CC BY
135
Печные агрегаты. Экология: труды VI междунар. науч.-практ. конференции с элементами научной школы для молодежи, посвященной 80-летию ММК. Москва: МИСиС, 2012. 560 с.
2. Вислогузова Э.А., Метелкин А.А. Прогнозирование стойкости рабочей футеровки вакуум-камеры ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат» // Новые огнеупоры. 2006. № 4. С. 64-65.
3. Стрелов К.К., Кащеев И.Д. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов: учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Металлургия, 1996. 608 с.
4. Касьян Г.И., Минц А.Я. Возможность повышения стойкости футеровки сталеразливочных ковшей при использовании магнезиальных добавок // Металл и литье Украины. 2009. № 1-2. С. 23-26.
5. Оценка влияния агрессивности технологических факторов на износ алюмопериклазоуглеродистых изделий, применяемых в футеровке сталеразливочного ковша / А.А. Метелкин, О.Ю. Шешуков, В.В. Левчук, С.П. Ма-линин, И.В. Некрасов // Сталь. 2013. № 5. С. 29-31.
6. Рациональное наведение шлака для повышения стойкости футеровки сталеразливочных ковшей в условиях конвертерного цеха ЕВРАЗ НТМК / О.Ю. Шешуков,
B.В. Левчук, С.П. Малинин, А.А. Метелкин, И.В. Некрасов // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 70-й межрегион. на-уч.-техн. конференции. Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова, 2012. Т.1. С. 186-189.
7. Бигеев А.М., Бигеев В.А. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали: учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. Магнитогорск: МГТУ, 2000. 544 с.
8. Некрасов И. В. Оценка вязкости гетерогенных оксидных расплавов // Молодой ученый. 2012. № 12. С. 95-98.
9. Методика оценки вязкости промышленных шлаков / И.В. Некрасов, О.Ю. Шешуков, В.Н. Невидимов, С.А. Истомин // Изв. вузов. Черная металлургия. 2012. № 4.
C. 21-24.
10. Новиков В.К., Невидимов В.Н. Полимерная природа расплавленных шлаков. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. 62 с.
Сведения об авторах
Метелкин Анатолий Алексеевич - ассистент ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», г. Екатеринбург. E-mail: [email protected].
Шешуков Олег Юрьевич - заведующий лабораторией ФГБУН «Институт металлургии» Уральского отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург. E-mail: [email protected].
Некрасов Илья Владимирович - старший научный сотрудник ФГБУН «Институт металлургии» Уральского отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург. E-mail: [email protected].
Егиазарьян Денис Константинович - аспирант, инженер-исследователь ФГБУН «Институт металлургии» Уральского
отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург. E-mail: [email protected].
♦ ♦ ♦
УДК 621.74.047
Байкин А.А., Столяров А.М., Мошкунов В.В., Казаков А.С.
РАЗЛИВКА СТАЛИ НА ОДНОРУЧЬЕВОЙ СЛЯБОВОЙ МНЛЗ ЧЕРЕЗ ПОГРУЖНЫЕ СТАКАНЫ РАЗЛИЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ
Аннотация. В работе сравнивается тепловое состояние стенок кристаллизатора при заливке металла через погружные стаканы разной конструкции. Применение опытного стакана с четырьмя отверстиями позволяет получить более равномерное распределение тепла в верхнем слое металла под покровным шлаком при отливке слябов шириной не более 2050 мм. Это положительно сказывается на качестве отливаемой слябовой заготовки
Ключевые слова: слябовая МНЛЗ, погружной стакан, конструкция, кристаллизатор, тепловое состояние, оценка.
В кислородно-конвертерном цехе ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» эксплуатируется одноручьевая МНЛЗ криволинейного типа с вертикальным участком производства фирмы «SMS Siemag» [1-3]. Сталь из 385-тонного сталеразливоч-ного ковша подается сначала в 50-тонный промежуточный ковш, а затем в вертикальный кристаллизатор высотой 900 мм. Для разливки стали закрытой струей применяются серийные погружные стаканы с двумя
боковыми выходными отверстиями (рис. 1) разных типов:
Размеры (мм): головки выходного отверстия Первый тип стакана 185x125 130x69
Второй тип стакана 185x115 110x69
ных испытаний была предложена новая конструкция погружного стакана с четырьмя отверстиями в головке (рис. 2).
Рис. 1. Вид серийного погружного стакана с двумя боковыми выходными отверстиями
Из представленных данных видно, что погружные стаканы отличаются тем, что стакан второго типа имеет меньшие на 10 мм толщину головки и на 20 мм высоту выходных отверстий. Стакан первого типа используется для отливки слябов, имеющих толщину 250, 300 мм и ширину 2050-2700 мм, а стакан второго типа - для отливки слябов такой же толщины и меньшей ширины: от 1400 до 2000 мм. Величина заглубления стакана, равная расстоянию от поверхности жидкого металла в кристаллизаторе до верхнего края выходного отверстия погружного стакана, изменяется в достаточно широком диапазоне: от 120 до 220 мм. Опыт эксплуатации серийных стаканов обоих типов показал, что эти стаканы не всегда обеспечивают достаточно высокую и одновременно, что исключительно важно, равномерную температуру металла в верхних слоях жидкого металла. Следствием этого является несвоевременное и некачественное расплавление шлакообразующей смеси, подаваемой на поверхность жидкого металла в кристаллизатор. Это вызывает ухудшение смазывающей функции шлака между трущимися поверхностями кристаллизатора и твердой оболочки заготовки, что может привести к ее подвисанию, аварийному прорыву металла под кристаллизатором или снижению качества поверхности сляба. Кроме того, снижается ассимилирующая способность шлака.
Для оптимизации потоков заливаемого в кристаллизатор жидкого металла специалистами фирмы «Vesuvius» после проведения сравнительных модель-
вертикальные отверстия размером 40х(20...32) мм
Рис. 2. Схема нижней части нового погружного стакана
Кроме двух боковых отверстий уменьшенного размера дополнительно сделаны еще два небольших вертикальных отверстия. Опытный стакан был рекомендован для проведения испытаний при отливке слябов всех типоразмеров.
В настоящей работе приводятся данные сравнительных испытаний двух типов серийных и опытного стаканов. В процессе испытаний оценивалось тепловое состояние стенок сборного кристаллизатора при заливке в него металла через погружные стаканы различной конструкции. Для этого использовались показания верхнего ряда термопар, вмонтированных в медные плиты на расстоянии 180 мм от их верхнего края, за определенный период времени. Наиболее характерные данные были получены в результате проведения опытов, условия которых приведены в табл. 1.
Данные о тепловом состоянии кристаллизатора в проведенных опытах представлены в табл. 2. Здесь приведены средние значения температуры каждой стенки сборного кристаллизатора, полученные при обработке массивов измерений температуры большого объема. Равномерность температурного поля стенок кристаллизатора может быть оценена по относительной величине стандартного отклонения значений температуры от ее среднего значения, так как данный параметр является традиционной характеристикой рассеяния измерений относительно центра выборки.
основная часть из корунда
вставка из оксида циркония
головка
из алюмосиликата с добавками оксидов бора и циркония
отверстия размером 75x54 мм
Таблица 1
Условия проведения опытов
Параметр Условный номер опыта
1а 1 1б 2а 1 2б 3а 1 3б
Марка стали 09Г2С 17Г1СУ К60
Сечение сляба, мм 300x1560 250x2050 300x2600
Скорость вытягивания, м/мин 0,8 1,0 0,75
Стакан Серийный второго типа Опытный Серийный первого типа Опытный Серийный первого типа Опытный
Величина заглубления стакана, мм 130 200 130 170 148 170
Количество термопар*, шт. 8 / 2 10 / 2 14 / 2
* Числитель - количество термопар в каждой широкой стенке кристаллизатора, знаменатель - в каждой узкой стенке.
Таблица 2
Характеристика теплового состояния кристаллизатора
* Числитель - количество измерений температуры широкой стенки кристаллизатора, знаменатель - узкой стенки. ** Числитель - абсолютное значение стандартного отклонения (°С), знаменатель - относительное значение (%).
Из табл. 2 видно, что лучшие результаты по достижению равномерного теплового поля стенок кристаллизатора получены при использовании опытного погружного стакана в опыте 1б. Особенно существенным являются различия относительного стандартного отклонения температуры узких стенок кристаллизатора в опытах 1а и 1б: для левой стенки - на 29 % (отн.), а для правой еще больше - на 68 % (отн.). В этом опыте отливались слябы сечением 300x1560 мм при значительной разнице в заглублении погружных стаканов. Опытный стакан устанавливался на 70 мм глубже, чем серийный стакан второго типа.
При отливке слябов шириной более 2050 мм результаты использования опытного стакана в сравнении с серийным стаканом первого типа получились хуже.
Анализ качества толстого горячекатаного листа толщиной от 16 до 25,4 мм показал, что при переработке слябов шириной до 2050 мм включительно, отлитых с использованием опытного стакана (3600 т), в сравнении со слябами аналогичной ширины с применением серийного стакана второго типа (21300 т) получено снижение величины отсортировки и отбраковки продукции на 59 % (отн.). Для листов толщиной 12-21,6 мм, прокатанных из слябов шириной 2550-2600 мм, выявлено, наоборот, увеличение отсортировки и отбраковки на 83 % (отн.) при использовании опытного стакана (металл в количестве 4400 т) вместо серийного стакана первого типа (9000 т). Основными причинами отсортировки и отбраковки толстого горячекатаного листа являлись результаты ультразвукового контроля продукции и неметаллические включения.
Таким образом, погружной стакан с четырьмя выходными отверстиями целесообразно применять при отливке слябов шириной не более 2050 мм.
Список литературы
1. Столяров А.М., Мошкунов В.В., Казаков А.С. Мягкое обжатие слябов при разливке трубной стали на криволинейной МНЛЗ с вертикальным участком. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. 116 с.
2. Опыт эксплуатации новой одноручьевой слябовой МНЛЗ с вертикальным участком / Прохоров С.В., Са-рычев Б.А., Казаков А.С., Мошкунов В.В., Столяров А.М. // Сталь. 2012. №7. С. 9 - 11.
3. Мошкунов В.В., Столяров А.М. Использование мягкого обжатия непрерывнолитого сляба на криволинейной МНЛЗ с вертикальным участком // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. Вып. 10. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. С. 57 - 62.
Условный номер опыта
1а 1б 2а 2б 3а 3б
Количество
измерений 2104 1472 1980 2280 3360 3304
температуры*, 526 368 396 456 480 472
шт.
Широкая стенка по большому радиусу
Средняя
температура, °С 114,1 117,8 131,1 160,3 116,1 130,1
Стандартное 23 11 19 16 17
отклонение** 2,0 1,7 0,8 1,2 1,4 1,3
Широкая стенка по малому радиусу
Средняя
температура, °С 119,3 115,0 130,5 160,4 120,6 125,2
Стандартное 21 18 16 16 18 17
отклонение** 1,8 1,6 1,2 1,0 1,5 1,4
Левая узкая стенка
Средняя
температура, °С 131,7 130,7 120,3 137,6 129,5 137,9
Стандартное 22 4,4 37
отклонение** 2,4 1,7 3,2 3,2 2,2 2,7
Правая даая стенка
Средняя
температура, °С 129,4 122,7 114,8 124,2 123,6 135,9
Стандартное 4,0 12 15 19 14 29
отклонение** 3,1 1,0 1,3 1,5 1,1 2,2
Сведения об авторах
Байкин Александр Александрович - магистрант группы ММЧм-12 института металлургии, машиностроения и мате-риалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: [email protected].
Столяров Александр Михайлович - д-р техн. наук, проф. института металлургии, машиностроения и материалообра-ботки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: [email protected].
Мошкунов Владимир Викторович - канд. техн. наук, инженер-технолог лаборатории непрерывной разливки стали ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». E-mail: [email protected].
Казаков Александр Сергеевич - канд. техн. наук, ведущий специалист лаборатории непрерывной разливки стали
ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». E-mail: kazakov. [email protected].
♦ ♦ ♦
УДК 669.168
Колесников Ю.А., Буданов Б.А., Сергеев Д.С.
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИДЕРИТОВОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ
Аннотация. Представлен анализ результатов расчета по математической модели параметров технологии выплавки стали с использованием сидеритовой железной руды и твердого чугуна в конвертере для условий ОАО «ММК». Ключевые слова: конвертер, параметры технологии, расчет, сидеритовая железная руда, твердый чугун.
Сидеритовая железная руда Бакальского месторождения фракции 13-60 мм, поступающая на обогащение, в среднем содержит 29,73% Fe в виде карбоната, 11,0% MgO, 4,8% CaO, 1,5% MnO, 8,4% SiO2, 33,9% п.п.п. Такую руду можно использовать как шлакообразующий материал и охладитель при выплавке стали в конвертере [1]. Наличие железа в руде и карбонатная форма ее элементов могут оказывать влияние на выход жидкого металла и тепловой режим плавки.
Для оценки влияния массы сидерита на технологические параметры выплавки стали в конвертере были проведены расчеты в электронных таблицах Microsoft Excel по математической модели путем совместного решения балансовых уравнений методом итераций [2]. Математическая модель была адаптирована к конкретным производственным условиям путем минимизации отклонений фактических и расчетных значений контролируемых параметров плавки (количество чугуна, лома, извести, доломита, кислорода и др. на плавку, составов металла и шлака и пр.) [3].
Результаты расчетов показали, что увеличение расхода сидерита на плавку до 16 т не приводит к ухудшению показателей плавки, но сопровождается уменьшением расхода металлического лома и увеличением массы жидкого чугуна. Это требует увеличения расхода дутья и продолжительности продувки [1].
Представляет интерес вариант технологии вы-
плавки стали в конвертере с использованием твердого чугуна и сидеритовой железной руды в качестве охладителей в условиях дефицита и дороговизны металлического лома. В этом случае параметры технологии можно определить расчетом по опробованной математической модели базового варианта [1] при различных соотношениях количества твердого чугуна и металлического лома.
Состав металлических материалов для этих вариантов расчета представлен в табл. 1 и на рис. 1.
Таблица 1
Состав металлических материалов, %
Химические элементы Чугун Лом 70% лом + 30% тв. чугун 50% лом + 50% тв. чугун Сталь
до раскисления готовая
Углерод 4,300 0,200 1,350 2,250 0,035 0,044
Кремний 0,730 0,150 0,264 0,440 0,0055 0,012
Марганец 0,400 0,400 0,240 0,400 0,034 0,242
Фосфор 0,065 0,040 0,031 0,052 0,009 0,010
Сера 0,027 0,040 0,020 0,033 0,013 0,013
Хром 0,035 0,070 0,031 0,052 0,013 0,013
Ванадий 0,100 0,000 0,030 0,050 0,010 0,010
Алюминий 0,000 0,001 0,003 0,005 0,000 0,046
Медь 0,000 0,150 0,045 0,075 0,035 0,035
Никель 0,000 0,080 0,024 0,040 0,019 0,019
