Поліпшення якості та розливу металу
Поліпшення якості та розливу металу шляхом удосконалення технології його розкислення при позапечній обробці
С. В. Виноградов, А. А. Фетісов, докт. техн. наук В.І.Жучков ВАТ "НТМК", ІМЕТУРОРАН Металург № 10 2003 С. 45. 47. УДК 621.746.5
Негативний вплив включень глинозему на властивості металу є причиною введення заборони застосування алюмінію для розкислення сталей відповідального призначення, наприклад, залізничного сортаменту, що створює проблеми забезпечення якості металопродукції. Останніми роками переконливо доведено, що обробка кальцієм сталі, розкисленої алюмінієм, дозволяє усунути ці небажані ефекти [1].
Основним завданням обробки кальцієм рідкої сталі, розкисленої алюмінієм, є модифікування твердих включень глинозему в рідкі комплексні типу 12СаО-7Аl2О3, які можуть частково віддалятися в шлак при внепечной обробці сталі аргоном в сталерозливному ковші. При цьому розчинений кальцій, з'єднуючись із включеннями глинозему, утворює алюмінати кальцію різного складу, кількість яких зростає пропорційно до кількості розчиненого кальцію.
Необхідну для модифікування кількість кальцію слід визначати в залежності від кількості включень глинозему, що залишилися в рідкій сталі, щоб вони могли бути переведені в рідкі алюмінати кальцію (12СаО·7Аl2О3).
Склади включень у рідкій сталі модифікуються кальцієм у такій послідовності: Аl2О3 → СаО·6Аl2О3 → СаО·2Аl2О3 → СаО·Аl2О3 → 12СаО·7Al2O3. Таким чином, модифікація включень з СаО·6Аl2О3 CaO·2Al2O3 неможлива до повної модифікації глинозему в СаО·6Аl2О3.
Як відомо, кальцій відноситься до активних десульфураторів. У зв'язку з цим необхідна ретельнакоригування добавок кальцію в рідку сталь для забезпечення, зокрема, бажаної модифікації первинних включень глинозему та уникнення виділення CaS.
При введенні кальцію в меншій кількості оптимального відбувається неповна модифікація включень глинозему в алюмінії кальцію з високою температурою плавлення, з іншого боку, при добавці Са в більшій кількості оптимального утворюються сульфіди кальцію, що також викликає затягування сталерозливної склянки промківша МНЛЗ.
Експериментально було визначено, що для запобігання заростанню сульфідами кальцію розливної склянки промківша МНЛЗ при розливанні спеціальних сталей доцільно вводити кальцій з таким розрахунком, щоб відношення Са/Аl; 0,05 [3]. Подальший аналіз сортових профілів показав, що у плавках, що задовольняють співвідношенню Са/Аl > 0,085 при ультразвуковому контролі дуже рідко виявляються включення. Була визначена залежність між вмістом кальцію та алюмінію та якістю металу за результатами ультразвукової дефектоскопії металопродукції (рис. 2). Встановлено, що для сталі, що містить менше 0,30 %, прийнятний діапазон відношення Са/Al ширший і поширюється до нижчих величин. Однак при цьому в алюмінаті кальцію виявляється велика кількість виділеної фази CaS, що призводить до заростання каналів скляних розливів сульфідами кальцію.
Основними умовами для забезпечення найбільш повної модифікації твердих включень глинозему в сталі, обробленої кальцієм та розкисленим алюмінієм, є:
З урахуванням викладеного на НТМК проведена робота з метою вивчення впливу попереднього розкислення алюмінієм на якість та розлив трубного металу. Були досліджені 100 плавок сталі 10ТР та 20ТР з розкисленням металу в ковші-печіпопередньо алюмінієвим дротом з витратою 0,20 кг/т і остаточно-алюмінієвим і порошковим силікокальцієвим дротом з витратою 0,40 і 1,7 кг/т відповідно.
Зміст алюмінію в промковші МНЛЗ після остаточного розкислення наприкінці обробки металу на установці ковш-піч рівною кількістю алюмінієвого дроту на дослідних та порівняльних плавках знаходиться на одному рівні - 0,018 та 0,019 % відповідно. Механічні властивості трубної безперервнолитої заготовки на дослідних та порівняльних плавках були однакові. Характеристики дослідного (А) та порівняльного (Б) металу наведено нижче
Оцінка якості макроструктури за ГОСТ 10243-75 показала, що газовий міхур був відсутній усім пробах металу дослідних плавок, на порівняльних - лише за вміст алюмінію у металі щонайменше 0,015 %.
За результатами промислового випробування методу попереднього розкислення трубного металу, що обробляється на установці ковш-піч і розливається на МНЛЗ, уточнили оптимальне значеннявідносини Ca/Al (0,10-0,18) і скоротили витрату силікокальцієвого дроту з 1,7 до 1,5 кг/т, окупивши додаткові витрати на алюміній для попереднього розкислення металу.
За результатами проведеної роботи для високоякісної трубної безперервнолитої заготовки на комбінаті рекомендовано:
В результаті вдосконалення технології розкислення трубної сталі продуктивність усіх МНЛЗ комбінату доведена до проектної та перевищила її, серійність розливу обмежена не якістю металу, а технічним станом МНЛЗ.