научная статья по теме СЕКЦИЯ «ВНЕПЕЧНАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ И ЧУГУНА» Металлургия

Текст научной статьи на тему «СЕКЦИЯ «ВНЕПЕЧНАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ И ЧУГУНА»»

48 j НАУКА « ТЕХНИКА • ПРОИЗВОДСТВО

ми обеспечивает высокие технико-экономические показатели.

Основные параметры технологии были отработаны при использовании трансформатора мощностью 50 МВ'А. В результате отработки режимов работы печи, достигнуты следующие технико-экономические показатели: длительность плавки 52 мин, длительность работы под током 42 мин, удельный расход электроэнергии 410 кВт-ч/т, природного газа 6,0 м3/т, кислорода 33-34 м3/т.

Специалисты ЗАО «ММЗ «ИСТИЛ (Украина)» продолжают усовершенствовать энерготехнологический режим плавки для дальнейшего сокращения ее длительности и снижения расхода электроэнергии. Планируется длительность плавки не более 50 мин, главным образом за счет интенсификации процесса нагрева в период рафинирования.

Наиболее сложно решаемой проблемой к настоящему времени остается достаточно высокий расход электроэнергии. ЗАО «ММЗ «ИСТИЛ (Украина)» испытывает дефицит кислорода из-за отсутствия собственного кислородно-компрессорного цеха, что существенно ограничивает дальнейшее усовершенствование энерготехнологического режима плавки в направлении снижения удельного расхода электроэнергии. В октябре 2006 г. в ЗАО «ММЗ «ИСТИЛ (Украина)» запланирован ввод собственного кислородно-компрессорного цеха.

Фирмой BSE совместно с Новокузнецким металлургическим комбинатом (НкМК) был представлен доклад об использовании на НкМК автоматического оконного измерительного манипулятора BSE, обеспечивающего выполнение безопасных и воспроизводимых измерений. С помощью манипулятора можно отбирать пробы, измерять температуру и окисленность ванны. Цикл измерений осуществляется за 30 с.

Наряду с опытом эксплуатации большегрузных печей на секции обсуждался и опыт выплавки стали в малотоннажных печах (до 25 т), которые в большом количестве используются в литейном производстве и при производстве высоколегированных сталей и специальных сплавов. Технико-экономические показатели работы этих печей намного хуже. Прямой перенос на них всего комплекса технических решений из практики большой электрометаллургии стали невозможен. Относительно высокий уровень удельных тепловых потерь на малых печах затрудняет использование в них водоохлаждаемых панелей, особенно в своде. Применение комплексов печь - УКП при малом объеме производства часто оказывается нерентабельным, несмотря на высокую стоимость продукции.

По сообщению фирмы «Экта» (доклад В.С.Малиновского), хорошие результаты дает использование дуговых печей постоянного тока (ДППТ). Целый ряд таких печей, изготовленных фирмой, успешно работают на металлургических и машиностроительных заводах. Эти печи характеризуются более низким расходом электродов (в сопоставимых условиях), меньшим угаром металла и пылеобразованием, пониженным шу-

мом, меньшим вредным воздействием на электросети.

В докладе C.B. Муруева (завод «Электросталь») приводятся данные об использовании ДППТ, созданной фирмой «Экта», для выплавки высоколегированных сталей и специальных сплавов. При выплавке стали Р6М5 методом переплава отходов среднее усвоение ванадия увеличилось по сравнению с ДСП на 9,3% (с 82,1 до 91,4%), а вольфрама - на 1,5% (с 88,5 до 90,0%). Отмечены и трудности при использовании ДППТ для выплавки стали по технологии, требующей значительного обезуглероживания металла. Кислородная продувка осложняется наличием на подине электродов и металлизированного токопроводящего слоя футеровки над ними.

К сожалению, ряд других интересных докладов остались за рамками этого краткого обзора. Все поступившие доклады будут опубликованы в Трудах Конгресса.

Секция «Внепечная обработка стали» (Т.Н. Еланский)

Представленные на секции доклады были посвящены обработке стали в агрегатах ковш-печь, на установках вакуумирования; обработке стали газами, порошковой проволокой и шлакообразующими смесями; различным способам раскисления, модифицирования и микролегирования стали, глубокого рафинирования от газов, серы и неметаллических включений с целью повышения качественных характеристик стали. В докладах отражены современные направления развития конструкций и технологий ковшовой металлургии с применением оборудования высокой степени автоматизации ресурсосберегающих технологических процессов для производства высококачественной и конкурентоспособной металлопродукции.

В докладах ЦНИИчермета им. И.П. Бардина (представленных А.И. Зайцевым) рассмотрены современные направления развития ковшовой металлургии, проблемы снижения содержания в стали неметаллических включений (НВ) определенного типа (при их наличии), а также обеспечения получения углеродистых и низколегированных сталей с высокими служебными характеристиками. Проведен анализ основных направлений совершенствования технологий ковшовой металлургии. Отмечено, что в большинстве случаев практика выбора режима обработки стали в ковше производится эмпирическим путем, что, например, не дает возможности в полной мере контролировать тип и количество НВ, к тому же их влияние на служебные характеристики во многих случаях неизвестно. Отсутствуют также четкие физико-химические представления о механизмах формирования и эволюции НВ в стали. На основе данных о плавках текущего производства, а также лабораторных опытов с привлечением методов физико-химического моделирования и расчета проведен анализ основных параметров внепечной обработки стали, определяющих тип и количество НВ в готовом металле. Сформированы принципы управления чистотой стали по НВ.

НАУКА • ТЕХНИКА • ПРОИЗВОДСТВО 49

Установлено, что главную роль в ускорении процессов локальной коррозии углеродистых и низколегированных сталей играют НВ определенного состава -коррозионно-активные неметаллические включения (КАНВ), образующиеся в процессе внепечной обработки жидкой стали при недостаточно отработанных технологических параметрах. Проанализированы металлургические аспекты получения указанных сталей повышенной коррозионной стойкости. Установлены основные технологические параметры ковшовой обработки стали, контролирующие загрязненность металла КАНВ.

Разработаны физико-химические модели процессов раскисления, десульфурации, легирования, доведения химического состава при внепечной обработке стали. Это позволило создать прикладные программы, предназначенные для решения практических задач по управлению процессами ковшовой металлургии.

Показано, что современные тенденции развития большинства массовых конструкционных материалов на основе железа, в том числе трубных и автолистовых сталей, состоят в снижении содержания углерода и, как правило, кремния при обеспечении необходимого уровня механических характеристик и физико-химических свойств путем подбора легирующих элементов и их сочетаний, прежде всего это - ванадий, ниобий, титан, марганец и др. Возможность глубокого рафинирования стали в агрегатах ковш-печь и на установках вакуумирования делает целесообразным использование более дешевых и технологичных ферросплавов и лигатур с более низким содержанием легирующих и других полезных компонентов.

Анализу технологии раскисления колесной и рельсовой стали в условиях ОАО ВМЗ и ОАО НТМК с использованием современных методов анализа и контроля НВ был посвящен доклад К.В. Григоровича с сотрудниками (ИМЕТ РАН им. А.А. Б^йкова). Стали для производства металлокорда, рельсов, железнодорожных колес традиционно относят к классу так называемых чистых сталей, производство которых требует применения самых современных технологических приемов. Это связано с тем, что их эксплуатационные характеристики в значительной мере определяются металлургической чистотой стали по НВ. Известно, что очагом зарождения большинства контактно-уста-лостных дефектов являются НВ, в значительных количествах присутствующие в металлической матрице. Следовательно, одной из важнейших составляющих задачи повышения качества рельсов является разработка оптимальной технологии раскисления и внепечной обработки стали. Была разработана система оценки чистоты кордовой стали по НВ, основанная на сочетании методов фракционного газового анализа и количественной металлографии. Проведен анализ шлакового режима раскисления чистых сталей. Кроме того, проведен анализ различных вариантов раскисления и оптимизирован процесс внепечной обработки колесной стали в условиях ОАО ВМЗ. Экспериментально и на основе термодинамического расчета показано, что

вакуум-углеродное раскисление расплавов высокопрочной колесной стали позволяет получить концентрации кислорода в металле, сопоставимые с результатами при раскислении силикокальцием (15±5 ррт), и обеспечить благоприятный состав оксидных включений. Исследованы причины образования дефектов в темплетах железнодорожных колес, выявленные с помощью УЗК. Показано, что уровень брака по результатам УЗК непосредственно связан с оксидными включениями, образующимися в процессе вторичного окисления металла. В результате оптимизации технологии раскисления и внепечной обработки колесной стали в ОАО ВМЗ брак проката по НВ был снижен на 29,4 % за 10 мес. 2006 г. и по УЗК дефектам - на 26,3 %.

В работе был сделан анализ различных вариантов внепечной обработки рельсовой стали. Проведены опытные плавки с регламентированным (менее 40 ррт) содержанием алюминия, в которых в качестве раскислителей были применены силикокальций, фер-рокальций, а также реализовано вакуум-углеродное раскисление. Методами количественной металлографии, электронной микроскопии и фракционного газового анализа в образцах исследованных плавок определены основные типы включений и их размерные распределения, а также содержание кислорода в оксидных включениях основных типов. Показано, как в зависимости от технологии раскисления меняется количество, состав и морфология оксидных включений в металле.

Сделаны выводы по разработке оптимальной технологии внепечной обработки рельсовой стали в ОАО НТМК.

Влияние технологии внепечной обработки на свойства расплавов и качество металла труб нефтегазового сортамента приведено в докладе ОАО «Северский трубный завод» совместно с УГТУ-УПИ