Повышение ассимилирующей способности шлакового расплава в промежуточном ковше при непрерывной разливке низкоуглеродистых сталей, раскисленных алюминием

• Автор: Лебедев, Илья Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Аналитический обзор литературы по состоянию вопроса
1.1 Влияние неметаллических включений на качество поверхности холодного проката из низкоуглеродистых сталей. Причины возникновения дефектов на поверхности
1.2 Применение шлакообразующих смесей в процессе непрерывной разливки стали
1.2.1 Ассимилирующие и утепляющие смеси для промежуточных ковшей MHJ
1.2.2 Шлакообразующие смеси для кристаллизаторов MHJI
1.2.3 Свойства шлакообразующих смесей для непрерывной разливки стали и методы их измерения
1.2.4 Способы производства шлакообразующих смесей для непрерывной разливки стали
1.2.5 Методы разработки новых составов ШОС
Выводы по главе
2 Методики исследований
2.1 Металлографические исследования
2.2 Лабораторные исследования физико-химических и теплофизических свойств шлакообразующих смесей
2.3 Исследование процесса изменения состава шлака в промежуточном ковше
2.4 Промышленное испытание разработанных составов утепляюще-ассимилирующих смесей.78 ЗАнализ и совершенствование шлакового режима промежуточного ковша. Разработка
новых составов утепляюще-ассимилирующих смесей
3.1 Анализ используемых в конвертерном цехе №1 ОАО «НЛМК» оборудования и применяемых ассимилирующих и теплоизолирующих смесей для промежуточных ковшей
3.2 Лабораторное исследование теплофизических характеристик утепляющих смесей
3.3 Лабораторное исследование физико-химических свойств ассимилирующих смесей для промежуточного ковша
3.4 Определение типа и размеров неметаллических включений
3.5 Исследование процесса изменения состава шлака в промежуточном ковше
3.6 Разработка новых составов утепляюще-ассимилирующих смесей для промежуточного ковша и лабораторное исследование их физико-химических и тепло-физических
характеристик
Выводы по главе

4 Промышленное опробование разработанных составов утепляюще-ассимилирующих
смесей для промежуточного ковша
4.1 Промышленное опробование в условиях ОАО «НЛМК»
4.1 Промышленное опробование в условиях ЧерМК ОАО «Северсталь»
Выводы по главе
5 Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения разработанных составов
шлакообразующих смесей
Выводы по главе
Выводы
Список литературы
Приложения
Введение
Актуальность работы
В настоящее время большая часть холоднокатаного листа из низкоуглеродистых сталей, раскисленных алюминием, используется в автомобильной промышленности для штамповки лицевых панелей, к которым предъявляются повышенные требования по качеству поверхности. В связи с ростом производства автомобилей на территории России и повышением степени его локализации возрастает потребность в этом металле.
Основными дефектами сталеплавильного происхождения холоднокатаного листа являются «плена», «раскатанное загрязнение», «раскатанная трещина» и «расслоение». Эти дефекты образуются, в том числе, из-за наличия в металле неметаллических включений различного типа и происхождения. Важную роль в получении чистого по неметаллическим включениям металла выполняют шлакообразующие смеси (ШОС), применяемые в промежуточных ковшах и кристаллизаторах машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Таким образом, применение эффективных ассимилирующих смесей при непрерывной разливке низкоуглеродистых сталей, раскисленных алюминием, является важной составной частью решения задачи получения качественного холоднокатаного листа.
Степень изученности вопроса
Изучению свойств ШОС для непрерывной разливки стали и исследованию их влияния на качество металлопродукции в последнее время уделяется большое внимание. В большей степени исследователи изучают такие вопросы, как влияние компонентного и химического состава на физико-химические характеристики ШОС, структура и свойства образующегося в зазоре между слитком и стенками кристаллизатора шлакового гарнисажа, способы улучшения условий для всплывания неметаллических включений в промежуточном ковше, экологическая безопасность шлакообразующих смесей, использование вторичного сырья при производстве ШОС.
Недостаточно полно изучены следующие вопросы:
- влияние схемы подачи и свойств ШОС, применяемой в промежуточном ковше, на ассимилирующую способность шлака и ее изменение по ходу разливки серии плавок;
- теплозащитные характеристики ШОС для промежуточного ковша и методы их определения.
Цель работы
Повышение качества поверхности холоднокатаного листа за счет снижения загрязненности жидкой стали неметаллическими включениями путем их ассимиляции шлаковым расплавом в промежуточном ковше с использованием эффективных ШОС.

- теплоизолирующие свойства (в процессе эксплуатации должно происходить формирование трехслойного защитного покрытия, состоящего из жидкого, спеченного и сыпучего слоев);
2. Физико-химические свойства жидкого слоя шлака:
- реакционная способность (инертность по отношению к металлу, защита от окисления, науглероживания, перераспределения кремния, марганца), что определяет возможность разливки особонизкоуглеродистых сталей, сталей с высоким содержанием химически активных легирующих элементов, а также минимальная агрессивность по отношению к материалам футеровки промежуточного ковша, обеспечивающая увеличение ресурса работы оборудования, стабильные условия разливки стали;
- ассимилирующая способность (эффективное поглощение максимального количества всплывающих неметаллических включений без ухудшения других технологических характеристик шлака);
- вязкость, поверхностное натяжение (облегчение перехода неметаллических включений в шлак, исключение возможности диспергирования шлака в металле);
3. Санитарно-гигиенические показатели (количества выделяющихся фторидов, фтористого водорода не должны превышать требования сущес твующих норм ПДК).
Анализ перечисленных параметров позволяет оценить разные аспекты использования ШОС, влияние их на качество металлопродукции, уровень достигнутых показателей и возможные пути их совершенствования. Все используемые в настоящее время смеси имеют близкую основу - композиции СаО-Г^О-БЮг-АЬОз. Их теплосодержание (количество тепла, необходимое для нагрева и расплавления смеси) изменяется в узких пределах, несколько возрастая при повышении основности и содержания АВОз. В состав смесей часто входит углерод. При нагревании и плавлении ШОС его основная часть сгорает (содержание углерода в расплавленном шлаке не превышает 1 %), компенсируя преобладающую часть тепла, идущую на эти цели. Важно, что скорость сгорания аморфного углерода значительно выше, чем кристаллического, поэтому использование графита скрытокристаллического является положительным фактором. Еще более высокой скоростью сгорания характеризуются различные органические добавки, например, опилки, различные отходы сельскохозяйственного производства (шелуха злаковых культур). Важно, что при их сгорании во многих случаях получаются тонкодисперсные продукты (зола), образующие пористый слой, который обеспечивает эффективную теплозащиту. Следует отметить, что теплопроводность воздуха и других газов на порядок ниже теплопроводности шлака. Поэтому интенсивность переноса тепла через пористый слой двухслойного шлакового покрытия в 10 и более раз ниже, чем через плотный слой шлака. С другой стороны, пори-