книги из ГПНТБ / Шнееров, Я. А. Полуспокойная сталь

ры, связанные с «утяжкой», в раскатах опытных и срав­ нительных слитков отсутствовали на горизонтах, соот­ ветствующих 2 и 3%. Это позволило снизить минималь­ ные нормы головной обрези при переходе на новые из­ ложницы на 1 % (с 3 до 2%).

Однако нередко размер головной обрези определяет­ ся не только «утяжкой», но и другими дефектами, напри­ мер грубыми рванинами, рыхлостью (усадкой), росло­ стью и т. д.

Опытно-промышленное опробование ИПВ показало, что снижение головной обрези при их использовании со­ ставляет при прокатке слитков нормально и недостаточ­ но раскисленной полуспокойной стали соответственно 0,7 и 1,2%, причем в первом случае в основном в результате уменьшения дефектов, связанных с «утяжкой», а во вто­

Не установлено влияния тина изложниц на макро- и микроструктуру, химическую неоднородность, а также уровень и колебания механических свойств проката из полуспокойной стали по раскату слитка.

В 1970 г. изложницы нового типа внедрены на заводе «Азовсталь» для разливки всей полуспокойной и кипя­ щей закупоренной стали.

Стойкость ИПВ находится на одинаковом с обычными изложницами уровне (70—80 наливов). Однако вследст­ вие большей массы изложниц нового типа их расход на 1 т стали несколько выше (на 0,8 кг/т), чем обычных.

Промышленное внедрение изложниц нового типа поз­ волило снизить головную обрезь раскатов слитков полу­ спокойной стали в среднем на 0,9% ( а б с ) .

Аналогичные результаты получены при промышлен­ ном опробовании ИПВ в условиях разливки стали свер­ ху (Криворожский завод).

Дополнительное раскисление головной части слитка.

Опыты по дополнительному раскислению головной час­ ти слитков нормально раскисленной полуспокойной стали Ст.Зпс проведены на заводах Криворожском и «Азов­ сталь» [264].

На Криворожском заводе при разливке сверху со ско­ ростью около 1 м/мин алюминиевую дробь в количестве 15—20 г/т вводили за 200—300 мм до заданного уровня налива металла в изложницу. Для сравнения часть слит-

82

ков тех же плавок отливали без дополнительного раскис­ ления. Введение алюминия в изложницу привело к зна­ чительному уменьшению размеров пузырей в верхней части слитка (рис. 30), поэтому головная часть раска­ тов, пораженная мелкими рванинами, имела значитель-

Рис. 30. Структура коркового слоя слитков полуспокойной стали Ст.Зпс:

а — дополнительно раскисленной алюминием; б — без дополнительного рас­ кисления; I — 5%; 2— 85% (от верхнего торца слитка)

но меньшую протяженность. В связи с этим уменьшилась

На заводе «Азовсталь» при сифонной разливке на восьмиместных поддонах алюминиевую дробь в количе­ стве 20—60 г/т вводили в центровую, когда металл в из­ ложницах находился на 200—250 мм ниже заданного уровня налива. При дополнительном раскислении через центровую алюминий неравномерно распределялся по изложницам, в результате чего слитки, расположенные

ближе к центровой, получались перераскисленными. Раз­ мер головной обрези и расходный коэффициент метал­ ла у опытных слитков оказался выше, чем у сравнитель­ ных.

Такой способ не может быть рекомендован для си­ фонной разливки, во всяком случае при использовании многоместных поддонов (6—8 изложниц), несмотря на

то, что эффективность его в отношении уменьшения раз­ меров пузырей в корковой зоне верхней части слитка не вызывает сомнений.

В связи с тем, что при сифонной разливке дораскисление головной части слитка нормально раскисленной полуспокойной стали путем ввода алюминиевой дроби через центровую не позволяет получить устойчивых ре­ зультатов, а присадка алюминия на зеркало металла с

84

метром 6—8 мм подвешивали по углам изложниц с та­ ким расчетом, чтобы алюминий начинал дораскислять металл за 700 мм до заданного уровня металла в излож­ нице (верхняя часть слитка).

Введение алюминия в поверхностную зону было необ­ ходимо для предотвращения зарождения и развития пу­ зырей. Наличие корки на зеркале металла во время на­ полнения изложниц не препятствовало действию алюми­ ния, так как она в месте контакта с прутком расплавля­ ется. Применение алюминиевых прутков практически полностью исключало образование пузырей в верхней части слитков (рис. 31).

Т а б л и ц а 22. Химический состав и результаты прокатки

опытных плавок с дораскислением алюминиевыми прутками в изложнице

* Поверхность раската опытных слитков чистая.

Головная часть раскатов слитков, отлитых с дорас­ кислением алюминиевыми прутками, характеризовалась чистой поверхностью, что позволило снизить головную обрезь по этой причине на плавках с нормальной сте­ пенью раскисленности (табл. 22). На плавках с повы­ шенной степенью раскисленности применение алюмини-

85

евых прутков приводило к увеличению головной обрези (плавки № 1 и 5). Аналогичные опыты, проведенные на заводе «Азовсталь», подтвердили результаты, получен­ ные на заводе им. Петровского.

койной стали были проведены опыты по применению ак­ тивной смазки изложниц [264]. Введение алюминия в состав лака для смазки изложниц способствует раскис-

Рис. 32. Структура коркового слоя слитка полуспокойной стали Ст.Знс с при­

лению поверхностных слоев жидкого металла,, находя­ щихся в контакте со стенками изложниц, в результате чего увеличивается толщина беспузыристой корки.

Лабораторные опыты с такой смазкой провели на опытном заводе Украинского института металлов при отливке слитков массой 160 кг. Промышленное опробо­ вание проводили на заводах Криворожском и «Азов­ сталь» при сифонной разливке. Активная смазка состоя­ ла из кузбасслака и алюминиевой пудры (120—150 г/л). Применение ее обеспечивало сохранение в процессе на­ полнения изложниц металлом жидкого ранта шириной 10—25 мм, что в некоторой степени устраняло образова­ ние плен и заворотов корки. Толщина здоровой корки в верхней части опытных слитков составила 10—15 мм, в то время как при обычной смазке — 3—7 мм (рис. 32). Заготовки, полученные при прокатке слитков опытных плавок на Криворожском заводе, не нуждались в за­ чистке. В то же время заготовки 30% сравнительных плавок стали Ст.5пс и всех сравнительных плавок стали

86

Однако отсутствие специальных устройств для нане­

87

бавкой алюминия, не позволило пока внедрить эту тех­ нологию. Дальнейшие работы были направлены на соз­ дание устройства для механического нанесения такой смазки на поверхность изложниц и изыскание более эф­ фективных ее составов. Были разработаны и испытаны на моделях в заводских условиях специальные форсунки. Для промышленного опробования выбрана центробеж­ ная форсунка с подачей смеси порошка и воздуха в рас­ пыляющую зону (рис. 33).

Таким образом, для улучшения структуры коркового слоя верхней части слитка полуспокойной стали, а так­ же для оптимизации его формы и уменьшения «утяжки» при прокатке на обжимных станах следует перейти на применение изложниц с «полузакрытым верхом».

Для дополнительного уменьшения размеров подкор­ ковых пузырей в верхней части слитков полуспокойной стали целесообразно производить дораскисление ее не­ большим количеством алюминия (10—20 г/т) путем вво­ да дроби под струю (разливка сверху) или прутков ме­ ханизированным способом (разливка сифоном). Возмож­ но также использование активной смазки изложниц.

нормального слитка полуспокойной стали может быть обеспечено необходимой степенью ее раскисленности, до­ пустимые пределы колебаний которой тем меньше, чем ниже скорость разливки.

Определение количества раскислителей, требуемого для получения оптимальной степени раскисленности по­ луспокойной стали, затруднительно, поскольку окисленность металла и шлака перед выпуском значительно из­

88

расчета шихты, а также определения величины при­ садки окислителей и флюсов после расплавления метал­ ла [31, 44, 53, 86, 133, 176]. Поскольку полная стандар­ тизация процесса плавки и ее выпуска, также существен­ но влияющего на окисленность металла [177], на прак­ тике трудно осуществима, то была широко опробована технология раскисления полуспокойной стали, при кото­

технологии исключается перераскисление металла и свя­ занные с ним увеличение головной обрези и появление расслоя в готовой продукции, однако возрастает воз­ можность ухудшения поверхности раскатов в результате вскрытая подкорковых пузырей, количество и длина ко­ торых могут увеличиться. Такая технология требует хо­ роших способов зачистки металла, а для ее применения на зарубежных заводах, где обжимные станы, как пра­ вило, оборудованы машинами огневой зачистки в потоке, имеются благоприятные условия.

Критерием для определения количества раскислителя (обычно алюминия), вводимого для корректировки сте­ пени раскисленное™ стали во время разливки, при та­ кой технологии служит поведение его в процессе и после

Опыты по систематическому дораскислению полуспо­ койной стали с недостаточной раскисленностью при раз­ ливке сифоном проведены на заводах Коммунарском и «Азовсталь».

Корректировку недораскисленного металла при си­ фонной разливке в крупные слитки (на четырехместных поддонах) производили путем добавки алюминия в цент­ ровую по ходу наполнения изложниц.

Исследования показали, что применение указанной технологии способствовало стабилизации раскисленности стали Ст.Зпс от плавки к плавке.

89

Поэтому корректировка степени раскисленности по­ луспокойных сталей во время разливки привела к улуч­ шению качества поверхности слябов и некоторому сни­ жению расходного коэффициента металла при прокатке слитков.

Ниже приведены результаты определения дефектов слябов стали, разливаемой с корректировкой степени раскисленности в изложнице (I) и без корректировки ( I I ) :

В том числе по видам дефектов, %:

Уменьшение пораженное™ слябов дефектами проис­ ходило как за счет рванин от продольных и поперечных трещин, так и от вскрывшихся пузырей, что являлось прежде всего результатом уменьшения количества пере­ раскисленных и недораскисленных плавок. Средняя продолжительность зачистки одной плавки с корректи­ ровкой степени раскисленности составила 7,8 чел-ч., а без корректировки—9,8 чел-ч.; брак на первом переделе составил соответственно 0,44 и 0,77%.

На заводе «Азовсталь» сталь Ст.Зпс раскисляли в ковше в недостаточной степени (1,3—1,5 кг/т 45%-ного ферросилиция вместо 1,5—1,8 кг/т по установленной тех­ нологии) и затем по ходу разливки присаживали алю­ миниевую дробь (20—60 г/т) в центровую. Ввод дроби начинали сразу после открытия стопора и прекращали

90

за 50—100 мм до уровня наполнения изложниц метал­ лом. Вследствие неравномерного распределения алю­ миния по изложницам на восьмиместных поддонах для всех опытных плавок имелись перераскисленные слитки. Как правило, это были слитки, расположенные у центро­ вой; при этом удаленные от центровой слитки оказыва­ лись иногда недораскисленными. Такой способ производ­ ства полуспокойной стали не может быть рекомендован в условиях сифонной разливки, во всяком случае —при использовании многоместных поддонов (6—8 изложниц).

Исходя из этого, определялась тенденция к более полному раскислению полуспокойной стали до разливки, чтобы присадки в изложницы были только корректиру­ ющими (минимальными) или даже не производились во­ обще [23, 188].

Производство полуспокойной стали без корректиров­ ки раскисленное™ во время разливки получило распро­ странение на предприятиях черной металлургии СССР

[10, И, 23], где освоение технологии производства полу­ спокойных сталей началось на заводах, разливающих сталь сифонным способом, т. е. в условиях, когда коррек­ тировка раскисленное™ во время разливки затрудни­ тельна (разливка обычно производится на шеста- и даже восьмиместных поддонах), а увеличение трудоемкости зачистки вследствие разливки недораскисленной стали неприемлемо из-за ограниченности площадей адъюстажа и отсутствия машин для огневой зачистки в потоке.

Развитию такой технологии производства благопри­ ятствовало вначале то, что освоение полуспокойных ста­ лей на отечественных предприятиях началось со среднеуглеродистых сталей (Ст.бпс, Ст.бпс), для которых ко­ лебания окисленное™ металла и шлака при изменении содержания углерода в заданных пределах незначитель­ ны, что облегчало задачу получения необходимой степени раскисленности в ковше.

При производстве низкоуглеродистых полуспокойных сталей затруднения, связанные с образованием подкор­ ковых пузырей, возрастают, особенно при медленной си­ фонной разливке. В связи с этим на некоторых метал­ лургических заводах СССР, производящих низкоуглеро­ дистые стали, в частности, для тонкого листа, получила распространение технология производства полуспокой­ ной стали с раскислением через центровую в конце на­ полнения изложниц кипящим металлом [6, 10, 11, 14].

91