автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Совершенствование режима вторичного охлаждения непрерывнолитых слябов трубной стали

Введение.

1. Анализ результатов переработки металлопроката на Волжском трубном заводе.

1.1. Краткое описание процесса производства трубной стали, металлопроката и спиральношовных электросварных труб

1.2. Результаты переработки металлопроката на Волжском трубном заводе.

1.3. Металлографическое исследование дефектов.

1.4. Обсуждение результатов исследования.

Выводы по главе

2. Дефекты поверхности непрерывнолитых слитков.

2.1. Продольные трещины.

2.2. Поперечные и сетчатые трещины трещин.

2.3. Поверхностные дефекты непрерывнолитых слябов, не связанные с образованием.

2.4. Обсуждение результатов литературного обзора.

Выводы по главе 2.

3. Математическое моделирование затвердевания и охлаждения непрерывнолитого слитка.

3.1. Исследование теплообмена и затвердевания непрерывнолитого слитка в кристаллизаторе.

3.2. Исследование теплового потока в кристаллизаторе.

3.3. Результаты расчета температуры поверхности непрерывнолитого слитка в кристаллизаторе.

3.4. Математическая модель расчета температуры поверхности сляба в зоне вторичного охлаждения.

3.5. Результаты расчета температуры поверхности непрерывнолитой заготовки при различных режимах вторичного охлаждения.

Выводы по главе 3.

4. Разработка рациональных режимов вторичного охлаждения непрерывнолитых слитков трубной стали.

4.1. Анализ изменения пластичности поверхностного слоя слитка при непрерывной разливке стали.

4.2. Выбор рациональных расходов воды на охлаждение узких граней непрерывнолитого слитка.

4.3. Обсуждение результатов расчета.

4.4. Опытная проверка результатов исследования.

Выводы по главе 4.

5. Опытно-промышленные серии плавок.

Выводы по главе 5.

В 2000 г. на Магнитогорском металлургическом комбинате начали массовую поставку рулонной стали марок 17Г1С-У и 10Г2ФБЮ Волжскому трубному заводу для производства спиральношовных газонефтепроводных труб диаметром 530. 1420мм и толщиной стенки 5,0. 16,0 мм в счет выполнения заказа Каспийского трубного консорциума. Требования по качеству труб соответствовали стандарту API 5L с приемкой третьей нейтральной стороной - международной компанией "Moody International". При переработке одной из первых партий металлопроката 2200т), произведенного в полном соответствии с технологическими инструкциями Магнитогорского металлургического комбината, до 60% изготовленных труб выделили для зачистки поверхности из-за наличия плен металлургического происхождения. После зачистки ручными наждаками 14% труб этой партии перевели в пониженное качество (на водопроводные) вследствие того, что глубина залегания плен превышала допустимую величину. Высокая отсортировка труб в пониженное качество потребовала детального изучения природы дефектов и внесения изменений в технологию производства металлопроката.

Отработка элементов технологии непрерывной разливки стали с целю обеспечения требуемого качества непрерывнолитых слябов трубной стали с исключением зачистки слябов перед прокаткой является целью данной работы. При выполнении работы был проведен анализ существующей технологии производства и определена причина появления массовых дефектов - а именно низкая пластичность стали при прохождении слитком криволинейного участка MHJI3. Выполненные расчеты затвердевания и охлаждения непре-рывнолитого слитка позволили выработать мероприятия по изменению режима охлаждения слитка для улучшения его пластического состояния. Внедрение разработанных мероприятий, а также некоторых других, позволило снизить отсортировку спиральношовных труб до 2,5% при применении технологии горячего посада слябов или прямой прокатки без контроля и зачистки поверхности слябов.

1. Анализ результатов переработки металлопроката на Волжском трубном заводе

Общие выводы по работе

1. Причиной образования плен на поверхности труб в зоне сварного шва являются мелкие поперечные и сетчатые трещины на узких гранях непрерывнолитого слитка.

2. Трещины на узких гранях непрерывнолитого слитка образуются при распрямлении на криволинейном участке MHJI3 вследствие недостаточной пластичности металла.

3. Причиной недостаточной пластичности металла является завышенный расхода воды по узким граням на выходе слитка из кристаллизатора.

4. Плотность теплового потока в кристаллизаторе меняется в довольно Л широких пределах: от 0,5 до 1,0 МВт/м . Основным фактором, влияющим на плотность теплового потока, является скорость вытягивания заготовки. Плотность теплового потока в кристаллизаторе практически не зависит от марки стали.

5. Коэффициент теплообмена между непрерывнолитым слитком и окружающей средой в зоне вторичного охлаждения MHJI3 изменяется в довольно широком диапазоне, и зависит от плотности орошения и способа подачи воды. Значения коэффициента теплоотдачи для зоны водо-воздушного охлаждения выше, что можно объяснить более дисперсным распылением воды по сравнению с зоной водяного охлаждения.

6. Установленные рациональные режимы вторичного охлаждения в диапазоне скоростей вытягивания 0,5.0,8 м/мин отличаются пониженными расходами воды на охлаждение узких граней с учетом требований к рациональному изменению температуры поверхности непрерывнолитого слитка.

7. Уменьшение расхода воды на охлаждение узких граней приводит к уменьшению отсортировки газонефтепроводных труб в изделия пониженного качества с 14,5 до 1,0.2,0%.

1. Бодяев Ю. А., Сарычев А. В., Мещеров С. В. и др. Конвертерная выплавка высококачественных трубных сталей // Сталь. 2002. №1. С. 14-15.

2. Дефекты стали/ Под ред. Новокщеновой С. М., Виноград М. И. М.: Металлургия, 1984. 199 с.

3. Лапотышкин Н. М., Лейтес А. В. Трещины в стальных слитках. М.: Металлургия, 1969. 112 с.

4. Гроскурт Н. Опыт эксплуатации МНЛЗ радиального типа // Черные металлы. 1974. №15. С.20.

5. Коваленко В. С., Левицкая Г. И., Луцкая С. Р. и др. Разработка критериев для оценки допустимых параметров дефектов на поверхности непрерывнолитых заготовок // Черная металлургия, Бюл. НТИ. 1986 №14. С.39.

6. Флендер Р. Образование внутренних трещин в непрерывнолитых заготовках //Черные металлы. 1982. №23. С.24.

7. Федорчук Е. В., Мазун А. И., Гладышев Н. Г. Повышение качества трубных заготовок, отливаемых на МНЛЗ // Сталь. 1985. №4. С.31.

8. Яух Р. Качество непрерывнолитых заготовок // Черные металлы. 1978. №6. С. 20.

9. Ю.Евтеев Д. П., Шейнфелд И. И., Кузнецов Б. Г. и др. Прогнозирование качества непрерывнолитого слитка // Сталь. 1985. №8. С. 29.

10. И.Хаммер Р., Бехер Г., Динер А. и др. Технологические мероприятия по улучшению качества поверхности непрерывнолитых слябов // Черные металлы. 1989. №6. С. 11.

11. Евтеев Д. П., Паршин В. М., Сауткин Н. И. и др. Повышение качества непрерывнолитого слитка//Сталь. 1977. №10. С. 895.

12. Носоченко О. В., Рыхов Ю. М., Дюдкин Д. А. и др. Освоение МНЛЗ в ККЦ завода «Азовсталь» // Сталь. 1980. №4. С. 279.

13. Дюдкин Д. А., Коваленко В. С., Шукстульский И. Б. и др. Улучшение качества непрерывнлитых слябов путем совершенствования технологии непрерывной разливки стали // Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1982. №18,- С. 51.

14. Бахнер Э. Условия затвердевания и температурное поле в кристаллизаторе МНЛЗ // Черные металлы. 1976. №5. С. 3.

15. Фогт Г. Непрерывное литье стали с высокими скоростями. Черные металлы // 1974. №11. С. 8.

16. Самойлович Ю. А., Шмидт П. Г., Кошман В. С. и др. Повышение качества непрерывнолитого слитка путем перемешивания стали аргоном // Сталь. 1980. №3. С. 191.

17. Высокоскоростная непрерывная разливка слябов из среднеуглеродистой стали для производства толстого листа // Новости черной металлургии за рубежом. 1995. №1. С. 75.

18. Совершенствование технологии непрерывного литья слябов и крупных блюмов за рубежом // Обзорная инф. Ин-та «Черметинформация». Серия «Сталеплавильное производство» Вып. 5. М., 1983.

19. Лейтес А. В., Кукарцев В. М. Ткачев П. Н. и др. Улучшение качества непрерывнолитых слябов из стали с высоким остаточным содержанием алюминия // Сталь. 1977. №12. С. 1088.

20. Буланов Л. В., Асанова Р. Ф., Волеговов В. Е. Расчетно-аналитические исследования тепловых процессов в кристаллизаторе // Сталь. 1999. №9. С. 24.

21. Улучшение качества поверхности листового слитка при увеличении стойкости кристаллизатора//Сталь. 1987. №7. С. 17.

22. Уменьшение поверхностных дефектов непрерывнолитых слябов при использовании погружного стакана новой конструкции // Новости черной металлургии за рубежом. 1997. №3. С. 63.

23. Дружинин Н. Н., Целиков А. А. Солодовник Ф. С. и др. Улучшение качества непрерывнолитого слитка методом электромагнитного перемешивания // Сталь. 1983. №9. С. 28.

24. Колпаков С. В. Шалимов А. Г., Поживанов А. М. и др. Производство стали в 300 т конвертерах НЛМЗ // Черная металлургия Бюл. НТИ. 1978. №23. с. 3.

25. Сауткин Н. И. Тарасова JI. Н., Ларин А. В. и др. Исследование причин возникновения дефектов на поверхности непрерывнолитых заготовок. // Сталь. 1983. №2. С. 22.

26. Паршин В. М., Лопаткин В. М., Масленкова Э. Г. и др. Повышение эффективности процесса непрерывной разливки стали // Сталь. 1986. №9. С. 28.

27. Выплавка и непрерывная разливка электротехнической стали // Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1973. №13. С. 42.

28. Забильский В. В., Лебедев В. И. Образование поперечных и сетчатых поверхностных трещин и высокотемпературное охрупчивание сталей при непрерывной разливке // Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1991. №2. С. 13.

29. Сауткин Н. И., Шаповалов А. П., Хохлов В. И. Повышение качества поверхности непрерывнолитых заготовок из высокопрочной трубной стали // Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1980. №9. С. 43.

30. Насива Г., Одзаки К., Есида К. Комбинированная блюмослябовая МНЛЗ // Черные металлы. 1985. №14. с. 31.

31. Шюрман Э., Фиге Л., Кайзер Х.-П. Влияние качания кристаллизатора на качество поверхности непрерывнолитых слябов // Черные металлы, 1986. №22. С. 27.

32. Бровман М. Я. Напряженное состояние слитка в кристаллизаторах МНЛЗ // Сталь. 1976. №2. С. 124.

33. Новые достижения в высокоскоростной разливке // Новости черной металлургии за рубежом. 1998. №4. С. 33.

34. Совершенствование охлаждения непрерывнолитой заготовки // Сталь. 1998. №8. С. 20.

35. Поживанов А. М. Шаповалов А. П., Рябов В. В. и др. Совершенствование технологии непрерывного литья низколегированных трубных сталей на машинах криволинейного типа // Сталь. 1981. №12.-С. 31.

36. Грунер Г., Ваземан К.-Ф., Вюнненберг К. Непрерывное литье слябов без водяного охлаждения // Черные металлы. 1988. №2. С. 21.

37. Наитоу М., Таката С., Юхара А. и др. Технология скоростной непрерывной разливки с использованием данных анализа и предотвращение внутренних трещин в слябах // Новости черной металлургии России и зарубежных стран. 2000. №2(22). С. 68.

38. Komma G., Vogt G. Design and operation aspect in continuous casting of wide slabs// Iron and Steel Engineering. 1973. V. 50. No. 6. P. 68

39. Tetsu to hagane. Iron and Steel Institute , Japan, 1974. V. 60. No. 11. P. 465

40. Кряковский Ю. В., Никулин А. Ю., Добрица Ю. Т. и др. Совершенствование технологии непрерывной разливки низколегированной стали // Сталь. 1978. №5. С. 408.

41. Разумов С. Д, Забильский В. В., Уманец В. И. и др. Влияние химического состава стали на качество непрерывнолитой заготовки // Сталь. 1986. №5. С. 28.

42. Уманец В. В., Разумов С. Д, Поживанов А. М. Влияние структурных превращений на образование поверхностных трещин в непрерывнолитых слябах // Сталь. 1982. №5. С. 21.

43. Паршин В. М., Разумов С. Д., Молчанов О. Е. Снижение пораженности непрерывнолитых слябов сетчатыми трещинами при повышенной скорости разливки // Сталь. 1986. №9. С. 33.

44. Либерман А. Н., Кан Ю. Е., Миронова Н. А. и др. Трансформация дефектов поверхности непрерывнолитых заготовок при горячей прокатке // Сталь. 1984. №9. С. 28.

45. Явойский В. И., Лузгин В. П., 46. Колпаков С. В. О влиянии водорода на возникновение сетчатых трещин в слябах, отливаемых на МНЛЗ // Сталь. 1975. №3. С. 220.

46. Акимова Е. И., Лейтес А. В., Долгунов Н. В. и др. Формирование складок на поверхности непрерывнолитых заготовок // Сталь. 1983. №10. С. 27.

47. Попандопуло И. К., Евтеев Д. П., Носоченко О. В. Влияние температурно-скоростного режима непрерывной разливки на качество стали 09Г2ФБ // Сталь. 1983. №9. С. 31.

48. Сладкоштеев В. Т., Ахтырский В. И., Потанин Р. В. Качество стали при непрерывной разливке. М.: Металлургия, 1964. С. 173.

49. Рутес В. С. Гуглин Н. Н., Евтеев Д. П. и др. Непрерывная разливка стали в сортовые заготовки. М.: Металлургия, 1967. С.144.

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

51. Емельянов В. А. Тепловая работа машин непрерывного литья заготовок. М.: Металлургия, 1988. 143 с.

52. Скворцов А. А., Акименко А. Д. Теплопередача и затвердевание стали в установках непрерывной разливки. М.: Металлургия, 1966. 190 с.

53. Самойлович Ю. А. Микрокомпьютер в решении задач кристаллизации слитка. М.: Металлургия, 1988. 182 с.

54. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М.:Энергия, 1977. 344 с.

55. Нисковских В. М., Карпинский С. Е., Беренов А. Д. Машины непрерывного литья слябовых заготовк. М.: Металлургия, 1991. 270 с.

56. Тепловые процессы при непрерывном литье стали/ Ю. А. Самойлович, С. А. Крулевицкий и др. М.: Металлургия, 1982. - 152 с.

57. Самойлович Ю. А. Формирование слитка. М.: Металлургия, 1977. -160 с.

58. Самойлович Ю. А. Системный анализ кристаллизации слитка. Киев: Наукова Думка, 1983. 248 с.

59. Евтеев Д. П., Колыбалов И. Н. Непрерывное литье стали. М.: Металлургия, 1984. - 200 с.

60. Девятое Д. X., Флейман С. Д., Шварцкопф А. А. Моделирование и оптимизация тепловых процессов в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ // Совершенствование технологии и автоматизация сталеплавильных процессов. Магнитогорск, 1989. - С. 64-67.

61. Ермолаева Е. И., Урбанович JI. И., Угарова С. П. И др.- Изв. АН СССР. Металлы. 1981, №1, с. 90-94.

62. Bernard G., Birat J. P., Conseil В. a.d.- Revue de Metallurgie, 1978, N7, p.467-480.

63. Саррак В. И., Забильский В. В., Разумов С. Д. и др.- Поверхностные трещины непрерывного слитка и пути предотвращения их образования: Обзорная информация. Сер. Сталеплавильное производство. М.: Черметинформация. 1984. вып1. 23 с.

64. Леклерк Т., Поллак В. Дефекты непрерывнолитых слябов, влияющие на качество конечного продукта, и меры по их предотвращению/ Непрерывное литье стали. М.: Металлургия, 1982. 480 с.

65. W. Т. Lankford, Jr. Some Considerations of Strength and Ductility in the Continuos-Casting Process. Metallurgical Transactions, vol.3, June, 1972. -P.1331-1357.

66. C. J. Adams. Hot Ductility and Strength of Strand Cast Steels up to Their Melting Points. Proc. National Open Hearth, 54 (1971).- P. 290-297.

67. T. Kohno, M. Wake, T. Yamamoto, T. Kuwabara, T. Shima, A. Tsuneoka. Improvement of surface cracks by air-water mist cooling in strand casting. Iron and Steel Maker. ADVffi. Oct (1982). P.37-40.

68. Ирвинг В., Пиркинс А. Основные параметры, влияющие на качество непрерывных слябов/Непрерывное литье стали. М.: Металлургия, 1982. 480 с.

69. РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННА*! БИБЛИОТЕКА1. Сд \ 0>ТЧ -Ъ-оЪ