Национальная металлургическая академия Украины

Жабенко О.Ю., керівник доц. Чуванов О.П.

Національна металургійна академія України

Одним з головних чинників, що забезпечують стабільність процесу лиття і якість заготовок на МБЛЗ, є оптимальний температурно-швидкісний режим розливання металу. Температурно-швидкісний режим багато в чому залежить від конструкції і розмірів технологічних вузлів МБЛЗ, а також від сортаменту розливаємої сталі. Порушення температурно-швидкісного режиму стає причиною масового браку заготовок (плени, тріщини, ужими і тп.).

Стабілізація температурно-швидкісного режиму розливання металу на МБЛЗ за рахунок вибору оптимальної температури металу в стальковші на випуску з конвертера, в промковші, а також в процесі позаагрегатної обробки, забезпечує розливання плавок на робочих швидкостях витягування заготовок. Це забезпечує скорочення тривалості розливання, збільшенню продуктивності МБЛЗ в цілому і сприяє отриманню литої заготовки з високими споживчими властивостями.

Дослідження проводилося при розливанні трубного сортаменту на семиструмковій машині безперервного лиття заготовок в умовах ПАТ "ДМК ім. Дзержинського".

Досліджений масив даних, який дозволив встановити взаємозв'язок між конкретними значеннями температур розливання, швидкостями розливки та об'ємом виходу придатного конкретної марки сталі і визначити оптимальний температурно-швидкісний режим для даних умов.

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ АГРЕГАТУ ДЕСУЛЬФУРАЦЇ СТАЛІ НА УСТАНОВЦІ «КІВШ-ПІЧ» ТА УСТАНОВКИ КОМПЛЕКСНОЇ ДОВОДКИ СТАЛІ

Залужна Н.В., керівник доц. Стоянов О.М.

Національна металургійна академія України

Виконаний порівняльний аналіз двух установок позапічної обробки сталі на підприємствах:ВАТ «Інтерпайп НТЗ» - ківш-піч , «МК ім.Ілліча» -установка комплексної доводки сталі «УКДС». За технологічними даними УКП є набагато ефективнішою за УКДС., за експлуатаційними витратами агрегат ківш-піч і УКДС відрізняються, в основному, витратами на електроенергію, шлакоутворюючі , в разі УКДС, додатковим нагріванням металу в агрегаті, що призводить до додаткових затрат на охолодження металу для доведення до необхідної температури сталі, перегрів металу сприяє зносу футерівки. Зниження температури під час обробки спричиняє збільшення в’язкості шлака, він покривається плівкою , шлак стає не активним, що погіршує контакт з металом і призводить до зниженню ступіню десульфурації на 10-20%.

Встановлено, що при збільшені витрат вапна ,плавікового шпату, при підвищені температури та тривалості обробки ступінь десульфурації сталі зростає ,як на установці комплексної доводки ,так і на угрегаті ківш-піч. Але на агрегаті ківш-піч вона є дещо більшою ніж на УКДС, що свідчить про перевагу УКП.

Розробка раціональної технології конвертерної плавки з метою зменьшення питомої витрати чавуну в умовах КЦ ПАТ «Арселор Міттал Кривий Ріг

Мамченко А.В., керівник проф. Паніотов Ю.С.

Національна металургійна академія України

Підвищення конкурентоспроможності продукції вітчизняної металургії на зовнішніх ринках може бути досягнуте за рахунок зниження енерго- і ресурсозатрат як в сталеплавильному виробництві, так і в цілому по металургійному циклу доменна пічь – конвертер. Одним з таких напрямів є зниження питомої витрати чавуну на 1т. сталі. Рішення цієї задачі полягає в збільшенні прибуткової частини теплового балансу конвертерної плавки.

Відомі різні технологічні прийоми, направлені на рішення цього питання, - підвищення фізичної і хімічної теплоти використовуваного чавуну, підігрів твердих шихтовых матеріалів (лому, винищити), введення в шихту конвертера різних теплоносіїв, використання хімічного тепла СО, яке виділяється з ванни в ході продування, і їх різні комбінації. Кожен з вказаних способів має свої особливості, достоїнства і недоліки, тому вибір, зазвичай, визначається конкретними умовами цеху – устаткуванням, сортаментом сталі, інтенсивністю виробництва і ін.

Одним з найбільш ефективних методів – це допалювання оксиду вуглецю в робочому просторі конвертера з передачею теплоти ванні, що може бути здійснене без переобладнання конвертера. Практика конвертерного процесу показує, що при допалюванні З можливо зниження питомої витрати чавуну на 20 – 40 кг/ тонну сталі.

Проведена статистична обробка на ЕОМ масиву валових плавок Розроблена методика розрахунку ступеня допалювання СО до СО2 в конвертері за фактичними даними плавок.

На підставі звітних даних про роботу цеху і статистичної обробки масиву валових плавок визначений середній ступінь допалювання при існуючій технології, що дорівнює близько 5%. Низький ступінь допалювання є однією з причин високої витрати чавуну.

Вибрано оптимальний ступінь допалювання, рівний 15%. При цьому продуктивність і стійкість футеровки конвертера залишаються на існуючому рівні.

Для роботи із ступенем допалювання 15% рекомендується використовувати п'ятисоплову двоконтурну фурму з продувочными соплами Лаваля з критичним перетином 32мм, циліндровими соплами для допалювання діаметром 10мм з кутом нахилу 30 – 35 градусів.

Загальна витрата кисню на плавку збільшиться на 570 м3 або на 3,82 м3/т. Для збереження тривалості продування на існуючому рівні необхідно збільшити інтенсивність продування 410 - 415 м3/мин. У цеху є всі необхідні умови для підвищення інтенсивності продування з 380 до 420 м3/мин. Продуктивність конвертерів не знижується.

При роботі із ступенем допалювання 15% витрата чавуну на плавку знизиться на 6,54т (з 126,04 до 119,5т), Витрата лому на плавку зросте з 40,57 до 47,7т.

Дослідження якості сталі 08Ю за умов ПАТ «Запоріжсталь»

Павлюченко П.Є., керівник проф. Паніотов Ю.С.

Національна металургійна академія України

У цей час вимоги до якості сталі для автомобілебудування значно посилили. Чималу частку в масі легкового автомобіля становлять кузовні деталі, виготовлені холодним штампуванням з холоднокатаного металу. Для цих цілей використовують нестаріючі, леговані алюмінієм стали типу 08ю, придатні для глибокої витяжки.

Провідну роль у виробництві сталі для автомобілебудування займає металургійний комбінат "Запоріжсталь". Мартенівська сталь комбінату "Запоріжсталь" не зовсім відповідає вимогам споживачів автолиста. Аналіз показав, що вихід категорії витяжки ДОСВ й ОСВ (досить особливо складна витяжка й особливо складна витяжка) мартенівської сталі 08ю в порівнянні з конвертерної нижче на 10 - 15%, що обумовлено більшим змістом вуглецю, марганцю, сірки, фосфору й домішків кольорових металів. Зокрема, визнані неприпустимими такі дефекти металу, як "плена" на поверхні листа, ризики й "рябизна" при штампуванні, тріщини й розслой у виробах. Ці дефекти значною мірою визначаються станом поверхні вихідної литої заготівлі, хімічним складом стали, а також присутністю в сталі неметалічних включень типу корунду, особливо великих або у вигляді рядків.

Метою даної роботи є дослідження впливу технологічних параметрів виробництва на якість сталі 08ю, розробка технології ПОС у конвертерному цеху, що споруджується, з метою одержання сталі зі зниженим змістом вуглецю й шкідливих домішок.

Комплексна обробка чавуну в ковші з метою десульфурації та видалення кремнію

Польща О.Г., керівник проф. Нізяєв К.Г.

Національна металургійна академія України

Підвищення конкурентоздібності продукції чорної металургії України потребує пошука нових рішень, забезпечувающих поліпшення якості чавуну та збільшення ефективності його виробництва в умовах сировинної бази держави. В цьому аспекті використовування позадоменної обробки з метою здешевлення виробництва переробного чавуну та поліпшення його якості для киснево – конвертерної виплавки більш дешевої високоякісної сталі по малошлаковій технології особливо актуально в теперешній час для домених цехів України, працюючих в умовах зниження якості шихтових матеріалів та температури дуття, скорочення вдування природнього газу при відсутності подачи пиловугольного палива через фурми.

Виконаний аналіз основних показників чавуну ВАТ ЕВЗАЗ-ДМЗ ім. Петровського показав, що в 70-80 % випадків чавун має наступний хімічний склад: Si 0,6-0,9 %, Mn 0,5-0,8 %, S 0,03-0,04 %. Це повністю відповідає вимогам «Типовой технологической инструкции по выплавке стали в конвертерах» (ТТИ-1.-8-15-22-86), яка розроблена Інститутом чорної металургії ім. З.І.Некрасова. Але, незважаючи на це, досить щільний інтерес, як було показано в розділі 1 дійсної роботи, є питання розробки комплексної технології позапічної десіліконізації та десульфурації чавуну.

Запропонована комплексна обробка чавуну в ковші, яка передбачає десульфурацію гранульованим магнієм шляхом його вдування через встроєну у ковші бокову фурму та знекремнювання шляхом перемішування в ковші з вапном та агломератом. Виконаний розрахунок необхідної кількості реагентів для здійснення позапічної обробки чавуну з метою десульфурації та видалення кремнію. Приведено вибір технології комплексної обробки чавуну, вибір реагентів, енергоносіїв та основного встановлюємого технологічного обладнання, яке використовується при комплексній обробці чавуну, технологічна схема комплексної обробки чавуну.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КОНСТРУКЦІЇ КИСНЕВОЇ ФУРМИ НА СТІЙКІСТЬ ВОГНЕТРИВІВ В КОНВЕРТЕРІ

Рибалко М.Л.,керівник проф. Бойченко Б.М.

Національна металургійна академія України

В світовій металургії розширюється штатне використання варіантів технологій конвертерного виробництва щодо переробки підвищених витрат металобрухту при, відповідно, знижений витратах енергоємного чавуну. Найбільш привабливим є варіант з допалюванням оксиду вуглецю до диоксиду в порожнині конвертера, що не потребує додавання в систему плавки додаткових теплоносіїв.

Однак допалювання СО за рахунок вторинного кисню, що додається одночасно з рафініруючими струменями, звичайно призводить до підвищеного зносу вогнетривів у верхній частині (перед горловиною) футеровки конвертеру.

Аналіз накопиченого досвіду у конвертерному цеху ПАТ «Євраз-ДМЗ ім. Петровського» та результати холодного моделювання дозволили визначити параметри кисневих фурм, що формують допалення СО до СО₂ у верхньому шарі металевої ванни з ефективною передачею їй теплоти допалювання та без додаткового окислювання і перегріву шлаку.

Десульфурація сталі магнієм, який відновлено в об’ємі рідкого металу в зоні електродуги

Сулаєв С.О., керівник проф. Нізяєв К.Г.

Національна металургійна академія України

Існуючий комплекс технологічних рішень, спрямований на одержання високоякісної сталі з низьким вмістом шкідливих домішок, особливо сірки, базується на багатоланцюжковій технології. Ця технологія включає:

- попередню обробку чавуну;

- виплавку сталі на «чистій», насамперед по сірці й фосфору, шихті;

- позапічну обробку сталі.

Всі стадії цієї технології досить ретельно досліджені й знайшли відповідну реалізацію в промисловості. Так, найбільш ефективним десульфуратором чавуну визнані реагенти, які містять магній. Ступінь засвоєння залізовуглецевим розплавом гранульованого магнію досягає 90 % і вище. При позапічній обробці сталі найкращі результати досягнуті на АКП, з використанням у якості десульфураторів, як традиційних шлакових сумішей, так і порошкових дротів з різними наповнювачами. Разом з тим, всі перераховані вище технології вимагають для свого здійснення дорогих дефіцитних реагентів.

Найбільш перспективною представляється технологія рафінування залізовуглецевих розплавів лужнозамельними металами, відновленими в зоні зануреної в розплав електричної дуги, що дозволяє замінити дорогі й дефіцитні реагенти, застосовуваних не тільки для обробки чавуну, але й стали, на дешеві, широко розповсюджені оксидні матеріали, у тому числі й відходи виробництва.

Проведений термодинамічний аналіз процесів відновлення оксидів магнію й кальцію; розроблені склади сумішей для одержання пароподібних магнію й кальцію безпосередньо в об'ємі рідкого металу для забезпечення протікання процесу з найменшими енерговитратами; визначені сумарні витрати тепла на відновлення лужноземельних металів сіліко- і алюмотермічним методом.

УДОСКОНАЛЕННЯ ОБРОБКИ РІДКОЇ СТАЛІ В СТАЛЕРОЗЛИВНОМУ КОВШІ

Базік А.А., керівник проф. Бойченко Б.М.

Національна металургійна академія України

На сьогоднішній день для продувки сталі нейтральним газом в ковші використовують в більшій мірі продувочні елементи в днищі ковша та погружні зверху футеровані фурми. У практиці мартенівського цеху

ВАТ «НТЗ» подачу інертного газу здійснюють через дві пористі пробки, що встановлюється в днищі ковша. Вказані способи продувки і пристрої для її здійснення мають принципові переваги і недоліки, тому досліджена в лабораторних умовах комбінована донно-верхня продувка металу в ковші з переміщенням верхньої продувочної фурми по вертикалі . За допомогою моделювання встановлено, що тривалість повного змішування при комбінованому способі підведення дуття складає 11с, що в 1,9 рази менша, ніж при донній продувці. Цей факт пояснюється меншою кількістю «застійних» зон і більш інтенсивним рухом рідини на моделі і принциповою зміною основних напрямів циркуляційних потоків.

Рух рідини при продувці інертним газом охоплює великі об'єми металу. При комбінованому способі підведення дуття з переміщенням продувочної фурми по вертикалі газ рівномірно потрапляє по всій окружності ковша і забезпечує кращій розподіл потоків в металі.

Позапічна обробка сталі є дуже важливою складовою частиною у сучасному металургійному виробництві. Вона виконує багато функцій серед яких є функція очищення сталі від неметалевих включень. Проведено дослідження видалення неметалевих включень у шлакову фазу за допомогою «холодного» моделювання продувки трьохфазної системи газом. Аналізуючи два способи підведення дуття на ступінь видалення неметалевих включень , ми встановили, що комбінована верхньо – донна продувка з переміщенням фурми по вертикалі збільшує рафінуючу здатність продувки порівняно з прдувкою через пористі пробки в днищі ковша.

ПРОДУВКА В КОНВЕТЕРІ ДВОХРЯДНОЮ ФУРМОЮ

Пер’єль О.В., керівник проф. Бойченко Б.М.

Національна металургійна академія України

У світовому виробництві частка конвертерної сталі становить приблизно 60 %.

На сьогоднішній день в світовій металургії використовується величезна різноманітність одноконтурних, двоконтурних, однорядних і дворядних фурм.

Взявши за приклад ПАТ «ЄВРАЗ-ДМЗ ім. Петровського», проаналізуємо еволюцію фурм. Спочатку на заводі використовували одноконтурну фурму,через значний час було сконструйовано двоконтурну, яка мала можливість значно знизити затрати на виробництво сталі за допомогою допалювання СО до СО₂ в порожнині конвертера. Але, розраховуючи тепловий ефект плавки ми визначили, що тепловий ефект допалювання не вичерпано повністю. В докладі наведено приклад використання двоярусної фурми із подачею кисню на 2-й ярус в кількості 5-10%. При цьому вирішувалося питання недопущення заметалювання фурми.

Провівши «холодне» моделювання трьохфазної системи, ми визначили напрям подачі кисню другого ярусу для забезпечення найменшого заметалювання фурми та ефективного часткового допалення СО до СО₂.

НОВІ КИСНЕВІ ФУРМИ ДЛЯ КОНВЕРТЕРНОЇ ПЛАВКИ

Ганжа С.Є. , керівник проф.. Бойченко Б.М.

Національна металургійна академія України

У практиці конвертерного цеху ПАТ "ДМКД" подачу кисню у порожнину конвертера здійснювали через 6-соплову кисневу фурму з діаметром критичного перетину сопла 37 мм та кутом розкриття сопла 17°. Вона дозволяла дуже швидко наводити шлак за рахунок більшої кількості сопел , а також завдяки не глибокому зануренню струменя. Використання цієї фурми було зумовлено технологією ведення плавки з підвищеною часткою металобрухту. Однак використання цієї фурми з підвищеними витратами чавуну в зв’язку із сьогоднішнім дефіцитом металобрухту зумовлювало і велику кількість викидів , що у свою чергу суттєво збільшувало цикл ведення плавки. Зараз використовують 5-соплову фурму з діаметром критичного перетину сопла 41 мм. Ця фурма дає змогу достатньо швидко наводити шлак та уникати викидів через горловину , що суттєво полегшує роботу оператора дистриб’ютора. На даному етапі виробництва , через нестачу металобрухту , використання 5-соплової фурми є більш вигідним ніж використання 6-соплової.

У майбутньому заплановане моделювання продувки кисневої ванни при використанні цих фурм. При моделюванні буде вивчено гідродинаміку ванни у порожнині конвертера та розроблено пропозиції для розширення можливостей роботи фурм за різних умов.

ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЇ РОЗЛИВАННЯ СТАЛІ НА МБЛЗ ЗА ДОПОМОГОЮ ПРОМКОВШЕВОЇ МЕТАЛУРГІЇ

Денисенко Є.А., керівник доц. Герасименко В.Г.

Національна металургійна академія України

На сучасних установках сталь заливають в проміжний ківш через подовжену погружну склянку з піддувом інертного газу. Для зменшення взаємодії металу з повітрям, а також для теплоізоляції ківш накривають кришкою, а на дзеркало металу в ківш присаджують флюси, з яких формуються шлаки помірної основності, здатні абсорбувати продукти розкислення і ефективно перешкоджати насиченню сталі газами. Футеровку проміжних ковшів рекомендується виконувати з основних вогнетривів з підвищеним вмістом СаО, MgO, Al₂O₃, ZrO₂. Активному видаленню неметалевих включень сприяють правильний вибір нахилу стінок ковша і розстановки перегородок, продування металу аргоном через обертові насадки для подрібнення газового струменя і ефективного перемішування розплаву, раціональне розкислення, в тому числі екзотермічними феросплавами, утворюють рідкі продукти розкислення. Особлива увага надається такому новому способу рафінування металу, як фільтрація включень при пропущенні металу через спеціальні отвори в перегородках, що встановлюються у внутрішній порожнині проміжного ковша.

У «турбулентному» проміжному ковші, в якому здійснюється активне перемішування металу газом або за рахунок спеціальної розстановки перегородок, з’являється можливість додатково легувати метал. При цьому у випадку, якщо перемішування організовано лише в одній частині ковша, а в іншій течія металу спокійна, можна присаджувати феросплави тільки в турбулентну частину і отримувати на двухструмковій МБЛЗ сталі різного складу з однієї плавки. Можна легувати сталь азотом, подаючи його у верхню частину подовженої погружної склянки. Підігрів металу в проміжному ковші може здійснюватися за допомогою індукційного нагрівача канального типу, що дозволяє підтримувати постійну температуру металу в межах 2,5 ⁰С протягом 120 хв розливання. З тією ж метою використовують плазматрони, за допомогою яких можна також здійснювати локальний підігрів, створюючи різні умови поблизу випускних отворів ковша. Для охолодження сталі в проміжному ковші присаджують металеву дріб, витрата якої може складати 1-15 кг/хв для ковшів місткістю 15 т. У міру розвитку та поширення розливання методом «плавка на плавку» збільшення швидкостей розливання і вимог підвищення якості приводять до збільшення місткості проміжних ковшів. Проведені дослідження показали, що це зробило істотний позитивний вплив на відділення та видалення включень. Повне використання можливостей проміжного ковша робить його найважливішим і дуже гнучкою ланкою процесу виробництва сталі підвищеної чистоти.

МЕТАЛУРГІЙНИЙ МЕНЕДЖМЕНТ ТРУБНОЇ СТАЛІ МАРКИ 32Г2

Ільченко І.В., керівник проф. Охотський В.Б.

Національна металургійна академія України

В умовах підприємства НТЗ досліджено фактори, що впливають на дефекти трубної сталі марки 32Г2.

Знайдено, що плівка на сталевих зливках мінімізується при масі пакетів (М пак) у завалку 5% і вмісту титану 0,02% і зменшується при збільшенні вмісту алюмінію в сталі.

Плівка, що виникає за прокату труби, зменшується зі збільшенням М пак і маси стружки (М стр) у метало шихті, вмісту Ті і співвідношення Mn/S в сталі, що свідчить про її природу тріщини.

Кількість раковин на внутрішній поверхні труби мінімізується при 5% Мпак і 5% Мстр у завалці.

Волосовини на трубі зменшуються зі збільшенням вмісту алюмінію в сталі, співвідношення в ній Mn/S і збільшенням температури сталі на випуску з печі.

МЕТАЛУРГІЙНИЙ МЕНЕДЖМЕНТ ВАКУУМУВАННЯ СТАЛІ

Єршов А.О., керівник проф. Охотський В.Б.

Національна металургійна академія України

Досліджувалось вплив технології виробництва на дефектність колісної сталі в умовах НТЗ.

Плівка на колісній заготівлі зменшується при збільшенні частки сталевої стружки у металошихті.

Дефект ПМ1, що визначається на колісах зменшується як за терміну вакуумування, так і, зокрема, терміну глибокого вакууму і збільшення витрат аргону під час вакуумування V_Ar, що сприяє спливанню неметалевих включень (НВ) зі сталі. Ефективність вакуумування визначається також ступенем зниження температури сталі під час вакуумування Δt_Ar.

Дефект ПМ2 на колісах збільшується зі зростанням в сталі вмісту сірки і водню більше 1 ppm.

Дефект ПМ3 на колісах зменшується зі збільшенням часу вакуумування і мінімізується при витратах аргону за вакуумування близько 8000 л/плавку.

Дефекти, що визначаються з використанням ультразвукового контролю мінімізуються при вмісті алюмінію в сталі близько 0,02% і зменшуються зі збільшенням витрат аргону за вакуумування.

НОВИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РЕЖИМ НАНЕСЕННЯ ШЛАКОВОГО ГАРНІСАЖУ НА ФУТЕРІВКУ КОНВЕРТЕРА

Ребриков В.А. Керівник: проф. Чернятевич А.Г.

Національна металургійна академія України

Сировинна база металургійного комплексу України не дозволяє в повній мірі реалізувати переваги гарнісажних технологій для подовження робочої кампанії конвертерів, так як характеризується нестачею магнезіальних шлакоутворюючих матеріалів для утворення кінцевого шлаку з підвищеною концентрацією оксиду магнію. Виходом із ситуації, що склалася, є розробка нових ресурсо- та енергозаощаджуючих технології нанесення шлакового гарнісажу на переклазовуглецеву футерівку конвертеру з використанням недефіцитних магнезіальних шлакоутворюючих матеріалів, наприклад необпаленого доломіту.

Для вирішення поставленої задачі стосовно до умов роботи конвертерного цеху ПАТ «Євраз-Дніпровський металургійних завод ім. Петровського» розроблена конструкція гарні сажної фурми, що дозволяє реалізувати новий технологічний режим ошлакування футерівки
60-т конвертерів роздув кою кінцевого шлаку струменями азоту, що несуть у вигляді взвісі порошкоподібний необпалений доломіт.

Розроблена технологія нанесення шлакового гарнісажу представляє собою компромісний варіант збереження рідкорухливого шлаку в конвертері по ходу роздувки з утворенням високостійкого гарнісажу на поверхні футерівки при затвердінні шлаку.

МЕТАЛУРГІЙНИЙ МЕНЕДЖМЕНТ КОЛІСНОЇ СТАЛІ

Раєвська Н.В., керівник проф. Охотський В.Б.

Національна металургійна академія України

Головною продукцією НТЗ є колісна сталь, що експортується в зарубіжжя у вигляді коліс. Через це існує жорсткий контроль дефектів колісної сталі.

Досліджено, що брак металу по тріщинам, усадочній раковині і по паску мінімізується при вмісті вуглецю у металі за розплавлення 1,2-1,3%.

Брак зростає із збільшенням сірки в сталі на випуску, не зважаючи на те, що в ковші-печі, в подальшому, здійснюється її десульфурація. Брак по тріщинам збільшується при зростанні температури сталі на випуску, а по паску зменшується.

Існує оптимальна швидкість окислення вуглецю 0,005-0,007 %/хв, за якої мінімізується брак по тріщинам і по усадковій раковині.

Відбраковка по тріщинам меншає при збільшенні часу наповнення виливниці і мінімізується по усадковій раковині, коли час становить близько 15 хв.

ПІДСЕКЦІЯ ЕЛЕКТРОМЕТАЛУРГІЯ

ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕРМОДИНАМІЧНОЇ АКТИВНОСТІ КОМПОНЕНТІВ РАФІНУЮЧОГО ШЛАКУ ПОЗАПІЧНОЇ ОБРОБКИ ПІДШИПНИКОВОЇ ЕЛЕКТРОСТАЛІ

Синицька В.О., керівник проф. Гасик М.І.

Національна металургійна академія України

Подшипниковую сталь применяют главным образом для изготовления шариков, роликов и колец подшипников. В процессе работы элементы подшипника находятся под воздействием высоких знакопеременных напряжений, которые вызывают упругую и незначительную остаточную деформации элементов подшипника. Многократное повторение деформации приводит к появлению усталостных трещин, выкрашиванию поверхности подшипника. Помимо усталостного разрушения, дорожки колец подшипника и сами тела качения (шарики и ролики) подвергаются истиранию. В соответствии с этим свойства подшипниковой стали должны характеризироваться высокой упругостью и высоким сопротивлением усталости при малой хрупкости, отличаться высокой износостойкостью и прочностью, особое значение для подшипниковой стали имеет чистота по неметаллическим включениям. В качестве материала для изготовления деталей подшипников наиболее широко используется разработанная сталь ШХ15 (табл. 1).

Таблица 1 – Химический состав в % стали ШХ15 по ГОСТ 801 – 78

Производство подшипниковой стали ведется по сквозной технологической схеме: «дуговая сталеплавильная печь (ДСП) (получение металла – полупродукта), УКП (десульфурация, раскисление, легирование) и вакуумная установка (раскисление, дегазация, корректирующее легирование)». Важным при производстве подшипниковой стали является контроль содержания кислорода. Влияние кислорода проявляется главным образом через образуемые им окислы — неметаллические включения, которые в свою очередь являются концентраторами напряжений, вызывающие разрушение подшипника. Чтобы снизить вероятность разрушения необходимо чтобы общее количество неметаллических частиц и их размер был минимальным (учитывая, что количество включений тесно коррелирует с содержанием кислорода - содержание этого элемента также должно быть минимальным), а их форма – глобулярна.

В соответствии с заданным составом рассчитаны активности компонентов шлака с использованием методики А.Г. Пономаренко, которая описывается следующими уравнениями.

Коэффициент активности ψ_i — является частью "обычного" коэффициента активности γ_i :

γ_i = ψ_i exp(μv_i / RT) (1)

(2)

где – химический потенциал i – го элемента, – валентность (степень окисления) элемента i в шлаке, ξ_ij – энергия обмена местами атомов i и j, которая оценивается по формуле: ξ_ij = ½(√χ_i - √χ_j)², где χ_i, χ_j – энергетические параметры элементов i и j.

Активности компонентов шлакового покрова находится из выражения а_(i) = ψ_i х_i

Определив активности компонентов, определяем содержание кислорода в металле:

[O] = (а_(O) · а_(Fe))/К_о, (4)

где К_о - константа равновесия реакции [Fе] + [О] = (Fе) + (О), при температуре 1873 К, К₀ = 4,349.

Рассчитанные значения содержания кислорода в подшипниковой стали ШХ15 по ходу обработки металла-полупродукта на УПК по данным активности FeO в конкретном шлаке следует интерпретировать как соответствующим остаточным концентрациям в металле активных элементов – алюминия и кальция. Установлено, что содержание кислорода в металле по ходу внепечной обработки меняется в диапазоне от 0,011-0,02% до 0,002%. Проведенные расчеты позволят оценить эффективность технологии рафинирования стали ШХ15СГ-В и разработать рекомендации по ее усовершенствованию.

ФІЗИКО-ХІМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВИПЛАВКИ СТАЛІ 110Г13Л ЗАСОБОМ ПЕРЕПЛАВУ

Михайлов І.В., керівник проф. Гриншпунт А.Г.

Національна металургійна академія України

Cпособ производства высокомарганцевой стали методом переплава, широко применяемый при производстве отливок для горнорудной и строительной промышленности, практически не применяется при выплавке стали для ответственных изде­лий, таких, например, как железнодорожные крестовины. Это объясняется тем, что при производстве стали методом переплава содержание фосфора в ней на 15—20% выше, чем в металле, выплавленном на свежей шихте (методом окисления). Фосфор является одним из важ­нейших примесных элементов в значительной степени определяющих механические и эксплуатационные свойства стали. Например, увели­чение содержания фосфора в металле на 10—15 % приводит к сниже­нию показателей механических свойств на 20—30 %. Удаление же фосфора из стали, содержащей более 1% марганца, по классической схеме, путем окисления его до пятиокиси и связывания ее в тетрафосфаткальция, термодинамически невозможно. Поэтому основным требованием, предъявляемым к разрабатываемой технологии выплавки высокомарганцевой стали методом переплава для железнодорожных крестовин, является обеспечение снижения содержания фосфора в готовом металле. Одним из путей решения данной задачи является связывание фосфора в тугоплавкие неокисные соединения, в такие, как фосфиды щелочноземельных металлов.

В качестве компонентов дефосфорирующей смеси пред­лагается использовать карбид кальция и силикокальций.

С целью выбора рационального соотношения компонентов шлаковой смеси в печи Таммана в атмосфере аргона были проведены опыт­ные плавки. В качестве металлошихты использовалась сталь следую­щего состава, %: 1,24С; 12,9Мn; 0,5Si; 0,072 Р.

Полученные результаты свидетельствуют что лучшие показатели были получены при обработке стали дефосфорирующей смесью состоящей с 50% CaC₂ и 50% CaF₂ в количестве 1,5% от массы жидкого металла.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СКЛАДУ ЗАЛІЗА ПРЯМОГО ВІДНОВЛЕННЯ НА ТЕХНОЛОГІЧНІ ПОКАЗНИКИ ЕЛЕКТРОПЛАВКИ СТАЛІ

Пучко М.О., керівник доц. Горобець А.П.

Національна металургійна академія України

Для оценки металлургических и технологических свойств металлизованных окатышей были проведены плавки с различным составом пустой породы в образцах (в частности, содержание SiO₂ варьировалось в пределах от 0,88 до 3,72%).

Окисление исходных образцов (по 3 от каждого технологического варианта) производилось при нагреве ЖПВ на воздухе при температурах 600, 800 и 1000ᴼС и выдержкой их в течение 0,5; 1,0 и 1,5 часа при указанных температурах. Выяснилось, что минимальной окисляемостью характеризуются металлизованные окатыши с большим содержанием пустой породы, добавок флюса и углерода.

Плавление окатышей проводилось в лабораторной печи Таммана с графитовым нагревателем мощностью 60 кВА в магнезитовых тиглях при температуре расплава 1600ᴼС. Определено, что скорость плавления ЖПВ зависит от содержания в нём пустой породы и флюсующих добавок. С их увеличением снижается теплопроводность материала, ухудшаются теплофизические характеристики нагрева. Наиболее низкая скорость плавления наблюдалась у образцов, в составе которых было наименьшее количество железа (76,1 и 73,6% мас. соответственно), максимальное количество минеральных составляющих (5,83 и 5,43 % мас. соответственно), а также наиболее высокое содержание углерода (7,97 и 9,67% соответственно, против 2,5-4,5% в составе окатышей остальных вариантов).

Наименьший удельный расход электроэнергии отмечен на плавках окатышей, в составе которых находится максимальное, по сравнению с другими пробами, содержание флюсующих добавок и минимальное содержание Fe_мет (нижний предел содержания Fe_мет в образцах составил 73,6%, верхний – 85,6%). Выявлена однозначная зависимость показателя «выход шлака» от содержания пустой породы и флюсующих добавок в составе ЖПВ. Максимальное значение показателя (16,86%) отмечается при плавке опытного образца с наибольшим содержанием пустой породы и флюса. Также было отмечено, что скорость плавления ЖПВ возрастает с увеличением содержания углерода в расплаве в исследованном интервале (0,2…1,0% мас.).

Опытным путём было установлено, что повышение степени металлизации и снижение содержания пустой породы приводит к повышению технико-экономических показателей плавки и пропорциональному снижению затрат электроэнергии на изменение энтальпии компонентов, шлакообразование и довосстановление оксидов железа.

Результаты исследования применения офлюсованного железа прямого восстановления в практике получения высококачественной стали могут служить ориентиром для расширения сырьевой базы металлургии Украины.

АНАЛІЗ ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ УМОВ ЗНЕВУГЛЕЦЕВУВАННЯ РОЗПЛАВУ ПІД ЧАС ПОЗАПІЧНОЇ ОБРОБКИ СТАЛІ У ВАКУУМІ

Просяник О.В., керівник доц. Горобець А.П.

Національна металургійна академія України

Обезуглероживание как разновидность химико-термической обработки улучшает свойства металлов и сплавов, в которых углерод является вредной примесью (трансформаторная сталь, нержавеющие стали).

В процессе обработки вакуумом обеспечиваются условия для протекания реакций обезуглероживание более благоприятные, чем в сталеплавильных агрегатах, где получения особо низких концентраций углерода связано с необходимостью получения очень окисленных шлаков, повышенным угаром железа, увеличением продолжительности плавки и т.д. При обработке вакуумом нераскисленного металла интенсивность протекания реакции [C] + [O] = {CO} может настолько резко возрасти, что газовыделение приобретает бурный характер. Обезуглероживание происходит на свободной поверхности металла в камере, на поверхности капель фонтанирующего металла и на поверхности пузырей газа во всасывающей трубе. При повышении расхода подаваемого во всасывающую трубу газа интенсивность обезуглероживания заметно возрастает, при этом повышается доля (до 30-40%) углерода окислившегося, на поверхностях капель фонтанирующего металла, а также на поверхности пузырей газа.

Согласно уравнению:

,

Понижение давления в системе ведет к образованию окиси углерода и уменьшению величины произведения [C]·[O]. Снижению концентрации кислорода в металле на величину ∆[O] соответствует стехиометрическое снижение концентрации углерода:

∆[С] = ¾ ∆[О] = 0,75 ∆[О].

Из уравнения очевидно, что при удалении кислорода из металла заметное снижение концентрации углерода наступает только при вакуумной обработке мягких сталей.

ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА ПОЗАПІЧНОЇ ОБРОБКИ СТАЛІ ТРУБНОГО СОРТАМЕНТУ В УМОВАХ ТОВ МЗ "ДНІПРОСТАЛЬ"

Дзирук Є.В., керівник доц. Ганцеровський О.Г.

Національна металургійна академія України

Одной из особенностей выплавки в ДСП стали трубного сортамента марки ДУ (таблица 1) в условиях ООО “МЗ “ Днепросталь” является то, что в соответствии с требованиями особое значение уделяется контролю содержания С и P.

Таблица 1. Химический состав стали марки ДУ, %:

В соответствии с технологией загрузка шихты производится в две завалочные корзины. Большую роль в расплавлении шихты играют семь газокислородных горелок распложенных по периметру печи. В период плавления шихты фосфор удаляется по реакции:

2[FeP]+5(FeO)=(P2O5)+7[Fe]

Пентаоксид фосфора не растворяется в металле и переходит в шлак, вступая в прочное соединение с оксидом кальция по реакции:

(P2O5)+4(СаO)=(4СаO∙ P2O5)

Суммируя две реакции, получаем:

2[Fe3P]+5[FeО]+ 4(СаO)= (4СаO∙ P2O5)+11[Fe].

За 30 секунд до выпуска плавки подаётся аргон на донные фурмы сталь ковша с расходом 150 л/мин. и по ходу его наполнения жидкой стали увеличивается до 300 л/мин, оптимальная температура выпуска составит 1630-1650 ºС.

Анализ состава метала – полупродукта подтвердил соответствие его к требованиям по хим. составу.

ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ МОДИФІКУВАННЯ РЗМ СТАЛІ ДЛЯ КОЛІСНИХ ЦЕНТРІВ

Ільюк Є.В., керівник доц. Дерев’янко І.В.

Національна металургійна академія України

Улучшение качества выплавляемых сталей с наименьшими затратами средств является одной из основных проблем металлургии и сталелитейного производства. Решение задачи улучшения качества стали, и как следствие, улучшение эксплуатационной надежности достигается путем модифицирования. В работе рассмотрено и проанализировано влияние РЗМ на свойства стали для колесных центров выплавляемых в печах с кислой футеровкой.

Положительное влияние РЗМ на комплекс физико-механических свойств стали проявляется в снижении содержания вредных примесей в изменении природы неметаллических включений, а также модифицирующем воздействии на первичную и вторичную структуру металла.

Механизм действия модификаторов на жидкий расплав стали заключается в том, что такие активные элементы как РЗМ, в расплаве стали способствуют коагуляции структурных составляющих металла и интенсифицирует процесс зародышеобразования и измельчение структуры при первичной кристаллизации.

В печах с кислой футеровкой сера и фосфор практически не удаляются. Все РЗМ обладают большим сродством к сере и образуют очень стойкие и тугоплавкие сульфиды (см. табл.) которые являются дополнительными центрами кристаллизации.

Реакции образования сульфидов:

Y + S = YS

∆G°_T=598 – 0,15 T кДж/моль

Ce + S = CeS

∆G°_T = - 559 + 0,1T кДж/моль

Таблица. Температура плавления сульфидов РЗМ.

Установлено что обработка жидкой стали модификаторами содержащими РЗМ, с конечной концентрацией в металле ≈0,1% оказывает комплексное рафинирующее и модифицирующее воздействие, повышает механические свойства металла литых центров для скоростных электровозов по ГОСТ 4491.

• ⇐ Назад
• 1
• 234
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• Далее ⇒