Усовершенствование технологии разливки трансформаторной стали по кислородно-конвертерному цеху (стр. 8 из 15)
С момента запуска и отливки не менее 5 м слитка тщательно контролировать мениск металла на наличие зависших участков корочки слитка.
Стойкость промежуточного ковша определяется его состоянием перед началом серии разливки. Максимальная стойкость не должна превышать 7 плавок
При разливке трансформаторной стали использовать гранулированную
шлакообразующую смесь, изготовленную в соответствии с требованиями ТИ 101-СТ – ЦПКП-5–02, следующего химического состава: содержание фтора 8–10%, оксидов щелочных металлов 4,0…6,0%, углерода 7…10%, основность в пределах 0,9…1,2. Разрешается использовать смесь основностью 1,21… 1,30 при содержании фтора не более 9,0%. В промежуточном ковше разрешается применять шлакообразующую смесь с содержанием углерода до 5%, фтора до 8% и основностью до 1,6.
Шлакообразующую смесь, предназначенной для разливки трансформаторной стали, заказывать заранее, не позднее 2 суток с момента начала производства этой марки. При хранении смеси более 3 суток производить дополнительный анализ на содержание влаги. Запрещается использовать смесь со сроком хранения более 5 суток и с влажностью более 0,40%.
Расходы воды и воздуха на охлаждение слябов в ЗВО по широким граням должны соответствовать четвертой группе охлаждения, как для низкоуглеродистых марок стали. По торцам расходы воды устанавливать в зависимости от скорости разливки:
Скорость разливки, м/мин Расход воды на торец, м3/час
0,4 2,5
0,5 2,8
Раскрой слитка производить согласно заказам ПУ.
На слябы, смежные с разделительными, рекомендуется заказывать мерную длину 5,0 м.
От разделительного сляба отбирать пробы металла из осевой части по ширине сляба от «головного» и «хвостового» торца. При несоответствии химического состава контрольных анализов требованиям технической документации производить дополнительный контрольный анализ смежных с разделительным слябов [3].
7. Дефекты и причины аварий при разливки
При анализе причин аварийности разливки трансформаторной стали (разливка с прорывами слитка) важное значение имеет химический состав жидкой стали, так как физико-механические свойства металла во многом определяются присутствующими в нем элементами, их свойствами и количеством. Наличие в стали повышенных концентраций кремния, меди, азота и алюминия наряду с низкими содержаниями углерода и марганца неблагоприятно сказываются на механических свойствах стали при высоких температурах.
Наличие в трансформаторной стали значительного количества меди, имеющей низкую температуру плавления (1083 оС) и очень плохо растворяющуюся в твердом железе, может существенно ухудшить механические свойства металла при температуре выше 1200 оС. На выходе из кристаллизатора затвердевшая оболочка имеет температуру 1300… 1400 оС.
Высокая частота аварийных прорывов при разливке трансформаторной стали обусловлена низким уровнем механических свойств этого металла при высоких температурах.
Изменения условий разливки: температуры, скорости вытягивания, свойств шлакообразующей смеси и др. приводит к появлению напряжений в корочке слитка, превышающих предел прочности металла.
Присутствующие в стали химические элементы при определенных условиях (повышенных или пониженных концентрациях, образуя соединения между собой с разной степенью растворимости и т.д.) повышают вероятность возникновения аварийной разливки. В этих условиях необходима оценка химического состава жидкой стали при разливке, установление имеющихся взаимосвязей между элементами и влияния их на конечные результаты.
Химический состав трансформаторной стали оговорен в ТП 14–101–382–97 и должен удовлетворять следующим требованиям, %: 0,025…0,045% С; 3,0…3,4% Si; 0,10…0,25% Мn; не более 0,025% Р; 0,02% S; 0,3% Сг; 0,3% Ni; 0,4…0,6% Си; 0,006…0,011% N; 0,011…0,017% Аl.
С целью обеспечения полного растворения необходимого для легирования ферросилиция, количество которого составляет 17… 18 т, была внедрена продувка аргоном металла в ковше во время выпуска плавки. Продувку осуществляли через устройство, устанавливаемое в канале шиберного затвора.
Для легирования стали медью использовали в завалку медный лом массой 1,5…2,0 т или биметаллический лом массой 25 т, содержащий ориентировочно 7% меди. Это обеспечивало содержание меди в повалочной пробе 0,45…0,50%.
Для получения требуемого содержания серы в стали во время выпуска плавки в ковш присаживали отсев извести. Наивысшая степень десульфурации (до 60%) достигалась при основности ковшевого шлака в интервале 2,2…3,0.
Увеличение основности делает шлак гетерогенным, что приводит к ухудшению десульфурации. Получение требуемого содержания азота в металле потребовало опробования различных вариантов технологии его введения в трансформаторную сталь.
При азотировании, трансформаторной стали карбамидом были частые случаи появления дефекта «газовый пузырь» в непрерывнолитом слябе. На ряде плавок «прорывы» корочки слитка во время разливки, а на многих повисание слитка. Осмотр темплетов и корочек слябов прорывных плавок показал наличие в металле газовых пузырей различных по диаметру и длине (рисунок 7.1 и 7.2).
Рисунок 7.1 – Мелкие газовые пузырив непрерывно литых слябах трансформаторной стали (а – вид по толщине сляба; б – вид сверху)
Из 12 плавок, в которых были газовые пузыри диаметром 1…5 мм, семь плавок разлиты с прорывами и на всех были подвисания корочки слитка. На плавках с диаметром газового пузыря менее 1 мм подвисания и прорывы отсутствовали. При этом пузыри не имели выхода на поверхность и располагались на глубине 8 мм и более.
Рисунок 7.2 – Общий вид крупных газовых пузырей в темплетах непрерывно литых слябов: (а – по толщине сляба; б – вид сверху)
Пузыри, имеющие выход на поверхность сляба, то есть сообщающиеся с атмосферой, имеют окисленную поверхность, а у пузырей, не имеющих выхода, поверхность не окислена – блестящая (рисунок 7.3).
Эти факты позволяют сделать вывод, что трансформаторная сталь в процессе производства была насыщена неокислительными газами до такой степени, что при разливке происходило образование газовых пузырей. Одни пузыри сообщаются с атмосферой и газы выделяются из металла, а другие не имеют выхода на поверхность слябами остаются внутри металла.
Рисунок 7.3 – Пузыри в металле: (а – внутренний, поверхность пузыря не окислена; б – выходит наружу, поверхность пузыря окислена – темная)
Поведения шлакообразующей смеси и шлака в кристаллизаторе показал, что на аварийных плавках наблюдаются комкование шлака и смеси и образование грубого ранта. Усилие вытягивания возрастало на 1,0… 1,5 т, что свидетельствует о резком ухудшении смазки между корочкой слитка и медными стенками кристаллизатора. Кроме того, в этих условиях возможны «прилипания» корочки слитка к стенкам кристаллизатора, поскольку выделяющийся газ выдавливает прослойку из жидкого шлака между стенками кристаллизатора и образовавшейся корочкой слитка, выделяющиеся из металла газы препятствуют нормальному затеканию шлака в этот зазор. Расход шлака при этом снижается.
В тоже время из металла в шлак кристаллизатора продолжают всплывать оксиды кремния и алюминия, что приводит к увеличению их концентраций и к повышению температуры плавления и вязкости шлака, то есть к комкованию шлака и смеси и образованию грубого ранта. Нормальный ход разливки затрудняется. Возникают «повисания» и даже «прорывы» корочки слитка, приводящие к авариям.
По этой причине были вынуждены отказаться от технологии введения азота присадкой карбамида.
Следующим вариантом получения требуемого содержания азота в трансформаторной стали, ставшим из-за отсутствия азотированного феррохрома основным, была продувка металла газообразным азотом в ковше при обработке плавки на агрегатах доводки (АДС). Установлено, что одна минута продувки металла азотом увеличивает его содержание на 0,0003…0,0004%.
Продолжительность обработки азотом в течение 5…7 мин обеспечивает получение в готовом металле содержание азота 0,006…0,008%.
В начале применения данного способа были отмечены случаи появления газовых пузырей в слитках, что, вероятно, связано с попаданием влаги во время продувки азотом. Влажность азота по результатам контроля отобранных проб составляла 3,57 г./м3. С учетом изменения «точки росы» при различных температурах возможно появление конденсата в азотной магистрали. В дальнейшем, для удаления образовавшегося конденсата перед обработкой первой плавки в серии, азотную трассу в обязательном порядке стали продувать в течение 8… 10 мин
Влияние способа азотирования на технологические параметры разливки представлено в таблице 7.1. Как следует из приведенных данных, при продувке металла азотом на АДС существенно снижена вероятность аварийных ситуаций при разливке стали. В то же время, данный способ азотирования обеспечивает требуемое содержание азота в готовой стали.
Многолетний опыт разливки трансформаторной стали в слитки показал, что наиболее типичными их пороками являются рослость, усадочная рыхлость и внутренние трещины. При этом основной причиной рослости указывают выделение водорода из металла при затвердевании.
Таблица 7.1 - Влияние способа азотирования трансформаторной стали на качество разливки
| Способ азотирования | Количество плавок | Количество пл. с прорывами | Количество пл. с подвисаниями, пл./% |
| Без дополнительного | 16 | 1/6,2 | 1/6,2 |
| Азотированным феррохромом | 26 | 1/3,8 | 1/3,8 |
| Карбамидом | 40 | 4/10,0 | 19/22,5 |
| Продувка азотом на АДС | 107 | 2/1,9 | 10/9,3 |
В процесс производства листа из анизотропной стали также возникает дефект «пузырь-вздутие», который проявляется, как в промежуточной горячикатаной заготовке толщиной 24 мм, так и в холодно катаном трансформаторном листе толщиной 0,30…0,50 мм (рисунок 7.4). Этот дефект в листе имеет две разновидности. Первая имеет вид пузырей овальной формы шириной 2…8 мм и длиной 4…30 мм. Пузыри располагаются строчками, вытянутыми на десятки сантиметров, иногда несколько метров. Вторая разновидность этого дефекта имеет вид полосок или даже ряда полосок, иногда соединенных между собой, шириной 3…5 мм и длиной десятки сантиметров, иногда несколько метров. В ряде случаев вздутие имеет вид втянутых внутрь пузырей.