Создание комплексной технологии улучшения внутреннего строения непрерывнолитого сляба из низколегированных сталей

• Автор: Исаев, Олег Борисович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 377 с. : ил.

1.1. Требования к качеству непрерывнолитых слябов ответственного назначения

1.2 Современные методы рафинирования и снижения содержания неметаллических включений на этапе разливки стали

1.2.1. Защита металла от вторичного окисления

1.2.2. Превращение промежуточного ковша в рафинировочный агрегат

1.2.3. Микролегирование и модифицирование в промежуточном ковше

1.2.4. Конструктивные особенности МНЛЗ различных типов

1.2.5. Электромагнитное торможение струи

1.3. Методы снижения осевой ликвации химических элементов

1.3.1. Электромагнитное перемешивание стали

1.3.2. Вибрационное и импульсное воздействия на расплав в кристаллизаторе

1.3.3. Система мягкого обжатия

1.4. Постановка задач и исследования
Глава 2. ИЗУЧЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЕГО УЛУЧШЕНИЯ
2.1. Основные дефекты внутреннего строения непрерывнолитой заготовки
2.1.1. Методы изучения центральной химической и структурной неоднородности и внутренних дефектов сляба
2.1.2. Разработка классификатора дефектов непрерывнолитого сляба
2.2. Влияние химического состава стали на развитие центральной
химической неоднородности и трещинообразование
2.2.1. Влияние углерода на центральную химическую и структурную неоднородность низколегированной стали
2.2.2. Разработка химического состава малоуглеродистой микролегированной стали для газопроводных труб большого диаметра
2.3. Влияние примесей цветных металлов на качественные показатели внутреннего строения литой заготовки и толстолистового проката
2.3.1. Исследование механизма влияния малых концентраций цветных металлов на внутреннее строение непрерывнолитой заготовки
2.3.2. Анализ химического состава междендритных границ слябов
2.3.3. Влияние примесей цветных металлов на развитие внутреннего трещинообразования
2.4. Влияние водорода на показатели сплошности металла и разработка технологии замедленного охлаждения непрерывнолитой заготовки
2.4.1. Исследование процесса десорбции водорода при замедленном охлаждении
2.4.2. Исследование механических свойств толстолистового проката и определение оптимальной продолжительности замедленного охлаждения непрерывнолитой заготовки ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАЗЛИВКИ НА РАЗВИТИЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ
3.1. Влияние температурноскоростного режима разливки стали на развитие осевой ликвации химических элементов
3.2. Оптимизация режима вторичного охлаждения непрерывнолитой заготовки
3.2.1. Разработка математической модели динамического режима вторичного охлаждения
3.2.2. Программная реализация математической модели для выбора режимов вторичного охлаждения слябов высокопрочных низколегированных сталей перитектического класса
вывода ПО ГЛАВЕ
Глава 4. СНИЖЕНИЕ ОСЕВОЙ ЛИКВАЦИИ ПУТЕМ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА РАСПЛАВ В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ
4.1. Математическая модель затвердевания непрерывнолитого слитка с внесенной извне твердой фазой
4.2. Динамика процесса плавления хмакрохолодильников в жидкой лунке кристаллизатора
4.3. Влияние макрохолодильников на характер потоков и температурное поле расплава в кристаллизаторе
4.3.1. Методика изучения характера потоков и температурного поля расплава в кристаллизаторе
4.3.2. Гидравлическое моделирование потоков стали в кристаллизаторе при вводе в расплав макрохолодильников
4.3.3. Влияние макрохолодильников па температурное поле в верхней части расплава в кристаллизаторе
4.4. Влияние введенной твердой фазы на процессы затвердевания
4.4.1. Методика исследования кинетики кристаллизации
4.4.2. Влияние макрохолодильников на кинетику кристаллизации
4.5. Разработка технологии разливки стали с вводом стальной ленты различного химического состава
4.5.1. Расчет и согласование параметров ввода твердой фазы с температурно скоростным режимом разливки
4.5.2. Разработка конструкции установки для ввода ленты в расплав
4.5.3. Ввод ленты в расплав с наложением упругих колебаний
4.6. Промышленное освоение разработанных вариантов технологии
4.6.1. Влияние макрохолодильников на структурное строение непрерывнолитой заготовки
4.6.2. Качество внутреннего строения непрерывнолитой заготовки
4.6.3. Макроструктура и механические свойства листового проката ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
Глава 5. СНИЖЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В СТАЛИ
5.1. Физическое моделирование процессов, протекающих в раздаточной камере промежуточного ковша
5.2. Разработка технологии продувки стали в промежуточном ковше инертными газами
5.2.1. Исследование газогидродинамических процессов, протекающих в объеме стали в промелу точном ковше при продувке расплава инертным газом
5.2.2. Исследование гидродинамических процессов, протекающих в жидкой стали в процессе ее продувки на холодных моделях
5.2.3. Разработка технологии продувки стали аргоном в промежуточном ковше
5.2.3.1 Выбор рациональной конструкции продувочных фурм
5.2.3.2. Результаты экспериментальных исследований при продувке стали в промежуточном ковше
5.3. Разработка комплексной технологии рафинирования стали в промежуточном ковше
5.3.1. Исследование гидродинамическтгх процессов в секционированном промежуточном ковше
5.3.2. Отработка технологии непрерывной разливки стали с применением комплексной системы рафинирования стали в промежуточном ковше
5.3.2.1. Разработка усовершенствованной конструкции перегородок
промежуточного ковша
5.3.2.2. Изучение влияние типа футеровки рабочего слоя промежуточного ковша на процесс рафинирования стали
5.3.2.3. Применение шлакорафинирующих смесей ШРС
5.3.3 Влияние очистки стали в промежуточном ковше на качественные показатели литого и катаного металла
5.4. Разработка технологии получения качественной непрерывнолитой заготовки, разлитой на нестационарных режимах разливки
5.4.1. Физическое моделирование гидродинамических процессов, протекающих в раздаточной камере промежуточного ковша
5.4.2. Исследование механизма вовлечения неметаллических включений
в тело заготовки при нестационарных условиях
5.4.3. Разработка технологии и освоение разливки стали с применением гасителей турбулентности
5.4.4. Исследования макроструктуры и загрязненности металла неметаллическими включениями
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5
Глава 6. ПРОМЫШЛЕННОЕ ОСВОЕНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ УЛУЧШЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ СЛЯБОВ
6.1. Ввод макрохолодильников в расплав
6.2. Комплексная система рафинирования стали в ПК
6.3. Внедрение в промышленное производство стали марки
6.4. Освоение оптимизированных режимов для зоны вторичного охлаждения МНЛЗ и замедленного охлаждения непрерывнолитой заготовки
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


Правильно выбранный стабильный температурный режим является одним из основных параметров процесса непрерывной разливки стали. Принято считать, что оптимальная температура в ПК должна превышать температуру ликвидуса на . С в зависимости от скорости разливки и химического состава стали. Для поддержания стабильного заданного значения температуры, металл в ПК подогревают. Для этих целей используют плазменный нагрев ,. На фирме Ваов1ее1 проведены исследования с использованием донной продувки стали аргоном в ПК с одновременным плазменным подогревом. Отмечено, что путем гидравлического моделирования и натурного эксперимента определено оптимальное расположение донной фурмы для гомогенизации температурного поля в ПК, создания условий для всплывания НВ и дегазации стали . НВ. По мнению большинства исследователей, оптимальная конструкция и фурнитура ПК тип и месторасположение перфорированных или фильтрационных перегородок иили порогов, наличие или отсутствие систем ШгЬоБЮр, плазменного нагрева, тип и месторасположение продувочных устройств, гаситель турбулентности, тип футеровки, химический и гранулометрический состав теплоизолирующих и рафинирующих смесей и т. Оптимальное решение может быть найдено с привлечением математического моделирования процессов при стационарном и нестационарном режимах их течения, методов физического моделирования для предварительных расчетов с последующей проверкой адекватности разработанных схем и технологических приемов на практике с их соответствующей коррекцией. Микролегирование и модифицирование стали в ГТК. Обработка стали кальцийсодержащей порошковой проволокой в сталеразливочном ковше с обеспечением заданного остаточного содержания кальция в готовой стали одна из наиболее эффективных технологий повышения качества непрерывнолитой заготовки за счет модифицирования НВ . МНЛЗ в результате протекания рафинировочных процессов происходит снижение содержания кальция в металле, которое может достигать . В связи с этим отрабатываеются технологии по вводу порошковых проволок в ПК. ПК в течение 5. В течение ряда лет на МК Азовсталь была полностью разработана технология обработки стали порошковыми проволоками в обычном односекционном ПК . Проведенные многочисленные исследования, позволили установить интервал скорости ввода порошковых проволок в зону стопора ПК 0,3. ПК . Отработку вдувания силикокальция в ПК проводили и японские исследователи, которые применили технологию двойного вдувания порошка сначала на установке ковшпечь, а после процесса вакуумирования в ПК с целью формирования глобулярных НВ СаЯ и МпЯ . На новом этапе развития процессов обработки стали в ПК технологию ввода порошковой проволоки с наполнителем из силикокальция отрабатывали в условиях конвертерного цеха МК Азовсталь на секционированном ковше с фильтрационными перегородками. Осуществляли ввод проволоки марки СК диаметром мм со скоростью 0,4. Исследователями было получено усвоение кальция на уровне , что существенно выше, чем при внепечной обработке на агрегате ковш печь. Оригинальная технология микролегирования предложена в работах ,. Порошкообразные ферросплавы и модификаторы РеА1, РеТц РеВ, РеМЬ, РеА1, ЯЮа вводили при разливке низколегированных и высоко кремнистых марок стали путем вдувания в среде аргона в погружаемый стакан специальной конструкции см. Отмечено равномерное распределение низкотемпературных легирующих элементов по сечению заготовки без нарушения гидродинамики струи в стакане и колебаний уровня зеркала металла. Методы порционного вакуумирования стали в ПК разработаны только концептуально и не нашли скольнибудь широкого промышленного опробования. Рис. Схема устройства для вдувания порошкообразных ферросплавов. ПК 5 весы 6 инжектор. Многолетний производственный опыт применения МНЛЗ криволинейного типа показал, что требования к чистоте металла по содержанию НВ не могут быть полностью обеспечены на установках данного типа. В слябах, полученных на МНЛЗ криволинейного типа всегда наблюдаются скопления НВ со стороны малого радиуса сляба ,. НВ скапливаются в виде полосы шириной . Рис. НВ 3 НВ, вморозившиеся в корочку слитка 4 корочка слитка.