автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка, исследование и освоение сверхмощной дуговой сталеплавильной печи в составе высокопроизводительного модуля для производства мелкосортового проката

4.6. Разработка и внедрение мероприятий, позволяющих снизить неметаллические включения в стали.

4.7. Влияние содержания бора на механические свойства высокоуглеродистой катанки.

4.8.Оценка влияния примесей цветных металлов на механические свойства высокоуглеродистой катанки и разработка НТД на ее производство.

4.9.Исследование технологичности переработки катанки на метизном переделе.

Выводы по главе

1. Произведены анализы требований к качеству высокоуглеродистой стали стран СНГ и дальнего зарубежья. Установлено, что разработанные странами СНГ технические условия ориентированы на производство стали в мартеновских печах, конвертерах и электропечах (при использовании чистого по примесям лома) и поэтому имеют довольно низкий уровень содержания Си, Сг и И2, а в ряде НТД зарубежных стран содержание Си, №, Сг и Ы2 не нормируются вообще.

2. Оценка качества высокоуглеродистой стали, произведенной по действующей в 1997 г. технологии, у потребителей дала отрицательные результаты, главным образом, из-за высокого содержания азота и НВ.

3. Разработаны и внедрены мероприятия по снижению содержания азота в стали - применение исходных материалов с низким содержанием азота, вспенивание шлака в ДСП, присадка углеродсодержащих материалов в ковш при выпуске, защита струи при разливке, в результате содержания азота снижено с 0,012.0,015 до 0,008.0,010 %.

4. Разработаны, внедрены и оценены мероприятия по снижению ЕВ в стали, в результате доля площади, занятой НВ снижена в 7 раз, и металл производства ММЗ по чистоте приближается к металлу производства БМЗ.

5. Разработана и внедрена технология микролегирования стали бором. Установлено, что введение бора, хотя и незначительно уменьшает пластичность (\|/) стали, но заметно уменьшает деформационное старение.

6. Оценено влияние примесей цветных металлов Сг, №, Си на механические свойства стали. Установлено, что при высоком содержании углерода, увеличение содержания этих элементов либо не влияет, либо даже несколько повышает пластичность металла. Это дало основание повысить в

207 технических условиях верхний предел содержания меди до 0,25 %, что заметно облегчило выполнение заказов.

7. Высокоуглеродистая катанка, произведенная по разработанной технологии, испытана у потребителей. Если до внедрения разработанной технологии металл деформировался при волочении до диаметра 1,0 мм, то после - до 0,15 мм, причем технологичность металла ММЗ на канатном участке и при мокром волочении сопоставима с технологичностью металла БМЗ, который изначально проектировался на производство металлокорда и который имеет вакууматор и применяет чистую шихту.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Сооруженный в середине 80-х годов Молдавский металлургический завод по своим технико-экономическим показателям соответствовал среднему мировому техническому уровню того времени.

Выполненный анализ состояния и направлений развития главной составляющей технологического цикла минизавода - сталеплавильного -позволил определить наиболее перспективные направления реконструкции и усовершенствования технологии электросталеплавильной печи. Эта работа, проведенная на ММЗ с участием автора, является темой предложенной диссертации.

2. Целью проведенной работы было:

- повышение производительности ДСП;

- сокращение производственных издержек;

- расширение марочного сортамента.

3. В результате выполнения работы

3.1. Разработана, сооружена и пущена в промышленную эксплуатацию на Молдавском металлургическом заводе высокопроизводительная дуговая электросталеплавильная печь емкостью 120 тонн, являющаяся одним из основных агрегатов модуля- «Дуговая электропечь»- «ковш-печь» - «машина непрерывного литья»-«мелкосортно-проволочный прокатный стан».

3.2. Разработанная конструкция дуговой электропечи включает оптимизированную конструкцию корпуса, водоохлаждаемые стеновые панели и свод, модернизированные механизмы наклона печи, перемещения и удержания электродов, эксцентричный донный выпуск, установку системы стеновых горелок и донной продувки.

3.3. Проведены теоретический анализ и исследования причин возникновению колебательных процессов в системе вторичного токоподвода, приводивших к поломке электродов и разрушению системы электрод од ержател ей. Установлена зависимость возникновения резонансных явлений от электрических параметров плавки и величины диаметра распада электродов.

Выполнен расчет динамического состояния и прочности элементов механизма перемещения удержания электродов, на основании которого выданы рекомендации по усовершенствованию конструкции механизма удержания и перемещения электродов.

3.4. Разработанная конструкция электросталеплавильной печи после ее освоения имеет следующие технико-экономические показатели:

- годовая производительность - 1 ООО ООО т по годной заготовке

- расход электроэнергии, кВт ч/т - 390

- расход электродов кг/т -1,41

- расход кислорода, нм /т - 32-34

- время под током, мин -44

- время от выпуска до выпуска, мин - 56

3.5. Разработана и освоена технология производства непрерывнолитой заготовки из стали марки 70 «корд» с микролегированием бором в условиях ММЗ без применения вакуумирования и электромагнитного перемешивания.

4. Разработанная конструкция ДСП рекомендована V Международным Конгрессом сталеплавильщиков для развития новых и реконструкции существующих производств СНГ , в частности для современных модульных минизаводов.

5. Результаты выполненной работы являются составной частью базы, позволившей Молдавскому металлургическому заводу выйти на мировой рынок технических услуг в виде:

210

- интегрированных рекомендаций по усовершенствованию и реконструкции существующих сталеплавильных производств;

- обучению производственно-технического персонала;

- участие в пуско-наладочных работах.

Выполнен базовый инжиниринг для реконструкции сталеплавильных цехов Таганрогского металлургического завода «ТATMET», Сулинского металлургического завода, «Баку-Стил», «Лиепаяс-Металлургс».

ММЗ является участником консорциума в составе НКМЗ - ММЗ -ВНИИМЕТМАШ по созданию новой металлургической техники. В настоящее время консорциум ведет реконструкцию конверторного цеха Енакиевского металлургического завода.

1. Юзов О.В. Тенденции изменения экономических показателей черной металлургии России «Сталь», 1998, № 8, с. 64-70.

2. Паршин В.М., Рапопорт И.Г. Производство нового типа как стратегия модернизации черной металлургии в России «Сталь», 1998г., № 3, с. 14-16.

3. Винерт Г. Технико-экономические перспективы мировой черной металлургии и связанные с этим аспекты развития машиностроения «Черные металлы», 1997, октябрь, с. 46-51

4. Воронов В.Ф. В сб.: «Вестник Ассоциации сталеплавильщиков» М., Черметинформация., 1999, № 1, с. 2-9

5. Хайнрих П., Шуберт М. Сталеплавильные мини-заводы и современное развитие дуговых печей постоянного тока «Черные металлы» 1995, август-сентябрь, с. 10-15.

6. Воровски А. Тенденции развития производства стали в дуговых электропечах «Черные металлы», 1998. июль-август с. 38-48.

7. Шалимов А.Г. Состояние и перспективы развития электросталеплавильного производства. В сб.: «Труды IV Конгресса сталеплавильщиков», М., «Черметинформация» 1997, с. 132-136.

8. Ehle I., Knapp H. Finger shaft furnace. The success of revolutionary desing "International Steelmaking Conference", Lins, 1998, paper № 24.

9. Информация руководителю M., Черметинформация, 1999, №8с. 24

10. Церхер X. Современный уровень электросталеплавильного производства в Германии «Черные металлы», 1996, № 4, с. 71-76.1.. Морозов А.Н. Современное производство стали в дуговых печах Челябинск: Металлургия, 1987.

11. Стомахин А.Я. Современный технический уровень и перспективы развития электросталеплавильного производства В сб. «Труды III Конгресса сталеплавильщиков», М. Черметинформация 1996, с. 175-183.

12. Клачков A.A. Новое в электросталеплавильном производстве АО «ОЭМК» В сб. «Труды IV Конгресса сталеплавильщиков», М., Черметинформация, 1997, с. 138-140.

13. Brochmann G., Sommeraure H. High perfomace electric arc furnace operation for long prodacts at Marienhutte «International Steelmaking Conference», Lins/Austria, 1998, paper №27

14. Lakshmanan V.K., Pfeifer H.C. «Pressespiegel», 1998, № 42, p 81-85.

15. Шарфенорт У. Успешный переход фирмы Арбед на технологический маршрут с электропечью «Черные металлы», 1995, август-сентябрь, с. 34-37.

16. Майерлинг П., Шницер X. и др. Повышение производительности в электросталеплавильном производстве «Металлургический завод и технология», 1995, № 3, с. 30-37.

17. Bock М., Klein К.Н. «Optimized furnace operation at BSW using advanced electrical technology». Материалы фирмы «Badische Stahl Werke», 1998.

18. Мавридис Дж., Бедин M. Концепция «Данарк» усовершенствование технологии выплавки в дуговых печах переменного тока.- В сб.: «Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке» Ч. 2, М., Металлургия, 1994, с. 265-270.

19. Материалы фирмы «Hamburg Stahl Werke», представленные автору,1996.

20. Шлипхаке X., Репке Г., Пиотровски В. Использование губчатого железа в садке дуговой электропечи "Черные металлы», 1995, август-сентябрь, с. 23-26.

21. Частные материалы автора, полученные при посещении завода «Fernere Nord».

22. Isenberg -O'Loughlin «Thinking Exothermecally» Metall Producing 1995, V 33 №3 p. 29.33,61,62.

23. Зесельман P. Оптимизация работы дуговой сталеплавильной печи путем использования гибридной модели В сб. «Труды V конгресса сталеплавильщиков», М., Черметинформация, 1999, с. 255-257.

24. Лишак С.Д., Климов С.В. «БНТИ Черная металлургия», 1986, № 18, с. 21-28.

25. Jones I. А.Т.,. Oliver I.F A neview of post-combustion in the EAF «5 European Electric Steel Congress", Paris, 1995 p. 83-95.

26. Huscher O. «Metallugical Plant and Technology International» issue №41996 p. 36-40.

27. Материалы фирмы «Praxair Technology Inc" 2/1998, p. 8246.

28. Дженсини Г. Модуль новая технология использования электроэнергии в ЭДП. В материалах ф. «Danieli и Ко» представленных Молдавскому металлургическому заводу 9.03.1999.

29. Michielan A. Module technology for improving oxygen injection in electric arc furnace «Danieli Metec Book 99», p. 30-33

30. Егоров А.В. Об эффективности использования альтернативных источников тепловой энергии в дуговых сталеплавильных печах «Сталь», 1997, №3, с. 27-30.

31. Michielan A., Fion A. The Danieli Danarc Plus M2 furnace at ABS Meltshop «6-th European Electric Steel Congress", Dusseldorf, 1999, p.78-83.

32. Хайсиг М., Фукс Г., Ауор В. Технология производства стали в электродуговых печах в двадцать первом веке. В сб.: «Труды V Конгресса сталеплавильщиков», М.; Черметинформация, 1998, с.

33. Michielan А. , Zavaroni G., Fion A. The Danieli Danarc ™ furnace at ABS Meltshop «Danieli Metec Book 99» p. 12-19

34. Фукс Г., Кнапп X., Гелер К. Современные высокоэффективные печи для оснащения сталеплавильных цехов. В сб.: «Труды IV Конгресса сталеплавильщиков» М.: Черметинформация, 1997, с. 22-27.

35. Perrin N., Devaux М. Indastrial use of ALARC-PC post-combustion "5-th European Electric Steel Congress» Paris, 1995, p. 99-108

36. Материалы конференции BSE в Москве 16.03-17.02.1999г.

37. Haissig М., Fuchs G., Auer W. EAF technology beyond the year 2000 -«International Steelmaking Conference», Linz, 1998, paper № 21.

38. Burgmann W.,PeltrB. «Steel Times International», 1995, №1, p. 16,17.41. "VAJ Technology News." 1999, May, Issue № 29.

39. Deppner K-N. "Steel Times International" November 1998 p. 20-23.

40. Shen W.R.Yljy G. Fuchs, "Steel Times International", 1998, November, p. 24-26.

41. Деппнер K-X, Бадер Я. «VERTICON™- подогреватель лома в сочетании с электродуговой печью SMC» В сб.: «Труды V Конгресса сталеплавильщиков», М.: Черметинформация, 1998, с.

42. Лопухов Г. А. Передовые технологии электросталеплавильного производства- "Электрометаллургия", 1999, №8, с. 2-40.

43. Pawliska V., Hutter U. «Radex-RundscHAU» H 4, 1989 p 136-144

44. Материалы фирмы «V-R-D» представленные Молдавскому метзаводу 7.05.99.

45. Белитченко А.К., Лозин Г.А. и др. Высокоинтенсивный процесс плавки в мощных дуговых печах ДСП-100И6 «Сталь», 1994, № 4,с. 17-21.

46. В.А.Уйманов, Б.Я.Балдаев «Опыт выплавки стали в 100 т дуговых электропечах с использованием в шихте жидкого чугуна» В сб. «Труды IV Конгресса сталеплавильщиков» М: Черметинформация, 1997, с. 148-149

47. Facssal A. "Revue de Metallurge" 1996 № 1 p. 69-73

48. Fritz E., Berger H., Steins J. Improvement of productivity and Economic efficiency in EAF steelmaking through the application of K-ES technology -"International Steelmaking Conference", Linz, 1998, paper № 6.

49. Фукс Г., Кнапп X. Современные высокоэффективные электродуговые печи для оснащения сталеплавильных цехов «Электрометаллургия», 1998, № 0, с. 10-12.

50. Gregory D. S., Ferguson D.K. «Iron and Steelmaker», 1996 , №5, p. 49-54

51. Sher W. R., Liv J. Application and operational result of shaft EAF technology in compact Mini-Mill in China «International Steelmaking Conference», - Linz. 1998, paper № 25.

52. Кручинский M. Модернизация сталеплавильного производства Польши «Сталь», 1997, № 7, с. 19-23.

53. Баар Р, Овергаард Ю. «Черные металлы», 1984, № 1, с. 3-6

54. Iunken A. «Iron and Steel Engineer», 1981, № 12, p. 25-28

55. Nyssen P., Marique C., Prum C. A new metallurgical model for the control of EAF operation "6- th European Electric Steelmaking Conference" Dusseldorf, 1999r.p. 43-50

56. Krats M. Effect of adding reactance in AC electric arc furnace -«5-th European Electric Steel Congress», Paris, 1995, p. 273-282.

57. Omais J. R., Rodriquez O., Martinez F. Experiences of AMI regulation with high reactance approach "5-th European Electric Steel congress" Paris, 1995, p. 293-301.

58. Paul G., Pfister P. «Metallurgical Plant and Technology International", 1994, №4, p. 54-59.

59. В. Rischka, М. Rushforth, С. Tercelli «Special Bar Qualiti Production or High Productivity Billet», Concast Standart AG. 1997.

60. Окороков H.B. Дуговые сталеплавильные печи М., «Металлургия»,1971.

61. Kohl S., Powell М., Tercelli С. Secondary metallurgy requirements for continuous casting of billet "3nd International Metllurgical Conference", «Continuous casting of billets» TRINEC, 1999, p. 23-31

62. Деревянченко И.В., Дмитриев В.Д. и др. Совершенствование технологии внепечной обработки стали с применением порошкообразных материалов В сб.: «Труды IV Конгресса сталеплавильщиков» М.: Черметинформация, 1997, с. 268-269.

63. Книтель И.В., Кутаков A.B. Ввод в эксплуатацию установки «ковш-печь» в ЭСПЦ. «Сталь», 1994, № 4, с. 21-24.

64. Правила технической эксплуатации механического оборудования электросталеплавильных цехов. М.: Металлургия, 1989.

65. Белитченко А.К. и др. Высокоинтенсивный процесс плавки в мощных дуговых печах ДСП-100И6 «Сталь», 1994, № 4, с. 18-20.

66. Расчеты электромеханических колебаний системы перемещения электродов реконструированной электропечи ДСП-100И6. Отчет НПО «Энерготехнология», Москва, 1994.

67. Расчеты электрических параметров и тепловой работы реконструированной электропечи ДСП 100И6 при изменениях диаметра распада электродов. Отчет НПО «Энерготехнология», Москва, 1993.

68. Белитченко А.К., Кутаков A.B., Лозин Г.А. и др. Совершенствование технологии плавки в сверхмощной дуговой печи с использованием системы «Данарк». Бюллетень «Черная металлургия», 1998, № 1-2, с. 23-26.

69. Кутаков A.B., Деревянченко И.В., Казанцев Б.В. и д.р. Развитие электросталеплавильного производства в условиях Молдавского металлургического завода. «Сталь», 2000, № 1, с. 23-25.75.

70. Можен Ж. «Механика электромагнитных сплошных сред». М., Мир. 1991.- 560 с.

71. Партон В.З., Кудрявцев Б.А. Электромагнитоупругость пьезоэлектрических и электропроводных тел. М., Наука, 1988, 472 с.

72. Бидерман В.Л. «Теория механических колебаний», М.,Высшая школа 1980, 408 с.

73. Сапко А.И., Коваль Н.В. Исследование динамики электрододержателей высокомощных дуговых печей В кн.: «Высокомощные электропечи и новая технология производства стали» М.,Металлургия, 1981, с. 19-26.

74. Эдемский В.М. Статистическое исследование режимов работы систем автоматического регулирования дуговой сталеплавильной печи. -«Электротермия», 1962, №9, с.7-12.

75. Капитанов В.И., Наумов Е.А., Минеев Р.В. Анализ динамики работы САР ДСП с учетом механических колебаний электрода и случайного характера возмущений. -«Электротермия», 1974,№5, с. 13-15.

76. Коваль Н.В., Сапко А.И. Разработка и внедрение устройств для демпфирования вибрационных нагрузок электрододержателей дуговых сталеплавильных печей.-«Металлургия и коксохимия», 1987, с.46-50.

77. Timm К., Faber Н., Kunze Н.,Norden К. Schwingungsverhalten von Elektroden und Tragarmen in Lichtbogenofen «Stahl und Eisen», 98 (1978), 14, s.695-700.

78. Faber H., Timm K. Ursache periodischer Spannungsschwankungen in Lichtbogenofen «Stahl und Eisen», 102 (1982), 4, s. 159-164.

79. Kunze H.,Timm K. Uber die elektrodynamische Beanspruchung von Elektroden in Lichtbogenofen «Stahl und Eisen» 102 (1982), 6, s. 281-287.

80. Remus b., Timm K. Analyse elektromechanischer Schwingungen von Elektroden- Tragarm- Systemen an Drehstrom- Lichtbogenofen. «Stahl und Eisen» 105 (1985), 16, s. 837-842.

81. Колпаков С. В., Старов Р.В., Смоктий В.В. и др. Технология производства стали в современных конвертерных цехах М: Машиностроение, 1991.-464 с.

82. Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. М.; Металлургия, 1984. -414 с.

83. Тем. отр. сб. «Неметаллические включения в сталях» М.: Металлургия, 1983,- 96 с.

84. Волков С.Е., Волков А.Е., Забслуев Ю.Н. и др. «Неметаллические включения и дефекты в электрошлаковом слитке» М.: Металлургия, 1979, -135 с.

85. Эльсмер Э., Кнапп X., Амелинг Д. и др. Шлаковые и оксидные включения при непрерывном литье стали. «Черные металлы», 1977, № 23,с. 17-22.

86. Шооп Н., Целински Г. Влияние добавки флюсов на степень чистоты спокойной стали «Черные металлы», 1978, №11, с. 3-6.

87. Космидер Г., Лангхамер Г.Ю., Абратис X. и др. Влияние вдувания в ковш твердых веществ на степень чистоты стали по сульфидным и оксидным включениям «Черные металлы», 1979, № 22, с. 18-23.

88. Обработка жидкой стали кальцием (обозрение) «Черные металлы» 1980, № 1, с. 19-30.

89. Штейнмец Э., Линдерберг Х.-У. Хаммерсмид. Образование оксидных включений в раскисленной алюминием стали при вторичном окислении «Черные металлы», 1983, № 11, с. 15-22.

90. Плюшкель В., Реденц Б., Рекнагель В. Экранирование разливочной струи между сталеразливочным ковшом и промежуточным ковшом слябовой МНЛЗ с целью повышения степени чистоты стали по неметаллическим включениям «Черные металлы», 1984, №3, с. 19-25.

91. Карузо В., Коперчини А., Джианоне А. и др. Опыт применения проволоки с наполнителем из силикокальция для внепечной обработки стали. -«Черные металлы». 1984. № 6-7. стр. 39-45.

92. Энгель Г.Ю., Келер М., Фляймер Г. и др. Удаление примесей из жидкой стали металлическим кальцием и шлаками на основе галогенидов кальция «Черные металлы», 1984, № 9, с. 23-30.

93. Якоби X., Вюнненберг К. Вторичное окисление разливочной струи при разливке стали на сортовой MHJI3. «Черные металлы», 1984,17, с. 33-42.

94. Штайнмец Э., Линдерберг Т.-У., Валере Ф.-Й. Морфология оксидов и сульфидов при раскислении расплавов железа марганцем и кремнием. «Черные металлы», 1986, № 11, с. 3-11.

95. Якоби X., Клем Р., Вюнненберг К. Степень чистоты сталей, подвергнутых глубокой десульфурации кальцием. «Черные металлы», 1987, №17, с. 9-17.

96. Хо Б., Якоби X., Вимер Х.-А. и др. Повышение степени чистоты стали при непрерывной разливке. «Черные металлы», 1989, № 12, с. 22-29.

97. Яух Р., Якоби X., Литтершайдт и др. Металлургическая обработка металла при непрерывной разливке с целью повышения степени чистоты. -«Черные металлы», 1991, № 7, с. 3 -11.

98. Яух Р., Якоби X., Литтершайдт и др. Продувка стали газом в промежуточном ковше. «Черные металлы», 1994, № 2, стр. 19-22.

99. Банненберг Н. Взаимодействие между огнеупорным материалом и сталью и его влияние на степень чистоты стали. «Черные металлы», 1996,3, с. 26-34.

100. Сзезесни Ф.Р. Обработка металла в ковше введением проволоки -«Металлург», 1997, № 2, с. 32-36.

101. Гольдштейн Я.А., Мизин В.Г. Модифицирование и микролегирование и стали М.: Металлургия, 1986, 272 с.

102. Пилюшенко B.JI., Вихлевщук В.А., Поживанов М.А. и др. «Научные и технологические основы микролегирования стали» М.: Металлургия, 1994, 384 с.

103. Под ред. Винарова С.М. «Бор, кальций и цирконий в чугуне и стали» М: Металлургия, 1994, 384 с.

104. Литвиненко Д.А. Бор в металлоуглеродистой стали для глубокой штамповки «Сталь», 1964, №4, с. 357-361.

105. Marque С. , Messien P. Le developement daciers extradoux aun bore pour tibmachine: Aspects lies a feur coulabilites er continue Rev. Met/ (Fr) -199087 № 6 p. 599-609. Ill -IV/

106. Lasday B. Capability of producing continuos cast boron steel provides new interest for their increased use «Jnd. Heat» 1983, 50, № 9,p. 25-26, 28.

107. Antong R. F., Kircaldy A. The effect of boron on theproperties of electric arc furnace steel plain carbon wire drawing qualities «Wire Jornal International», 1998, May, p. 100-113.

108. Кутаков A.B., Сычков А.Б., Жигарев М.А. и др. Влияние микродобавок бора на механические и технологические свойства катанки.-"Сталь", 2000, № 1, с. 66-67.

109. Богданов Н.А., Кутаков А.В., Сычков А.Б. О целесообразности ограничения содержания примесей цветных металлов в углеродистой катанке. "Сталь", 2000, № 1, с. 67-69.

110. Тогобицкая Д.Н. , Григянец Р.В. Системное, прикладное и проблемное математическое обеспечение банка данных Изв. АН СССР «Металлы», 1991, № 4, с. 210.