Исследование физико-химических особенностей формирования продуктов раскисления малоуглеродистых низкокремнистых сталей в связи с проблемами их разливаемости на сортовых МНЛЗ

• Автор: Кузнецов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Особенности внепечной обработки сталей с регламентированным содержанием алюминия.
1.2. Особенности конструкции и размеров промежуточного ковша для снижения загрязннности металла НВ

1.3. Разливочные стаканы на основе СаО.

1.3.1. Доломитовые разливочные стаканы.

1.3.2. Стаканы из СаОсодержащих огнеупоров на основе

1.4. Покровный шлак для промковша

1.5. Обработка жидкой стали в промежуточном ковше кальцием

1.6. Изучение возможности использования в качестве раскислителя ферротитана на стали пс для снижения
размеров НВ
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Оборудование электросталеплпвильного цеха.
2.2. Метрологическое обеспечение технологического процесса
2.3. Материалы и ферросплавы, использованные для проведения экспериментальных плавок.
2.4. Контроль химического состава
2.5. Исследование качественного и количественного
состава неметаллических включений
2.6. Программа расчта равновесного состояния системы оксидный раствор жидкая сталь.
2.7. Расчет технологических параметров внепечной обработки стали.
2.7.1 Вакуум углеродное раскисление расплава на марках
КБ, ПС, и св. А
2.7.2 Раскисление карбидом кремния на марках КБ, ПС
2.7.3. Раскисление карбидом кальция на стали и св. А
2.7.4. Раскисление алюминиевой сечкой на сталях , КБ
и св. А
2.7.5. Состав неметаллических включений при вакуумировании с алюминием
2.7.6. Расчт количества печного шлака.
2.8. Планирование эксперимента по производству стали в условиях ЭСПЦ ОАО Северсталь
2.8.1. Описание внепечной обработки низкокремнистых
сталей с использованием вакуум углеродного раскисления
2.8.2. Описание внепечной обработки стали с использованием алюминия при вакуумировании
2.8.3. Методика исследования возможности влияния вторичного окисления струи металла внутри разливочных стаканов на заростание их каналов.
2.9. План отбора проб металла и шлака
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1. Исследование изменения загрязненности металла с регламентированным содержанием алюминия, неметаллическими включениями при внепечной обработке и разливке на сортовой МНЛЗ
3.2. Опытные плавки низкоуглеродистого низкокремнистого металла ст. ПС, легированного титаном
3.3. Исследование влияния окисления струи на зарастание
каналов внутри разливочных стаканов при разливке на сортовой МНЛЗ сталей с регламентированным
содержанием алюминия.
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Исследование изменения загрязненности металла неметаллическими включениями на этапах
технологического передела
4.1.1. Общая загрязннность неметаллическими включениями.
4.1.2. Включения с повышенным содержанием магния
4.1.3. Включения с повышенным содержанием марганца
4.1.4. Включения близкие по составу к шлаку
4.2. Исследование влияния окисления струи внутри разливочных стаканов на зарастание каналов.
4.2.1. Обсуждение результатов металлографического и петрографического исследования образцов металла и огнеупорного материала разливочных стаканов
4.2.2. Исследование газопроницаемости узла стакан
дозатор погружной стакан.
4.3. Исследование причин, приводящих к повышенной
загрязннности низкокремнистой стали.
ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.
Выводы.
Научная новизна
Практическая значимость
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Подробного описания порядка операций ввода алюминия в металл и вакуумирования его при обработке этой группы сталей в открытых источниках не обнаружено, но по совокупности информации можно предположить, что низкокремнистый сортамент производят по следующей схеме вакуумирование раскисление алюминием после обезуглероживания выдержка под вакуумом с перемешиванием для удаления продуктов раскисления. При этом снижается количество вводимого в металл алюминия, загрязняющего металл, поскольку эта схема позволяет проводить вакуумуглеродное раскисление стали без образования неметаллических включений на основе А. Флотация укрупненных включений производится также в вакууматоре в течение минут выдержки при слабом перемешивании. Ввод алюминия после проведения вакуум углеродного снятия переокисленности до а0 0 ррт приводит к получению крупных, легко удаляемых включений корунда . Это объясняется известной зависимостью морфологии включений от концентрации растворенных алюминия и кислорода рис. Недостатком этой технологии является повышенное количество трудноудаляемых в процессе последующей внепечной обработки мелкодисперсных включений глинозема, образующихся при снижении активности кислорода в процессе раскисления стали алюминием. Рис. Особенности конструкции и размеров промежуточного ковша для снижения загрязннности металла НВ. Известно, что геометрия и конструктивные особенности промежуточного ковша способны оказать большое влияние на чистоту стали по неметаллическим включениям. Оптимально сконструированный промковш должен обеспечивать минимальное вторичное окисление металла как при наполнении в начале разливки, так и в дальнейшем при работе в стационарном режиме. При наполнении ковша изза высокой турбулентности происходит интенсивное окисление металла и эмульгирование покровного шлака после его наведения. В случае начала разливки открытой струей общее содержание кислорода в стали может превышать номинальный уровень в два и более раз рис. Рис. III плавка в середине серии с использованием защитных перегородок. Образовавшиеся в результате окисления металла и замешивания шлака неметаллические включения могут существовать длительное время, загрязняя сталь . Разливку в кристаллизаторы начинают после наполнения промковша в процессе наполнения металл в промковше продувают инертным газом для удаления включений . Для этого необходимо иметь больший запас по температуре металла для компенсации теплопотерь на разогрев футеровки промежуточного ковша до рабочей температуры. На практике это мероприятие возможно на промежуточных ковшах повышенной вместимости. Открывают шибер стальковша при установленной погружной трубе. Под крышку промковша подают аргон способ эффективен при уплотнении всех отверстий в крышке. Применяют бойную плиту типа ТигЫор специальной формы для уменьшения количества брызг, пузырьков воздуха и турбулентности металла. Использование указанных выше мероприятий подразумевает более сложную конструкцию не только промежуточного ковша, но и системы фильтрующих элементов перегородок, снижающих скорости потоков металла в промежуточном ковше и позволяющих проводить более полную флотацию включений. Физическое моделирование разливки с сохранением подобия процессов позволяет увидеть разницу в характере поведения металла в начале наполнения промковша с использованием плиты ТигЬоэ1ор и без нее рис. Можно видеть, что при использовании устройства ТигЬоэр существенно уменьшается количество брызг и пузырьков воздуха. Оно эффективно гасит кинетическую энергию поступающей в промковш струи и снижает турбулентность потоков металла в промковше. Основным недостатком данной системы является низкая стойкость примной мкости. Рис. Моделирование характера движения металла в промковше при его наполнении М ,7 в 6, лс а наполнение без устройства ТигЬсор б с использованием ТигЫор. Помимо уменьшения турбулентности, для обеспечения чистоты стали необходима правильная организация потоков металла. Его движение должно быть направлено плавно вверх, затем вдоль шлака для ассимиляции последним неметаллических включений и вниз к устью разливочных стаканчиков. Рис. Большое влияние на количество неметаллических включений в металле оказывает размер промковша рис. Глубокие промковши повышенной емкости обеспечивают более спокойное движение металла, а так же увеличивают время, в течение которого включения могут всплывать и ассимилироваться шлаком. Рис.