внешней стороны нижней части кристаллизатора (рис. 1) [8]. Частота питающего тока равна 3 -5,5 Гц. Напряжение составляет 500 В, а сила тока -300 - 500 А. Устройство обладает кажущейся мощностью 433 кВА. С ЭМП было отлито 155 плавок стали марки 20.
На другой МНЛЗ устройства ЭМП отсутствовали, там было отлито 26 плавок стали той же марки.
Рис. 1. Схема расположения катушки устройства электромагнитного перемешивания металла в нижней части кристаллизаторе
Качество макроструктуры литого металла оценивалось с использованием четырехбалльных шкал согласно ОСТ 14-4-73. Результаты оценки приведены в табл. 2.
Из представленных данных следует, что наибольшее различие в качестве макроструктуры металла, отлитого с ЭМП и без него, наблюдается в степени развития краевых точечных загрязнений (рис. 2). ЭМП металла в нижней части кристаллизатора создает благоприятные условия для всплывания неметаллических
включений из лунки жидкого металла и ассимиляции их покровным шлаком в кристаллизаторе.
Таблица 2
Результаты оценки качества макроструктуры литого металла
Вид дефекта Степень развития де-
фекта , баллы
Центральная пористость (ЦП) 1,42
1,52
Осевая ликвация (ОЛ) 1,14
1,10
Ликвационные трещины и полоски 0,35
общие (ЛТПоб) 0,42
Ликвационные трещины и полоски 0,18
осевые (ЛТПос) 0,42
Ликвационные трещины и полоски 0,14
угловые (ЛТПуг) 0,10
Светлые полоски (СП) 0 0
Краевые точечные загрязнения 0,10
(КТЗ) 0,27
Газовый пузырь внутренний (ГПА) 0 0
Газовый пузырь поверхностный 0
(ГПВ) 0,02
Числитель - металл разлит с ЭМП, знаменатель - металл разлит без ЭМП.
Статистическая оценка средних значений двух выборок степени развития краевых точечных загрязнений была произведена с использованием Е и t критериев (табл. 3).
Превышение расчетного значения t - критерия над его критическим значением свидетельствует о том, что с вероятностью ошибки 10 % можно оценить, как статистически значимо различие между средними значениями двух выборок. Следовательно, снижение загрязненности металла неметаллическими включениями произошло именно вследствие применения ЭМП при разливке стали.
я и н е н з я
ягр
а
3
еы ыл
н ал еч ба
4 о т е ы в е а
арК
0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0
0,10
й ж № avi
1 1 55 iiii ........
-JTJT
ишиииш:
Bit 26
шш
ülvf iüüüiüüü;:
с ЭМП без ЭМП
Способ разливки металла
Рис. 2. Степень развития краевых точечных загрязнений в сортовой непрерывнолитой заготовке сечением 150x150 мм из
стали марки 20, разлитой с ЭМП и без него
Таблица 3
Сравнение загрязненности металла неметаллическими включениями
Параметр Способ разливки металла
с ЭМП без ЭМП
Количество данных в выборке, шт. 155 26
Среднее значение степени развития краевых точечных загрязнений, баллы 0,10 0,27
Дисперсия, баллы 0,059 0,245
Критерий Е 4,163
Критическое значение критерия Е0,05 1,578
Критерий t 1,743
Критическое значение критерия tgl0 1,703
Заключение. Таким образом, в результате проведенного исследования установлено, что ЭМП металла в нижней части кристаллизатора сортовой МНЛЗ позволяет снизить загрязненность стали неметаллическими включениями при разливке закрытой струей. Однако данное воздействие значительно менее эффективно по сравнению с влиянием способа заливки металла из промежуточного ковша в кристаллизаторы.
Список литературы
1. Ботников С.А. Современный атлас дефектов непрерывнолитой заготовки и причины возникновения прорывов кристаллизующейся корочки металла. Волгоград: ООО «САТЕ», 2011. 97 с.
2. Мурапталова Р.Р., Столяров А.М., Потапова М.В. Краевые точечные загрязнения сортовой непрерывнолитой заготовки// Теория и технология металлургического производства. 2017. №4 (23). С. 23-25.
3. Изучение загрязненности неметаллическими включениями сортовой непрерывнолитой заготовки / А.М. Столяров, В.В. Мошкунов, М.В. Потапова, Р.Р. Мурапталова // Теория и технология металлургического производства. 2018. №1(24). С. 14 - 20.
4. О способах воздействия на процесс формирования стальной непрерывнолитой заготовки / Столяров А.М., Сомнат Басу, М.В. Потапова, С.В. Дидович // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. №1 (45). С. 24-27.
5. Бигеев В.А., Столяров А.М., Валиахметов А.Х. Металлургические технологии в высокопроизводительном электросталеплавильном цехе: учеб. пособие. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. 308 с.
6. Столяров А.М., Великий А.Б., Юречко Д.В. Повышение эффективности разливки стали на высокопроизводительных сортовых МНЛЗ. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2009. 126 с.
Сведения об авторах
7. Столяров А.М., Селиванов В.Н. Технология непрерывной разливки стали: учеб. пособие Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2009. 78 с.
8. Столяров А.М., Селиванов В.Н. Непрерывная разливка стали. Машины непрерывного литья заготовок: учеб. пособие Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2017. 193 с.
Мурапталова Рамиля Рамилевна - бакалавр кафедры технологии металлургии и литейных процессов Института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Магнитогорск, Россия. E-mail: mchm@magtu. га
Столяров Александр Михайлович - д-р техн. наук, проф. кафедры технологии металлургии и литейных процессов Института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Магнитогорск, Россия. E-mail: mchm@magtu.ru
Потапова Марина Васильевна - канд. техн. наук, доц. кафедры технологии металлургии и литейных процессов Института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Магнитогорск, Россия. E-mail: mchm@magtu. ru
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF METAL ELECTROMAGNETIC MIXING ON CO-CAST BILLET CONTAMINATION WITH NON-METALLIC INCLUSIONS
Muraptalova Ramilya Ramilevna - bachelor degree student of Technology of Metallurgy and Foundry Processes Department, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russian Federation. E-mail: mcm@magtu.ru
Stolyarov Alexander Mikhailovich - D.Sc. (Eng.), Professor of Technology of Metallurgy and Foundry Processes Department, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russian Federation. E-mail: mcm@magtu.ru
Potapova Marina Vasilyevna - Ph.D. (Eng.), Associate Professor of Technology of Metallurgy and Foundry Processes Department, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russian Federation. E-mail: mari-na potapova8@mail.ru
Abstract: The effect of electromagnetic mixing of metal in the lower part of the crystallizer on contamination with nonmetallic inclusions of the co-cast billet with a cross section of 150 x 150 mm is studied in the process of 20 grade steel casting by a closed jet.
Keywords: Continuous casting of steel, high-quality billets, non-metallic inclusions, casting technology, electromagnetic mixing.
Ссылка на статью:
Мурапталова Р.Р., Столяров А.М., Потапова М.В. Оценка влияния электромагнитного перемешивания металла на загрязненность неметаллическими включениями сортовой непрерывнолитой заготовки // Теория и технология металлургического производства. 2018. №2(25). С. 10 - 13.
Muraptalova R.R., Stolyarov A.M., Potapova M.V. Assessment of the influence of metal electromagnetic mixing оп co-cast billet contamination with non-metallic inclusions. Teoria i tehnologia metallurgiceskogoproizvodstva. [The theory and process engineering of metallurgical production]. 2018, vol. 25, no. 2, pp.
