автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Влияние химического состава и технологии рафинирования низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали на параметры разливки сортовой МНЛЗ

На правах рукописи

т

Ботников Сергей Анатольевич

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ РАФИНИРОВАНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ И СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ НА ПАРАМЕТРЫ РАЗЛИВКИ СОРТОВОЙ МНЛЗ

Специальность 05.16.02- «Металлургия черных, цветных и редких металлов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0034Т443Ь

Челябинск 2009

003474435

Работа выполнена на кафедре физической химии Южно-Уральского государственного университета и в ОАО «Челябинский металлургический комбинат».

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Г.Г. Михайлов.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Ю.А. Гудим

(ООО Промышленная компания

«Технология металлов», г. Челябинск),

кандидат технических наук Ю.А. Агеев

(ОАО «НИИМ», г. Челябинск).

Ведущая организация - Государственный научный центр России ВНИИМЕТМАШ имени академика А.И. Целикова.

Защита состоится 24 июня 2009 г., в 14:00, на заседании специализированного диссертационного совета Д 212.298.01 при ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, ауд. 1001.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет».

Текст автореферата размещен на сайте университета:

http://www.susu.ac.ru

Отзывы на реферат (один экземпляр, заверенный печатью) просим направлять по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им В.И.- Ленина, 76, ЮУрГУ, ученый совет, тел., факс (351) 267-91-23.

Автореферат разослан « » мая 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.298.01 профессор, д.ф.-м.н.

Д. А. Мирзаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. За последнее десятилетие мировой объём разливаемой стали на сортовых машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) превысил 60 %. В России также, в связи с ростом потребности в мелкосортной продукции промышленного и гражданского строительства, увеличилось количество стали, разливаемой на сортовых МНЛЗ. Немаловажную роль сыграла потребность в товарной сортовой заготовке за рубежом. Растущий потребительский спрос на металлопродукцию строительного назначения не только гарантировал устойчивый сбыт, но и позволял рассчитывать на реализацию новых инвестиционных проектов. В связи с этим многие металлургические компании, несмотря на кризис, уже осуществляют и планируют дальнейшие крупные инвестиции в новое строительство и модернизацию существующих сортовых МНЛЗ.

Дня металлургических предприятий стран СНГ использование новых или модернизированных сортовых МНЛЗ является производственной необходимостью. На каждом предприятии прослеживается тенденция к совершенствованию и внедрению новых технологических и технических решений, которые имеют свои особенности и отличаются от рекомендаций самих производителей МНЛЗ. Опыт работы на сортовых МНЛЗ показывает, что работники металлургических предприятий, занимающиеся промышленной эксплуатацией машин непрерывного литья заготовок, должны решать задачи по улучшению конструкции установок, технологии выплавки и внепечной обработки стали, подлежащей разливке на МНЛЗ, подбору огнеупорных материалов, совершенствованию процесса кристаллизации заготовки, защите металла от вторичного окисления, повышению качества заготовки и др.

Определение оптимальных параметров рафинирования стали на агрегате ковш-печь и работы комплекса МНЛЗ в условиях конкретных предприятий является крайне необходимым. В диссертационной работе рассматривается влияние химического состава металла, технологии рафинирования стали на параметры её разливки и качество отливаемой сортовой заготовки сечением 100x100 мм. Причины образования дефектов сортовой заготовки за последние 10 лет описаны только для малых скоростей разливки. Поэтому изучение причин образования дефектов в условиях современной высокоскоростной непрерывной разливки стали и методов борьбы с ними является актуальной задачей.

Цель работы и задачи исследования. Целью данного исследования является оптимизация химического состава, в пределах марочного, параметров непрерывной разливки в варианте технологии высокоскоростного литья заготовок, серийной разливки с большим числом плавок в серии, обеспечение требуемого качества получаемых литых заготовок.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. На базе физико-химического анализа и растровой микроскопии изучить регулирование химического состава стали в пределах марочного, а также влияние технологических параметров внепечной обработки и непрерывной разливки на образование дефектов непрерывнолитой заготовки (НЛЗ) при высокоскоростной разливке.

2. Установить причины образования прорывов и обрывов кристаллизующейся корочки на сортовой заготовке и разработать мероприятия по снижению их количества.

3. Разработать и внедрить систему мероприятий.по увеличению серийности разливки на сортовой МНЛЗ.

4. Веста в автоматическую программу качества МНЛЗ новые контролируемые технологические параметры для совершенствования системы прогнозирования качества непрерывнолитых заготовок.

Научная новизна:

1. Сформулирована система требований по оптимальному отношению [Мп]:^] в низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали, разливаемой открытой струей на сортовых МНЛЗ. Оптимально выбранное отношение [Мп]:[81] исключает образование в металле твердых конгломератов, приводящих к шлаковым прорывам кристаллизующейся корочки металла под кристаллизатором. На основании термодинамических расчетов раскислительной способности марганца и кремния в стали установлено, что отношение [Мп]:[81], приводящее к образованию жидкоподвижных неметаллических включений в стали, существенно зависит от содержания кислорода в металле: чем больше содержание кислорода в исходном металле, тем меньшим должно быть отношение [Мп]:[81]. Так, для концентрации кислорода в исходном металле 0,001-0,004 мае. % Мчедлишвили В.А. было установлено оптимальное отношение [Мп]:[81], равное 12-14. Для условий разливки стали открытой струей на МНЛЗ автором диссертации было определено оптимальное отношение [Мп]:[8Г|, равное 2-3. Низкие значения отношения [Мп]:[81] объясняются поступлением кислорода в поверхностный слой металла.

2. На основании статистического анализа результатов разливки установлено, что для ликвидации шлаковых прорывов при разливке открытой струей отношение в металле [Мп]:[81] должно быть не меньше, чем 2-3. На основе выданных рекомендаций по отношениям [Мп]:[81] показана возможность разливки арматурной стали типа 35ГС открытой струей большими сериями через один промежуточный ковш без ухудшения механических свойств готовой продукции.

3. По проведенному корреляционному анализу проявления дефекта «осевые ликва-ционные полоски и трещины» (ЛПТоот) установлена статистическая связь проявления этого дефекта от отношения [Мп]:[8]. Так, при величине [Мп]:[8] = 14-15 балл дефекта достигал 3-4, при величине отношения [Мп]:[8] = 18-балл дефекта составил 1-2. При величине [Мп]:[8], равной 22 и более, дефект практически не проявлялся или составлял минимальные значения.

4. С увеличением содержания углерода в металле с 0,12 до 0,40 мае. % и серы с 0,005 до 0,020 мае. % увеличивается максимальная величина ромбичности для заготовки сечением 100x100 мм с 10 до 16 мм. С целью снижения брака по ромбичности заготовки доказана необходимость уменьшения содержание серы до 0,005 мае. % или ниже, за счет наведения рафинировочного шлака на агрегате ковш-печь (АКП).

Практическая значимость:

1. Выполненный комплекс работ по совершенствованию технологии производства НЛЗ в ОАО «ЧМК»: корректировка отношений в металле [Мп]:[Б1] и [Мп]:[8], оптимизация технологии раскисления стали, оптимизация шлакового режима в промежуточном ковше - позволил увеличить стабильность работы сортовой МНЛЗ и довести сред-

нюю серийность на один промежуточный ковш до 39 плавок. До выполнения комплекса рекомендаций средняя серийность составляла 10 плавок.

2. Разработаны и внедрены технические рекомендации по устранению прорывов кристаллизующейся корочки металла для высокоскоростной сортовой МНЛЗ ОАО «ЧМК», которые обеспечили снижение числа прорывов в 4 раза. В частности, было рекомендовано следующее: низкоуглеродистый металл глубоко раскислять алюминием на выпуске из печного агрегата, выдерживать оптимальные отношения [Мп]:|ЗД и [Мп] :[>>].

3. На основании проведенных теплотехнических расчетов и экспериментов создан принцип оптимизации режима охлаждения кристаллизаторов 6-ти ручьевой сортовой МНЛЗ ОАО «ЧМК». Изменение режима охлаждения кристаллизаторов привело к экономии очищенной воды в количестве 620 л на тонну разлитой стали.

4. Введение контроля технологических параметров, таких как отношение [Мп]:[81] и содержание в металле углерода в автоматизированную систему МНЛЗ позволило выявлять степень риска появления брака по шлаковым включениям и краевым загрязнениям. Таким образом, отпала необходимость в полном осмотре всех заготовок на наличие этих дефектов, появилась возможность ограничиться выборочным контролем.

5. Внедрение разработанных рекомендаций в условиях кислородно-конвертерного цеха ОАО «ЧМК» привело к экономическому эффекту 72,4 млн. рублей.

На защиту выносятся результаты термодинамического анализа физико-химических процессов при разливке стали открытой струей на сортовой МНЛЗ, статистического анализа проявления брака отливок, также разработанного на их основе комплекс мероприятий то повышению серийности сортовой МНЛЗ и уменьшению количества брака.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах. Основные результаты работы доложены и обсуждены на двух Международных конференциях «Современные технологии и оборудование для внепечной обработки и непрерывной разливки стали» (г. Москва, 2006 и 2007 г.), на ХШ международной научной конференции «Современные проблемы электрометаллургии стали» (г. Челябинск, 2007 г.), на III Конгрессе металлургов Урала (г.Челябинск, 2008г.), на 5-й Юбилейной конференции молодых специалистов (г. Москва, ВНИИМЕТМАШ им. акад. А. И. Целикова, 2009 г.), на 2-м Международном промышленном Форуме «Реконструкция промышленных предприятий - прорывные технологии в металлургии и машиностроении» (г. Челябинск, 2009 г.).

Личный вклад автора. Автор разрабатывал планы исследования по промышленным экспериментам в кислородно-конвертерном цехе ОАО «ЧМК». Проводил аналитическую обработку результатов исследования с оформлением заключений и технических отчётов. Принимал участие практически во всех опытных и опытно-промышленных плавках, организовывал отбор проб от непрерывнолитой заготовки и от оксидциркониевых стаканов-дозаторов, собирал и анализировал дефектные участки заготовок. Проводил исследования дефектов НЛЗ на растровом электронном микроскопе. Составил атлас дефектов сортовой непрерывнолитой заготовки. Участвовал в процессе выбора оптимизационных технологических параметров непрерывной разливки стали на высокоскоростных МНЛЗ ОАО «ЧМК».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, библиографического списка из 71 наименования и 1 приложения, изложенных на 171 странице машинописного текста, содержит 62 рисунка и 35 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе обобщены литературные данные по технологическим параметрам разливки стали на высокоскоростных сортовых МНЛЗ и обеспечению максимальной серийности. Рассмотрены современные представления о методах разливки стали на высокоскоростных сортовых МНЛЗ. Проанализированы методы изучения дефектов НЛЗ. Представлено влияние параметров гильзы кристаллизатора на качество литых заготовок и производительность сортовых МНЛЗ. Рассмотрено также влияние отдельных химических элементов состава стали (кислорода, углерода, марганца, кремния, алюминия, кальция, серы) на качество непрерывнолитой заготовки и стойкости разливочных стаканчиков. Сформулированы задачи исследования.

Во второй главе представлены результаты работы по изучению влияния химического состава металла на склонность к образованию дефектов НЛЗ.

Наиболее часто встречающимися дефектами макроструктуры непрерывнолитых заготовок являются: центральная пористость, осевая ликвация, пузыри. Также существуют специфические дефекты литых заготовок: краевые точечные загрязнения (КТЗ), ли-квационные полоски и трещины (ЛПТ). На растровом микроскопе ЛЮЬ 18М-460ЬУ произведен анализ 6 образцов, отобранных от дефектных участков непрерывнолитых заготовок сечением 100x100 мм из сталей марок БАЕ1006 (2 плавки) и 35ГС (3 плавки). Химический состав и технологические параметры выплавки, внепечной обработки и разливки сталей приведены в табл. 1.

Полученные на растровом микроскопе спектрограммы показывают, что краевое точечное загрязнение на образце №1 от заготовки из стали БАЕ1006 состоит из неметаллических включений: оксидов Мп, А1, Са, а также комплексных сульфидов марганца и железа. На рис.1 представлено одно из включений кремнезема, выделившегося в виде кристобалита из закристаллизовавшейся матрицы родонита. Размер включения около 110 мкм. Дополнительное исследование на дифрактрометре показало присутствие в КТЗ оксида кремния в виде кристобалита (БЮг), а также фаялита (Ре28Ю4).

Наличие большого количества оксидных включений кремния и марганца в КТЗ можно объяснить тем, что они являются продуктами реакции раскисления низкоуглеродистой стали и вторичного окисления стали, поступающей из промковша в кристаллизатор (разливка открытой струей). Кроме кристобалита и родонита в КТЗ образца №1 были обнаружены глобулярные (размером до 10 мкм) алюмосиликаты кальция и марганца с примесью магния и титана в оболочке из сульфидов МпБ и СаБ, размер которых в 10 раз меньше оксидных включений кремния и марганца. Раскисление стали вторичным алюминием на сливе из конвертера в ковше, а также силикокальциевой проволокой (СК30) в агрегате ковш-печь (АКП) в конце обработки приводит к образованию в стали сложных алюмосиликатных соединений. В ферросилиции марки 65, который присаживается в сталь для легирования и раскисления стали, содержится около 2 мае. % алюминия.

Таблица 1

Технологические параметры производства НЛЗ, из которых были отобраны образцы для растрового микроскопа

Технологический параметр ОБРАЗЕЦ №1 ОБРАЗЕЦ №6 ОБРАЗЕЦ №2 ОБРАЗЕЦ №3 ОБРАЗЕЦ №4 ОБРАЗЕЦ №5

Дефекты ктз лпт„«„ КТЗ ЛПТобщ ЛПТоВщ и неметаллические включения лпт««.

Номер плавки и (марка стали) 355402 (SAE1006) 274356 (35ГС) 276492 (35ГС) 350063 (35ГС) 170835 (SAE1006)

Химический состав стали (в непрерывно-литой заготовке) С, мае. % 0,05 0,35 0,35 0,34 0,06

Мп, мае. % 0,37 1,14 1,05 1,10 0,39

Si, мае. % 0,11 0,65 0,52 0,68 0,095

S, мае. % 0,025 0,020 0,025 0,014 0,022

Р, мае. % 0,019 0,028 0,014 0,020 0,022

А1о6п1,мас. % 0,003 0,004 0,005 0,005 0,004

Оо6щ, мае. % 0,0110 0,0037 0,0040 0,0041 0,0097

Н, мае. % - 0,0002 - - -

N, мае. % 0,012 0,008 0,012 0,012 0,012

Замечание по технологии выплавки полупродукта в конвертере Додувка на серу 76 с Додувка на температуру 84 с Додувка на температуру 150 с Додувка на температуру 96 с Додувка на температуру 158 с

Расход раскислителей и ферросплавов на сливе из конвертера, кг/т AI - 1,4; SiMn-2,8; FeSi-1,1 AI-0,3; С-4,3; SiMn- 12,8; FeSi - 8,6 С-4,5; SiMn - 12,8; FeSi - 3,6 AI-0,3; С-4,2; SiMn - 12,8; FeSi - 7,8 Al-0,6; SiMn-3,6; FeSi-0,7

Расход порошковой проволоки СКЗО 250 м (70 кг) 250 м (70 кг) 150 м (40 кг) 250 м (70 кг) 200 м (55 кг)

Температура стали после слива из конвертера, "С 1654±10 1593 ± 10 1594±10 1609± 10 1653 ± 10

Температура стали после АКП, °С 1590 i 5 1563 ±5 1560 ±5 1565 ±5 1606 ±5

Температура стали в промковше, °С 1561...1565 1520... 1529 1520...1525 1522...1536 1545...1568

Средняя скорость разливки, м/мин 5,0 4,0 5,1 4,2 5,1

Средний уровень металла в промковше, мм 700 ± 10 600 ± 10 650 ± 10 550 ± 10 700 ± 10

Средний удельный расход вторичной воды, л/кг 2,2 2,0 2,2 1,8 2,3

Кроме того, часть ферросилиция присаживают в АКП для корректировки содержания кремния, что дает основание предположить, что кроме вторичного алюминия, присаживаемого в ковш во время слива, в сталь попадает алюминий из ферросилиция. Взаимодействие усвоенного кальция из порошковой проволоки с оксидами алюминия, кремния и марганца приводит к образованию алюмосиликатов катьция и марганца.

В краевом точечном загрязнении на образце №2 от заготовки из стали 35ГС были обнаружены сложные неметаллическое включения, состоящие из алюмосиликата кальция переменного состава с примесью магния и титана Наличие в заготовке оксидов титана и магния объясняется использованием в огнеупорах промежуточного ковша магнезиального торкрет-слоя и оксидциркониевых стаканчиков, содержащих ТЮ3. 11а поверхности алюмосиликата кальция располагаются тонким слоем сульфиды марганца и кальция. Были обнаружены алюмосиликаты кальция и без сульфидной оболочки.

В трещине и около трещины на образце №3 от заготовки из стали 35ГС не были обнаружены ликваты. Это свидетельствует о том, что трещина образовалась в затвердевшей корочке металла без подпитки её жидким металлом с ликватами из центра заготовки.

Спектральный анализ образца №3 стали 35ГС показал, что в трещине содержатся только оксиды железа, образовавшиеся в результате окисления на воздухе по месту реза. Незалеченные трещины образовались в НЛЗ, по-видимому, в результате термических напряжений, за счет интенсивного вторичного охлаждения (на плавке №276492 удельный расход воды - 2,2 л/кг).

В отдельных трещинах образца №4 (35ГС) были обнаружены сульфиды марганца и железа.

I Ia образце №5 низкоуглеродистой стали марки SAE 1006 с содержанием общего кислорода 97 ррт (плавка 170835) были обнаружены мелкие (2...3 мкм) глобулярные оксисульфидные включения. Неметаллические включения алюмосиликатов или сульфидов в трещине на образце 5 обнаружены не были. Бьши обнаружены оксиды

Рис. 1. Съемка оксидного включения во вторичных электронах (Кр - криетобалит, М - родонит), РЭМ, х800

железа, которые образовались в результате окисления на воздухе по месту реза.

На образце №6 (плавка 355402, сталь БАЕ1006) около крайней части осевой трещины были обнаружены сульфиды железа и марганца размером около 2.. .4 мкм. Непосредственно в самой трещине в крайней её части также найдены комплексные сульфиды железа и марганца. В результате образования осевого дефекта ликвацион-ные полоски и трещины (ЛШ'кев) в заготовке во время кристаллизации, скорее всего, происходит образование сульфидов марганца и железа. В образовавшуюся трещину из центра заготовки поступают ликвирующие элементы, к которьм относится сера. После чего в трещине возможно образование комплексных сульфидов (железа и марганца), которые были обнаружены с помощью растровой микроскопии.

При освоении технологии разливки открытой струей сталей разных марок на мениске в кристаллизаторах образуется твердый конгломерат, состоящий из продуктов раскисления и вторичного окисления металла, значительное увеличение объема которого приводит к так называемым шлаковым прорывам кристаллизующейся корочки металла под кристаллизатором. Установлено, что образование конгломерата зависит от степени раскисленности, то есть от содержания кислорода в металле (от активности кислорода в металле), а от отношения [Мп]:[51] зависит агрегатное состояние фазы (твердая или жидкая).

Из литературных источников следует, что для раскисленнного металла с целью получения жидких включений необходимо выдерживать отношение [Мп]:[8Ц более 12 и даже 20. Данные рекомендации следует применять для условий разливки закрытой струей, для разливки открытой струей в мениске кристаллизатора существуют другие условия. То есть необходимо рассматривать для открытой струи реальное содержание кислорода на мениске металла значительно больше, чем в металле промежуточного ковша.

Для того, чтобы рассмотреть особенности процесса раскисления железа кремнием и марганцем, необходимо построить поверхность растворимости компонентов в жидком металле (ПРКМ) для системы Ре-Мп-БНЭ в концентрационной области, отвечающей условиям раскисления и легировании железа марганцем и кремнием. На рис. 2 представлена построенная поверхность растворимости компонентов в жидком металле (ПРКМ) для системы Ре-Мп-БНЭ.

-6 -5 -4 -3 -2 -1 Рис. 2. ПРКМ системы Ге-Мп-^-О при 1600 °С (точками представлены экспериментальные данные)

Связь между количеством вводимых раскислителей и составами равновесных с металлом неметаллических фаз устанавливалась при решении системы балансовых уравнений. Расчет проводили на 1 т исходного металла (до раскисления). Допустим, что раскисление следует провести таким образом, чтобы в равновесии с металлом находились жидкие неметаллические включения (БеО, БЮг, МпО). Сделали следующее допущение для низкоуглеродистой стали 8АЕ1006 ([С] = 0,06 мае. %): содержание углерода в металле приняли равным 0 %, для того чтобы можно было использовать результаты расчета ПРКМ системы Бе-Мп-Бь-О. Для каждого из элементов рассматриваемой системы для стали БАЕ 1006 записывали балансовые уравнения для получения при раскислении оксидного расплава.

Построили диаграмму расхода раскисляющих компонентов для больших расходов раскислителей при исходных концентрациях кислорода в стали

Рис. 3. Диаграмма расхода марганца и кремния при заданном [0]ии = 0,1 мае. %

По оси абсцисс отложен полный расход кремния, по оси ординат - полный расход марганца. Точки в области I, которая на диаграммах исчезающе мала и расположена левее кривой а b , сливающейся с осью ординат, задают расходы кремния и марганца, обеспечивающие образование в жидком металле твердых растворов оксидов (FeO и МпО); в области II - жидких оксидных включений; в области III - кремнезема. Эти области характеризуют двухфазные равновесия: «металл - |FeO, МпО|тар.» (I), «металл - (FeO, МпО, Si02)0.p.>> (И) и «металл-Si02» (III). Еще две узкие области характеризуют трехфазные равновесия «ме-

10

талл - |РеО, МпО|твр - (РеО, МпО, 8Ю2)ор» (область IV) и «металл - (РеО, МпО, 8Ю2)„.р - Б Юг» (область V). Согласно рис. 3 для луча А = 1 в качестве неметаллических включений образуется кремнезем. При расходах меньше определяемых точкой -О также будут для луча А = 2 образовываться кристаллы чистого 8102- При расходах больше определяемых точкой Е будут образовываться включения оксидного расплава (РеО, МпО, БЮг^р.. При расходах, определяемых весьма узкими интервалами Е>Е, будут образовываться включения из оксидного расплава, и кремнезема. Наконец, если отношения количеств марганца и кремния больше четырех (см. лучи А = 4,...А = 7), то в основном при любом количестве введенных раскислителей включения будут жидкими растворами (РеО, МпО, 8Ю2)о.р,

Из рис. 2 и 3 следует, что при разливке низкоуглеродистых сталей отношение [Мп]:[81] <3 является критическим и по статистике рост прорывов наступает для данной марки стали при А = [Мп]:[81] < 2,2, то есть термодинамический расчет качественно характеризует реальный процесс образования тугоплавких включений в кристаллизаторе МНЛЗ.

Построенный луч А = 3 соответствует стали 8АЕ1006, которая находится в критической зоне начала образования твердых включений. Таким образом, при отношении марганца к кремнию в низкоуглеродистой стали 8АЕ1006 менее 3 вероятно образование твердых включений.

Дополнительно для теоретического объяснения влияния химического состава металла на образование шлаковой фазы в кристаллизаторе было произведено математическое моделирование отношения [Мп]:[81] с использованием термодинамического расчета равновесия в системе металл-шлак-газовая фаза. Математическое моделирование отношения марганца к кремнию от 1,5 до 3,3 с шагом 0,1 для различного содержания в металле кислорода и алюминия в стали БАЕЮОб и 35ГС производили с помощью программы «ГИББС» . Программа «ГИББС-равновесие» производит расчет состава и массы металла, шлака и газовой фазы.

В результате математического моделирования по программе ГИББС отношения концентрации марганца и кремния для металла, который разливается открытой струей, было установлено следующее:

1. В низкоуглеродистом металле (8АЕ1006) содержание общего алюминия стремится к нулю (алюминий находится в виде глинозема), а в среднеуглероди-стой стали 35ГС доля связанного алюминия составляет 25...40 мае. % от общего содержания алюминия.

2. Определены оптимальные отношения [Мп]:[81] для различных марок сталей (см. табл. 2).

Программа ГИББС-равновесие (V.2.0) разработана совместно Московским Институтом Стали и Сплавов и компанией Инновационное Бюро Металлургической Технологии. Группа разработчиков: Пономаренко Д.А., Косырев K.JL, Котельников Г.И., Толстолуцкий A.A., Съемщиков Н.С., Понома-ренко А.Г.

Таблица 2

Рекомендуемые оптимальные отношения [Мп]^]_

Марка стали Среднее содержание углерода в металле, мае. % Рекомендованное отношение [Мп]:[5П с целью снижения вероятности шлакового прорыва при разливке открытой струей

БАЕ 1008,8АЕ1006 0,08 Не менее 3,0

25Г2С 0,27 Не менее 2,5

35ГС 0,35 Не менее 2,0

Использование результатов термодинамического расчета фазовых равновесий в системе Бе-Мп-Бь-О и расчетов по программе ГИББС позволили теоретически определить требуемое оптимальное отношение [Мп]:[8Г] для различного содержания в металле углерода с целью получения жидких шлаковых образований, которые не оказывают влияния на процесс непрерывной разливки стали. Полученные данные термодинамических расчетов хорошо коррелируют с практическими результатами разливки стали на сортовых МНЛЗ. На рисунке 4 представлены статистические данные за 2005-2006 гг. по отношению [Мп]:[81] и количеству шлаковых прорывов для различных марок стали. Пунктирной линией на рис. 4 показано, при каком значении отношения [Мп]:|ЗД в металле начинались шлаковые прорывы.

4,5

4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5

стз та СП А500С х -4

БАЕЮОЭ

т зх - 3,1 | 1 3.1 - 35ГС

► 2,8 Г J тах - 2,5

2,2 тт-2,6 тт-2,6

ГТЙП " всего 1247 главок всего 1415 плавок ' -1,9 прорывов-8 шт. прорывов-2 шт. ---- N 1

всего 28 плавок ПИ П - 1,6 прорывов - 7 шт.

всего 187 плавок прорывов -1 ШТ.

Рис. 4. Максимальные, минимальные и средние значения отношений [Мп]:[81] для различных марок стали, разлитой на сортовой МНЛЗ ОАО «ЧМК» за 2005—2006 гг.

Для оценки влияния отношения [Мл]:[в] в стали БАЕ1006 на её склонность к тре-щинообразованию выполнен сравнительный анализ на сканирующем микроскопе образцов № 5 (плавка №170835) и №6 (плавка №355402), отобранных из центра литых заготовок, с отношением соответственно 17,7 и 14,8. Осевой дефект ликвационные полоски и трещины (ЛПТосн,) для образца №5 составлял 0,5 балла, а для №6 - 2,5 балла. На электронном сканирующем микроскопе ШОЬ КМ-ЭДбОЬУ определяли химический состав включений и их морфологию, а для определения фазового состава включений использовали дифрактрометр ДРОН-2.

В образце 5 сульфиды в трещинах не обнаружены. В металлической матрице сера присутствует в виде глобулярных оксисульфидных включений диаметром около 3 мкм.

Выполненное исследование на дифрашрометре ДРОН-2 в излучении железного анода наличие в металле сульфидов не показало.

В образце 6 сульфидные включения расположены иначе. В области окончания осевой трещины (10... 15 мм от центра заготовки) под микроскопом при увеличении х 1 ООО обнаружены комплексные сульфидные включения, располагающиеся в самой трещине и по границам зерен металла. В центральной части осевой трещины сульфидов нет. Сера в центре дефекта -ШТос® присутствует в виде эвтектических сульфидных включений. Эвтектическая сульфидная фаза имеет вид точек диаметром менее 1 мкм. Как и в образце 5, обнаружены мелкие оксисульфидные включения диаметром 3.. .4 мкм, только количество таких включений в образце №6 значительно меньше. Таким образом, в исследованных образцах 5 и 6 выявлен различный тип сульфидных включений. В образце 6 с более низким значением [Mn]:[S] (14,8) выявлено наличие преимущественно эвтектических (пленочных) комплексных сульфидов типа (Mn, Fe)S и (Fe, Mn)S, которые являются причиной развития и увеличения дефекта ЛШ осев- В образце 5 с отношением [Mn]:[S], равным 17,7 сульфиды такого типа не обнаружены: сера присутствует в металле в виде глобулярных оксисульфидных включений.

Для условий разливки квадратной заготовки 100x100 мм была установлена зависимость интенсивности проявления дефекта осевые ликвационные полоски и трещины (J11 Нося,) от отношения [Mn]:[S]. Для отношения марганца к сере порядка 14-15 значение балла J1111 «jaбудет достигать 2,5.. .3,5, а для отношения [Mn]:[S] = 18 будет составлять не более 1,0 балла.

Проведено исследование по влиянию отношения [Mn]:[S] на образование прорывов в зоне вторичного охлаждения. Экспериментально было установлено, что при отношении равном или менее 21 возможно образование на одной плавке нескольких прорывов на разных ручьях. Поэтому, исходя из практики работы МНЛЗ и проведенного исследования по выбору оптимального отношения марганца к сере, необходимо выдерживать его не менее 22. На рис.5 представлены статистические данные, которые были получены в процессе работы сортовой МНЛЗ ОАО «ЧМК». Пунктирной линией на рис. 5 показано, при каком значении отношение [Mn]:[S] для стали SAE1006 и СтЗсп начинались

прорывы в зоне вторичного охлаждения по трещине. 35

зо

25

2 20 5 15 10

SAE1006

СТЗСП

тах-31

24

-.51

тах - 33

27

■21

min-13,2

min -15

всего 306 плавок прорывов -7 шт.

всего 1247 плавок прорывов -24 ШТ.

Рис. 5. Максимальные, минимальные и средние значения отношений [Мп]:[8] для стали ЭАЕЮОб и СтЗсп, разлитых на МНЛЗ ОАО «ЧМК» за 2005-2006 гг.

Высокое отношение [Mn]:[S] (более 22) и пониженная скорость литья оказывают благоприятное воздействие на качество HJI3 в связи с повышением прочности корки и её сопротивляемости возникающим напряжениям.

Разность диагоналей (ромбичность) непрерывнолитой заготовки квадратного сечения является одним из наиболее распространенных дефектов профиля. В ОАО «ЧМК» проведено исследование по изучению влияния на ромбичность литой заготовки сечением 100x100 мм химического состава разливаемой стали. С 1 июля 2005 год по 28 февраля 2007 год на 6-ти ручьевой сортовой MHJI3 №3 разлито 13 067 плавок со средним весом 140 тонн. На каждой плавке и на каждом ручье в начале, в середине и в конце разливки операторы газовой резки штангенциркулем или ромбомером (прибор для быстрого измерения диагонали заготовки, точность измерения ± 0,5 мм) производили измерения длины диагоналей. Было установлено, что на 5970 плавках (45,6%) разность диагоналей была более 5 мм. Содержание углерода в зависимости от марки разливаемой стали колебалось от 0,06 до 0,43 мае. %. Скорость разливки изменялась в пределах от 3,8 до 6,0 м/мин (средняя скорость 5,1 м/мин). Все плавки с ромбично-стью более 5 мм были поделены на 3 группы в зависимости от содержания в стали углерода: группа 1-углерод менее 0,12 мае. %; группа 2-0,12...0,28 мае. %; группа 3-0,28...0,40 мае. % (табл. 3).

На механизм образования ромбичности существенное влияние оказывают особенности формирования заготовок в зависимости от химического состава разливаемой стали - температура ликвидуса, температурный интервал кристаллизации, толщина формирующейся корочки, величина объемной и линейной усадки и т.д. В ОАО «ЧМК» с учетом объемов производства наиболее неблагополучной оказалась среднеуглеродистая сталь марок 35ГС, ст5 и Grade60 (см. табл. 3).

Таблица 3

Максимальная ромбичность заготовки 100x100 мм для сталей разных марок

Группа Марки стали Максимальная ромбичность, мм

1 SAE1006-1008, Св08А 10,0 ±0,5

2 СтЗ, А500С, S235JR, 25Г2С 14,5 ±0,5

3 35 ГС, Grade60, ст5 16,0 ±0,5

Если в литературе широко обсуждается влияние углерода на величину ромбичности, то о влиянии серы значимых работ нет. Однако, на основании статистических исследований нами было установлено, что с увеличением содержания серы в стали дефект ромбичности увеличивается. Причем, чем больше в металле углерода, тем выше влияние серы на ромбичность (см. табл. 4). Сера аналогично углероду влияет на процесс формирования толщины корочки в кристаллизаторе, то есть влияет на температурный интервал кристаллизации (температуры ликвидус и солидус). Влияние концентрации серы на ромбичность, также вероятно, связано с изменением вязко-упругих свойств кристаллизующейся корочки металла.

Таблица 4

Влияние серы на ромбичность заготовки для различного содержания в металле углерода

Группа Процент от общего количества плавок, % Максимальная ромбичность, мм

С1 менее 0,12 мае. %

1 Менее 0,005 - -

2 0,005-0,015 28,86 10,0 ±0,5

3 более 0,015 71,14 10,0 ±0,5

0,12 < [С] <0,28 мае. %

1 Менее 0,005 0,16 7,0 ± 0,5

2 0,005-0,015 39,77 11,0 ±0,5

3 более 0,015 60,07 14,5 ±0,5

[С] более 0,28 мае. %

1 Менее 0,005 0,56 8,0 ± 0,5

2 0,005-0,015 42,44 13,0 ±0,5

3 более 0,015 57.00 16,0 ±0,5

Таким образом, увеличение в металле углерода и серы приводит к развитию дефекта - ромбичность заготовки. С целью снижения брака по ромбичности заготовки необходимо уменьшать содержание серы до 0,005 мае. % или ниже, например, за счет наведения рафинировочного шлака на АКП.

В третьей главе изложены результаты анализа причин образования прорывов и обрывов кристаллизующейся корочки металла: проанализированы технологические параметры выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки стали. Дополнительно осматривали место прорыва с целью уточнения его характера.

По каждому прорыву фиксировали: марку стал; её химический состав; замечания по выплавке и внепечной обработке; температуру стали в сталеразливоч-ном ковше; номер промежуточного ковша; номер ручья, на котором произошел прорыв; номер кристаллизатора и гильзы; общее количество разлитого металла через гильзу; диаметр разливочного стакана-дозатора; температуру стали в промковше (минимум и максимум); место и зону прорыва (под кристаллизатором или в зоне вторичного охлаждения).

В момент, когда уровень металла в кристаллизаторе начинал снижаться от заданного (начало прорыва), фиксировались следующие технологические параметры: температура в промковше (последнее измерение); скорость разливки; уровень металла в промежуточном ковше (вес металла); расход масла в кристаллизаторе; уровень металла в кристаллизаторе; частота качания стола кристаллизатора; амплитуда качания стола кристаллизатора; время опережения качания кристаллизатора.

На рис. 6 представлен график снижения удельного числа прорывов за 27 месяцев работы сортовой МНЛЗ.

0.0014

Рис. 6. Изменения среднего удельного числа прорывов (пунктирная линия) и увеличение средней серийности в плавках (сплошная линия) на сортовой МНЛЗ ОАО «ЧМК»

Всего за контрольный период произошло:

- прорывов подвисания - 327 случаев (33,75 %);

- прорывов охлаждения, а также несоблюдения температурно-скоростного режима разливки - 311 случаев (32,09 %);

- стартовых или пусковых прорывов - 114 случаев (11,76 %);

- шлаковых прорывов - 43 случая (4,44 %).

Кроме того, 45 прорывов (4,64 %) произошло из-за несоблюдения отношения [Мп]:[8] и 34 прорыва (3,51 %)- из-за смещения технологической оси ручья. Оставшиеся 95 прорывов (9,81 %) произошли по другим причинам, которые не рассматривались в анализе, так как по каждой из них было не более 3 % случаев.

Была установлена зависимость удельного числа прорывов от марки стали, а точнее, от содержания в металле углерода (см. рис. 7), который определяет процесс кристаллизации и температуры ликвидус и солидус. Наибольшее удельное число прорывов было зафиксировано на низкоуглеродистых сталях марок Св08А, БАЕ 1008 и БАЕ 1006 - 0,00100...0,00750 шт./т и на сталях пери-тектического класса (СтЗсп, А500С, 8235Ж) - около 0,00100 шт./т. Наименьшее количество прорывов имело место при разливке на среднеуглеродистых сталях (35ГС, 25Г2С, ОгаёебО, 8АЕ1040 и др.) - менее 0,00090 шт./т.

Для низкоуглеродистых сталей характерен узкий температурный интервал кристаллизации и её начало при температурах, близких к температуре затвердевания чистого железа (Тликв= 1525-1530 °С). Это способствует резкому снижению скорости кристаллизации после образования тонкой корочки, которая подвергается повышенному ферростатическому давлению жидкого металла, приводящему либо к её прорыву, либо к вздутию.

Рис

» ♦♦SAE1040

О 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 [С1, мае. %

. 7. Влияние содержания углерода в металле на удельное число прорывов на заготовке сечением 100x100 мм

Для стали перитектического класса и среднеуглеродистой стали интервал кристаллизации больше, а температура ликвидус меньше в сравнении с низкоуглеродистым металлом, поэтому толщина корочки в этих сталях больше, что объясняет более низкое удельное количество прорывов. Однако, на заготовках из стали Зсп и А500С в результате перитектического превращения, приводящего к снижению пластичности, в процессе кристаллизации возникают трещины, которые приводят к увеличению количества прорывов в сравнении со сталями 35ГС, SAE1040 и Grade 60.

Снижение количества четырех основных типов прорывов привело к общему снижению прорывов на сортовой МНЛЗ с уровня 0,0008 до 0,0002 шт./т. Снижение количества прорывов составило: прорывов подвисания - с 0,00024 до 0,00006 шт./т, прорывов охлаждения-с 0,00015 до 0,00013 шт./т, стартовых прорывов-с 0,00010 до 0,00002 шт./т и шлаковых - с 0,00005 до 0 шт./т.

После установления причин образования прорывов и обрывов кристаллизующейся корочки металла на сортовой заготовке были внедрены корректирующие мероприятия в технологию производства НЛЗ, что позволило снизить удельное число прорывов с 0,0008 до 0,0002 шт./т.

Для проведения корректирующих мероприятий по снижению удельного числа прорывов на высокоскоростной сортовой МНЛЗ помимо известных мероприятий было рекомендовано следующее:

- низкоуглеродистый металл глубоко раскислять алюминием на выпуске из печного агрегата (расход алюминия не менее 1,0 кг/т и зависит от марки стали и технологии выплавки);

- внепечную обработку на АКП производить так, чтобы выдерживать оптимальные рекомендованные отношения [Mn]:[Si] (с учетом содержания в металле углерода) и [Mn]:[S];

- улучшить десульфурацию в ковше за счет наведения рафинировочного шлака присадками извести с расходом не менее 12 кг/т и шпата-0,3 кг/т, а также за счет

раскисления рафинировочного шлака до белого цвета порциями карбида кремния или алюминиевой сечкой и кусковым силикокальцием.

Четвертая глава посвящена разработке мероприятий по увеличению производительности, серийности и энергоэкономичности высокоскоростной МНЛЗ. Проведены исследования: по выбору оптимального режима первичного охлаждения МНЛЗ, по улучшению разливаемости стали через оксидциркониевые стаканчики и оптимизации шлакового режима в промежуточном ковше.

Выбор оптимального режима охлаждения произвели для кристаллизатора сечением 100x100 мм. Методика исследования заключалась в плавном снижении расхода воды от 1750 до 1450 л/мин на кристаллизатор с шагом 50 л/мин через каждые две разлитые плавки. Всего было разлито 16 экспериментальных плавок и 500 опытно-промышленных. Все эксперименты проводили на четырехконусных итальянских гильзах фирмы EUROPA METALLI. На каждой плавке контролировали технологические параметры разливки: фактический расход воды, давление воды на входе в кристаллизатор, температура входящей воды на кристаллизатор, разница температур входящей и выходящей воды на кристаллизатор, скорость разливки, температура металла в промковше, колебания уровня металла в кристаллизаторе, состояние геометрического профиля заготовок.

В середине и в конце каждой разлитой плавки на экспериментальном ручье производили отбор темплета для оценки макроструктуры. Для адекватности результатов дополнительно производили контроль расхода воды в зоне вторичного охлаждения. Расход воды на вторичное охлаждение на экспериментальном ручье составлял от 2,19 до 2,46 л/кг, в среднем по 16 плавкам - 2,24 л/кг.

Установлено, что расход воды на кристаллизатор 100x100 мм с водяным зазором 3,25 мм в пределах 1450... 1500 л/мин в сравнении с повышенными расходами 1700... 1750 л/мин не влияет на качество макроструктуры НЛЗ. Помимо этого пониженный расход воды на кристаллизатор приводит к экономии очищенной воды в количестве 620 л на тонну разлитой стали. Наряду с проведенными исследованиями были выполнены теплотехнические расчеты для гильзового кристаллизатора.

Существенную роль в обеспечении серийности играет стойкость стаканов-дозаторов (разливка без затягивания неметаллическими включениями) от системы быстрой замены при разливке открытой струей. Исследовались стаканы-дозаторы, на которых отмечалось затягивания и на которых затягивание отсутствовало.

Исследовали на растровом микроскопе JEOL JSM-6460LV состав отложений на оксидциркониевых стаканах-дозаторах, приводящих к из закупориванию во время разливки. Съемку образцов осуществляли с двух сторон: со стороны отложения и в разрезе с боковой стороны отложения в обратных электронах (BSE). Исследования выполнены на пяти оксидциркониевых стаканах-дозаторах систем быстрой замены, через которые разливали арматурную и углеродистую стали.

Установили, что на стаканах осаждаются тугоплавкие алюминаты кальция и магнезиальная шпинель (см. рис. 8). Причем, за счет проникновения в стакан по порам алюминатов образуется прочная основа для дальнейшего роста алюминатов и кристаллов шпинели. Глубина проникновения алюминатов и шпинелей в огнеупор со-

ставляет до 100 мкм. П случае разливки стали без «затягивания» наблюдается пропитка огнеупорного стаканчика оксидом железа на глубину до 60 мкм.

rUOyrr

Рис. 8. Микроструктура отложений на стакане. ЮМ. х700: Í -алюминаты кальция (СаО-бЛЬО; и СаО'2А1;Оз);

1 - магнезиальная шпинель (MgO AIjOj)

С целью уменьшения и предотвращения затягивания оксидциркониевых стаканов алюминатами и шпинелями наряду с известными мероприятиями разработаны следующие:

1. Было снижено содержание общего алюминия в сталях, раскисленных кремнием и марганцем (для арма!урных сталей). Для этого был снижен расход алюминия на раскисление с 1.0 до 0,3 кг/т и в пределах марочного химического состава уменьшен расход ферросилиция марки 65 за счет большего расхода ферросиликомарганца.

2. Рекомендовано иметь в качестве оптимальной окисленности металла и сталераз-ливочном ковше в пределах 0,003.. .0,005 мае. %.

3. Технически обеспечен постоянный и максимальный уровень металла в промежуточном ковше с первой плавки в серии (более 600 мм от дна ковша),

4. Рекомендовано разливку первой плавки в серии производить на "пусковом" стаканчике, а второй и последующих- на "новом" для исключения начального затягивания стаканчика на последующих плавках.

5. Рекомендовано вводить шлакообразующую смесь в промежуточный ковш только после достижения рабочего уровня металла (600.. .800 мм).

Снижение в металле содержания алюминия с 0,007 до 0,004 мае. % полностью исключило затягивание стаканов-дозаторов алюминатами кальция и шпинелями.

Изучена работа футеровки промковша и её взаимодействие со шлаком. Для увеличения серийности сортовой МНЛЗ был снижен износ магнезиального торкрет-слоя промковша за счет использования оптимальной шлаковой смеси промковша На 6-ти ручьевой МНЛЗ ОАО «ЧМК» была испытана и внедрена технология использования смеси марки REFRAMAT SP-C на основе системы CaOíMgObSiO^AhOj (суммар-

нов содержания СаО и М§0 до 45 мае. %). Испытания производились на протяжении всей серии разливок квадратной заготовки сечением 100x100 мм из углеродистых и низколегированных сталей. В первой серии разлили 47 плавок, во второй - 50 плавок. Промежуточные ковши были торкретированы массой марки ШМАШМ с содержанием МяО более 80 %.

Из данных по разлитым сериям установлено, что в процессе разливки происходило значительное изменение состава шлака, связанное с поглощением продуктов раскисления и вторичного окисления стали. Так, содержание 810г увеличилось с 20 мае. % до 38 мае. %, МпО до 13 мае. %, А1203 с 15 мае. % до 18 мае. %. При этом основность шлака упала с 1,9 до 0,5. После скачивания шлака из промковша и наведения нового на обеих сериях содержание оксидов РеО, МпО и БК^ снижается, а содержание СаО и N^0 увеличивается, т.е. создаются благоприятные условия для уменьшения эрозии магнезиального рабочего слоя промковша.

После окончания первой опьггаой серии произведена оценка износа шлакового пояса. После разливки 50 плавок с использованием шлакообразующей смеси (ШОС) КЕРИАМАТ износ торкрет-слоя был на 20...30% меньше в сравнении со стандартным вариантом. Толщина остаточного торкрет слоя при работе на смеси НЕТЯАМАТ составила 20.. .30 мм. При этом извлечение твердого остатка металла из промковша происходило без особых усилий.

Установлено, что шлакообразующие смеси на основе системы Са0(К/^0}-810г-А^Оз обеспечивают удовлетворительное снижение агрессивного воздействия шлака на магнезиальную футеровку промковша.

Внедрение результатов вышеуказанных экспериментов и расчетов позволили вывести сортовую МНЛЗ №3 ОАО «ЧМК» на среднюю серийность с 10 до 39 плавок на один промежуточный ковш.

В пятой главе представлено практическое применение результатов работ, изложенных во второй, третьей и четвертой главах диссертации.

На основе изучения качества отлитых заготовок и анализа технологии производства НЛЗ определены технологические параметры, влияющие на качество и производство заготовок. В зависимости от группы марок стали была выявлена возможность образования тех или иных дефектов НЛЗ.

На каждой современной МНЛЗ в процессе разливки стали автоматически регистрируются технологические параметры, которые остаются в отчетах по плавке. Фирмы, поставляющие на рынок современные МНЛЗ, в обязательном порядке снабжают их программным обеспечением 2-го уровня автоматизации, известным под названием «Управлением технологическим процессом», в которое входит одна из составляющих программ - программа качества заготовок. Программа качества заготовок - это программа оценки качества каждой заготовки путем применения математических правил сравнения заданных и фактических технологических параметров. После разливки каждой плавки такие программы качества формируют отчет по всем заготовкам с указанием их качества (отсутствие или наличие дефекта и его место в заготовке).

Для настройки программы качества при освоении новых марок стали был проведен набор статистических данных по технологическим параметрам и по качеству заготовок (визуальный контроль поверхности НЛЗ и металлографический контроль внут-

реннего качества). После получения статистических результатов анализа технологических параметров производства и качества металла произвели анализ влияния технологических параметров на образование тех или иных дефектов. С целью определения качества отлитых заготовок доказана необходимость введения в автоматическую систему МНЛЗ отслеживания по ручью следующих параметров: химический состав стали (отношение [Mn]:[Si] и содержание углерода), температура стали в промковше, вес металла в стальковше и промковше, скорость разливки, параметры качания кристаллизатора, параметры первичного и вторичного охлаждения заготовки.

С помощью настроенной для МНЛЗ №3 программы качества теперь можно прогнозировать следующие дефекты заготовок: трещины по следу качания; грубые следы качания; внутренние трещины (ЛПТ); шлаковые включения и КТЗ; центральную пористость; пояс; светлый контур. Введение дополнительного контроля таких параметров, как отношение [Mn]:[Si] и содержание в металле углерода в автоматическую программу качества заготовок позволило выявлять группы риска выбраковки заготовок по шлаковым включениям и краевым загрязнениям. Таким образом, отпала необходимость производить полный осмотр всех заготовок на наличие дефектов, и появилась возможность производить лишь выборочный контроль.

Общие выводы

1. Установлено, что шлаковые прорывы под кристаллизатором при разливке стали открытой струей связаны с образованием твердого конгломерата на мениске металла в кристаллизаторе. Термодинамические расчеты и практика разливки металла показывает, что избежать образования твердого конгломерата на мениске металла можно, если отношение [Mn]:[Si] будет не ниже 2-3.

2. По проведенному корреляционному анализу проявления дефекта «осевые лик-вационные полоски и трещины» (ЛГЛ^,,) установлена статистическая связь проявления этого дефекта от отношения [Mn]:[S]. Так, при величине [Mn]:[S]= 14-15 балл дефекта достигал 3^4, при величине отношения [Mn]:[S] = 18- балл дефекта составил 1-2. При величине [Mn]:[S], равной 22 и более, дефект практически не проявлялся или составлял минимальные значения.

3. С увеличением содержания углерода в металле с 0,12 до 0,40 мае. % и серы с 0,005 до 0,020 мае. % увеличивается максимальная величина ромбичности для заготовки сечением 100x100 мм с 10 до 16 мм. С целью снижения брака по ромбичности заготовки доказана необходимость уменьшения содержание серы до 0,005 мае. % или ниже, за счет наведения рафинировочного шлака на АКП.

4. На основании полученных результатов (16 экспериментальных плавок и 500 опытно-промышленных плавок) установлен оптимальный режим первичного охлаждения НЛЗ для кристаллизатора сечением 100x100 мм, который подразумевает расход воды в пределах 1450.. .1500 л/мин и давление перед кристаллизаторами Юбар. Изменение режима охлаждения кристаллизаторов привело к экономии очищенной воды в количестве 620 л на тонну разлитой стали.

5. Для условий ОАО «ЧМК» исследование зарастания канала оксидциркониевых стаканчиков показало, что на них осаждаются тугоплавкие алюминаты кальция и маг-

ниевая шпинель. Для того чтобы улучшить разливаемость стали открытой струей, необходимо снизить расход алюминия на раскисления с 1,0 до 0,3 кг/т и уменьшить расход ферросилиция марки 65 за счет большего расхода ферросиликомарганца; содержание алюминия в металле не должно превышать 0,004 мае. %.

6. Доказано, что использование шлакообразующих смесей системы СаО(Т^О)-8 ¡02-А120;! (суммарное содержания СаО и М|р до 45 мае. %) при регламентированном содержании алюминия дает удовлетворительные результаты по снижению агрессивного воздействия шлака на магнезиальную футеровку промежуточного ковша, и уменьшению явления затягивания оксидциркониевых стаканчиков тугоплавкой магнезиальной шпинелью.

7. Введение контроля технологических параметров, таких как отношение [Мп]:^] и содержание в металле углерода в автоматизированную систему МНЛЗ позволило выявлять степень риска появления брака по шлаковым включениям и краевым загрязнениям. Таким образом, отпала необходимость в полном осмотре всех заготовок на наличие этих дефектов, появилась возможность ограничиться выборочным контролем.

8. Выполненный комплекс работ по корректировке технологии непрерывной разливки стали позволил обеспечить стабильную работу МНЛЗ, удовлетворительное качество продукции и увеличение средней серийность с 10 до 39 плавок на один промежуточный ковш. Экономический эффект от выполненной работы в условиях кислородно-конвертерного цеха ОАО «ЧМК» составил 72,4 млн. рублей.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Освоение технологии непрерывной разливки открытой струей арматурных сталей 35ГС и 25Г2С / А.Л. Подкорытов, С.А. Ботников, И.С. Мурзин и др. // Сталь. -2006,-№5-С. 45-47.

2. Ботников, С.А. Влияние химического состава стали и технологических параметров непрерывной разливки на образование и развитие дефектов формы и макроструктуры заготовки / С.А. Ботников, И.С. Мурзин, А.Л. Подкорытов // Сталь. -2006,- №5 -С. 35

3. Ботников, С.А. Изучение шпинельных отложений на циркониевых стаканах-дозаторах и способы улучшения разливаемое™ стали на сортовых МНЛЗ/ С.А. Ботников, А.Г. Браславский, Г.Г. Михайлов // Сталь. - 2007. - №5 - С. 34

4. Особенности технологии производства литых заготовок из низкоуглеродистой стали на сортовой МНЛЗ в условиях ОАО «ЧМК» / С.А. Ботников, Н.Н. Кузькина, И.С. Мурзин и др. // Металлург. - 2007. - №7 - С. 52-59.

5. Ботников, С.А. Выбор оптимального соотношения [Мп]:[81] для сталей, разливаемых на МНЛЗ открытым способом / С.А. Ботников // Современные проблемы электрометаллургии: сб. науч. тр. (часть 2) / под ред. В.Е. Рощина- Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. - С. 90-95.

6. Улучшение разливаемое™ арматурной стали при применении оксидцирко-ниевых стаканов-дозаторов / С.А. Ботников, А.Г. Ряполов, А.Г. Браславский и др. // Сталь. - 2008. - №2 - С. 25-27.

7. Ботников, С.А. Разработка современного атласа дефектов непрерывнолитой заготовки / С.А. Ботников // Материалы III Конгресса металлургов Урала. - Челябинск, 2008. - С. 22-24.

8. Ботников, С.А. Влияние химического состава и технологии рафинирования низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали на параметры разливки сортовой МНЛЗ / С.А. Ботников // Металлургия XXI века: сб. тр. / под. ред. Н.В. Пасечник -М.: ВНИИМЕТМАШ им. академика А.И. Целикова, 2009.

9. Особенности технологии высокоскоростной разливки стали на сортовых МНЛЗ ОАО «ЧМК» / С.А. Ботников, Г.Г. Михайлов, В.Н. Артюшов, и др. // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». Вып. 12. - Челябинск: изд. ЮУрГУ - 2009. - №14 (147) - С. 35-38.

Издательский центр Южно-Уральского государственного университета

Подписано в печать 30.04.2009. Формат 60x84 1/16. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 139/179.

Отпечатано в типографии Издательского центра ЮУрГУ. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Технологические параметры разливки стали на высокоскоростных сортовых MHJ13.

1.1.1 Серийность плавок современных сортовых MHJ13.

1.1.2 Методы разливки на высокоскоростных сортовых

МНЛЗ.

1.1.3 Влияние технологических параметров разливки на качество непрерывнолитых заготовок.

1.2 Дефекты непрерывнолитой заготовки.

1.3 Влияние параметров гильзы кристаллизатора на качество литых заготовок и на производительность сортовых МНЛЗ.

1.4 Влияние химического состава стали на параметры разливки МНЛЗ.

1.4.1 Влияние кислорода.

1.4.2 Влияние углерода.

1.4.3 Влияние марганца.

1.4.4 Влияние кремния.

1.4.5 Совместное влияние кремния и марганца.

1.4.6 Влияние алюминия.

1.4.7 Влияние кальция.

1.4.8 Влияние серы.

1.5 Внепечная подготовка стали к разливке на МНЛЗ.

2 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА МЕТАЛЛА НА СКЛОННОСТЬ К ОБРАЗОВАНИЮ ДЕФЕКТОВ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ.

2.1 Характеристики исследуемого способа разливки на MHJ13 в зависимости от химического состава стали.

2.2 Методики исследования дефектов непрерывнолитых заготовок.

2.2.1 Краевое точечное загрязнение (образец 1, сталь

SАЕ1006 и образец 2 сталь 3 5ГС).

2.2.2 Ликвационные полоски и трещины (образцы 3 и 4, сталь 35ГС и образцы 5 и 6, сталь SAE1006).:.

2.2.3 Выводы по результатам исследования дефектов краевого точечного загрязнения и ликвационных полосок и трещин в HJ13.

2.3 Определение оптимального отношения концентраций [Mn]:[Si] для сталей, разливаемых на MHJ открытой струей.

2.4 Влияние отношения [Mn]:[S] на образование внутренних трещин в HJ13.

2.5 Исследование влияния содержания углерода и серы на склонность к образованию ромбичности HJ13.

2.6 Выводы по 2 главе.

3 УСТАНОВЛЕНИЕ ПРИЧИН ОБРАЗОВАНИЯ ПРОРЫВОВ

И ОБРЫВОВ КРИСТАЛЛИЗУЮЩЕЙСЯ КОРОЧКИ МЕТАЛЛА НА СОРТОВОЙ ЗАГОТОВКЕ

И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ.

3.1 Анализ причин образования прорывов и обрывов кристаллизующейся корочки металла на сортовой заготовке.

3.1.1 Прорывы подвисания.

3.1.2 Прорывы охлаждения.

3.1.3 Стартовые прорывы.

3.1.4 «Шлаковые» прорывы.

3.2 Выводы по 3 главе.

4 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И СЕРИЙНОСТИ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ СОРТОВОЙ МНЛЗ.

4.1 Расчет оптимального режима первичного охлаждения кристаллизатора.

4.1.1 Методика исследования.

4.1.2 Расчет температуры стенок медной гильзы кристаллизатора 100x100 мм для расхода воды

1450 и 1750 л/мин.

4.2 Изучение алюминатных и шпинельных отложений на оксидциркониевых стаканах-дозаторах и способы улучшения разливаемости стали на сортовых МНЛЗ.

4.3 Разработка мероприятий, обеспечивающих снижение износа торкрет-слоя промежуточного ковша.

4.4 Выводы по 4 главе.

5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ РАЗЛИВКИ НА МНЛЗ.

5.1 Изучение дефектов на НЛЗ и определение причин их образования.

5.2 Автоматизированная система оценки качества НЛЗ.

5.3 Оптимизация технологии производства НЛЗ в результате использования атласа дефектов и автоматической системы контроля качества заготовок.

5.4 Выводы по 5 главе.

Актуальность работы

За последнее десятилетие мировой объём стали разливаемой на сортовых машинах непрерывного литья заготовок (MHJI3) превысил 60 %. В России также, в связи с ростом потребности в мелкосортной продукции промышленного и гражданского строительства, увеличилось количество стали, разливаемой на сортовых MHJI3. Немаловажную роль сыграла потребность в товарной сортовой заготовке за рубежом. Растущий потребительский спрос на металлопродукцию строительного назначения не только гарантировал устойчивый сбыт, но и позволял рассчитывать на реализацию новых инвестиционных проектов. В связи с этим многие металлургические компании, несмотря на кризис, уже осуществляют и планируют дальнейшие крупные инвестиции в новое строительство и модернизацию существующих сортовых MHJI3.

Для металлургических предприятий стран СНГ использование новых или модернизированных сортовых MHJI3 является производственной необходимостью. На каждом предприятии прослеживается тенденция к совершенствованию и внедрению новых технологических и технических решений, которые имеют свои особенности и отличаются от рекомендаций самих производителей MHJI3. Опыт работы на сортовых МНЛЗ показывает, что работники металлургических предприятий, занимающиеся промышленной эксплуатацией машин непрерывного литья заготовок, должны решать задачи по улучшению конструкции установок, технологии выплавки и внепечной обработки стали, подлежащей разливке на МНЛЗ, подбору огнеупорных материалов, совершенствованию процесса кристаллизации заготовки, защите металла от вторичного окисления, повышению качества заготовки и др.

Определение оптимальных параметров рафинирования стали на агрегате ковш-печь и работы комплекса МНЛЗ в условиях конкретных предприятий является крайне необходимым. В диссертационной работе рассматривается влияние химического состава металла, технологии рафинирования стали на параметры её разливки и качество отливаемой сортовой заготовки сечением 100x100 мм. Причины образования дефектов сортовой заготовки за последние 10 лет описаны только для малых скоростей разливки. Поэтому изучение причин образования дефектов в условиях современной высокоскоростной непрерывной разливки стали и методов борьбы с ними является актуальной задачей.

Цель и задачи работы

Целью данного исследования является оптимизация химического состава, в пределах марочного, параметров непрерывной разливки в варианте: технологии высокоскоростного литья заготовок, серийной разливки с большим числом плавок в серии, обеспечение требуемого качества получаемых литых заготовок.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. На базе физико-химического анализа и растровой микроскопии изучить регулирование химического состава стали в пределах марочного, а также влияние технологических параметров внепечной обработки и непрерывной разливки на образование дефектов непрерывнолитой заготовки (IIJT3) при высокоскоростной разливке.

2. Установить причины образования прорывов и обрывов кристаллизующейся корочки на сортовой заготовке и разработать мероприятия по снижению их количества.

3. Разработать и внедрить систему мероприятий по увеличению серийности разливки на сортовой МНЛЗ.

4; Вести в автоматическую программу качества МНЛЗ новые контролируемые технологические параметры для совершенствования системы прогнозирования качества непрерывнолитых заготовок.

Научная новизна

1. Сформулирована система требований по оптимальному отношению [Mn]:[Si] в низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали, разливаемой открытой струей на сортовых МНЛЗ. Оптимально выбранное отношение [Mn]:[Si] исключает образование в металле твердых конгломератов, приводящих к шлаковым прорывам кристаллизующейся корочки металла под кристаллизатором. На основании термодинамических расчетов раскислительной способности марганца и кремния в стали установлено, что отношение [Mn]:[Si], приводящее к образованию жидкоподвижных неметаллических включений в стали, существенно зависит от содержания кислорода в металле: чем больше содержание кислорода в исходном металле, тем меньшим должно быть отношение [Mn]:[Si]. Так, для концентрации кислорода в исходном металле 0,001-0,004 мае. % Мчедлишвили В.А. было установлено оптимальное отношение [Mn]:[Si], равное 12—14. Для условий разливки стали открытой струей на МНЛЗ автором диссертации было определено оптимальное отношение [Mn]:[Si], равное 2-3. Низкие значения отношения [Mn]:[Si] объясняются поступлением кислорода в поверхностный слой металла.

2. На основании статистического анализа результатов разливки установлено, что для ликвидации шлаковых прорывов при разливке открытой струей отношение в металле [Mn]:[Si] должно быть не меньше, чем 2—3. На основе выданных рекомендаций по отношениям [Mn]:[Si] показана возможность разливки арматурной стали типа 35ГС открытой струей большими сериями через один промежуточный ковш без ухудшения механических свойств готовой продукции.

3. По проведенному корреляционному анализу проявления дефекта «осевые ликвационные полоски и трещины» (ЛПТосев) установлена статистическая достоверная связь проявления этого дефекта от отношения [Mn]:[S]. Так, при величине [Mn]:[S] = 14—15 балл дефекта достигал 3-4, при величине отношения [Mn]:[S] = 18 — балл дефекта составил 1-2. При величине [Mn]:[S], равной 22 и более, дефект практически не проявлялся или составлял минимальные значения.

4. С увеличением содержания углерода в металле с 0,12 до 0,40 мае. % и серы с 0,005 до 0,020 мае. % увеличивается максимальная величина ромбичности для заготовки сечением 100x100 мм с 10 до 16 мм. С целью снижения брака по ромбичности заготовки сечением 100x100 мм доказана необходимость снизить содержание серы до 0,005 мае. % или ниже, за счет наведения рафинировочного • шлака на агрегате ковш-печь.

Практическая значимость

1. Выполненный комплекс работ по совершенствованию технологии производства HJI3 в ОАО «ЧМК»: корректировка отношений в металле [Mn]:[Si] и [Mn]:[S], оптимизация технологии раскисления стали, оптимизация шлакового режима в промежуточном ковше — позволил увеличить стабильность работы сортовой МНЛЗ и довести среднюю серийность на один промежуточный ковш до 39 плавок. До выполнения комплекса рекомендаций средняя серийность составляла 10 плавок.

2. Разработаны и внедрены технические рекомендации по устранению прорывов кристаллизующейся корочки металла для высокоскоростной сортовой МНЛЗ ОАО «ЧМК», которые обеспечили снижение числа прорывов в 4 раза. В частности, было рекомендовано следующее: низкоуглеродистый металл глубоко раскислять алюминием на выпуске из печного агрегата, выдерживать оптимальные отношения [Mn]:[Si] и [Mn]:[S].

3. На основании проведенных теплотехнических расчетов и экспериментов создан принцип оптимизации режима охлаждения кристаллизаторов 6-ти ручьевой сортовой МНЛЗ ОАО «ЧМК». Изменение режима охлаждения кристаллизаторов привело к экономии очищенной воды в количестве 620 л на тонну разлитой стали.

4. Введение контроля! технологических параметров; таких как отношение [Mn]:[Sip иг содержание в металле углерода в автоматизированной системе МНЛЗ^позволило выявлятЬгСтепень риска появления брака по пшаковым= включениям-и краевым загрязнениям. Таким^ образом, отпала необходимость в полном - осмотре всех заготовок на наличие этих дефектов; и можно^ ограничиться выборочным контролем.

5. Внедрение; разработанных: рекомендаций в, условиях, кислородно-конвертерного цеха ОАО «ЧМК»'привело к экономическому эффекту 72,4 млн. рублей.

На- защиту выносятся результаты термодинамического - анализа физико-химических нроцессов при разливке стали открытой струей на сортовой МНЛЗ, статистического анализа проявления брака отливок, также разработанного на их; основе: комплекса мероприятий поповышению серийности сортовой;МНЛЗ и уменьшению количества брака.

Публикации и апробащш работы

По те.ме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах. Основные результаты работы доложены и обсуждены на двух Международных конференциях «Современные технологии," и оборудование для внепечной обработки и непрерывной разливки стали» (г. Москва, 2006 и, 2007 г.); на XIII международной>- научной конференции «Современные: проблемы электрометаллургии встали» (г. Челябинск, 2007 г.), на III Конгрессе металлургов Урала (г. Челябинск, 2008 г.), на 5-й Юбилейной конференции молодых специалистов (г. Москва, ВНИИМЕТМАШ им. акад. А. И. Цёликова, 2009 г.), на 2-м Международном' промышленном Форуме «Реконструкция промышленных предприятий — прорывные технологии, в , металлургии* и: машиностроении» (г. Челябинск, 2009 г.);

Личный вклад автора

Автор разрабатывал планы исследования по промышленным экспериментам в кислородно-конвертерном цехе ОАО «ЧМК». Проводил аналитическую обработку результатов исследования с оформлением заключений и технических отчётов. Принимал участие практически во всех опытных и опытно-промышленных плавках, организовывал отбор проб от непрерывнолитой заготовки и от оксидциркониевых стаканов-дозаторов, собирал и анализировал дефектные участки заготовок. Проводил исследования дефектов НЛЗ на растровом электронном микроскопе. Составил атлас дефектов сортовой непрерывно-литой заготовки. Участвовал в процессе выбора оптимизационных технологических параметров непрерывной разливки стали на высокоскоростных МНЛЗ ОАО «ЧМК». Научные результаты получены лично соискателем с учетом рекомендаций по физико-химическим расчетам, выданных научным руководителем.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, библиографического списка из 71 наименований и 1 приложения, изложенных на 171 странице машинописного текста, содержит 62 рисунка и 35 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что шлаковые прорывы под кристаллизатором при разливке стали открытой струей связаны с образованием твердого конгломерата на мениске металла в кристаллизаторе. Термодинамические расчеты и практика разливки металла показывает, что избежать образования твердого конгломерата на мениске металла можно, если отношение [Mn]:[Si] будет не ниже 2-3.

2. По проведенному корреляционному анализу проявления дефекта «осевые ликвационные полоски и трещины» (ЛПТоссп) установлена статистическая достоверная связь проявления этого дефекта от отношения [Mn]:[S]. Так, при величине [Mn]:[S] = 14-15 балл дефекта достигал 3-4, при величине отношения [Mn]:[S] = 18 —балл дефекта составил 1-2. При величине [Mn]:[S], равной 22 и более, дефект практически не проявлялся или составлял минимальные значения.

3. С увеличением содержания углерода в металле с 0,12 до 0,40 мае. % и серы с 0,005 до 0,020 мае. % увеличивается максимальная величина ромбично-сти для заготовки сечением 100x100 мм с 10 до 16 мм. С целью снижения брака по ромбичности заготовки доказана необходимость уменьшения содержание серы до 0,005 мае. % или ниже, за счет наведения рафинировочного шлака на агрегате ковш-печь.

4. На основании полученных результатов (16 экспериментальных плавок и 500 опытно-промышленных плавок) установлен оптимальный режим первичного охлаждения НЛЗ для кристаллизатора сечением 100x100 мм, который подразумевает расход воды в пределах 1450. 1500 л/мин и давление перед кристаллизаторами 10 бар. Изменение режима охлаждения кристаллизаторов привело к экономии очищенной воды в количестве 620 л на тонну разлитой стали.

5. Для условий ОАО «ЧМК» исследование зарастания канала оксидцир-кониевых стаканчиков показало, что на них осаждаются тугоплавкие алюминаты кальция и магниевая шпинель. Для того чтобы улучшить разливаемость стали открытой струей, необходимо снизить расход алюминия на раскисления с 1,0 до 0,3 кг/т и уменьшить расход ферросилиция марки 65 за счет большего расхода ферросиликомарганца; содержание алюминия в металле не должно превышать 0,004 мае. %.

6. Показано, что использование шлакообразующих смесей системы Ca0(Mg0)-Si02-Al203 (суммарное содержания СаО и MgO до 45 мае. %) при регламентированном содержании алюминия дает удовлетворительные результаты по снижению агрессивного воздействия шлака на магнезиальную футеровку промежуточного ковша, и уменьшению явления затягивания оксидциркониевых стаканчиков тугоплавкой магнезиальной шпинелью.

7. Введение контроля технологических параметров, таких как отношение [Mn]:[Si] и содержание в металле углерода в автоматизированную систему МНЛЗ позволило выявлять степень риска появления брака по шлаковым включениям и краевым загрязнениям. Таким образом, отпала необходимость в полном осмотре всех заготовок на наличие этих дефектов, появилась возможность ограничиться выборочным контролем.

8. Выполненный комплекс работ по корректировке технологии непрерывной разливки стали позволил обеспечить стабильную работу МНЛЗ, удовлетворительное качество продукции и увеличение средней серийность с 10 до 39 плавок на один промежуточный ковш. Экономический эффект от выполненной работы в условиях кислородно-конвертерного цеха ОАО «ЧМК» составил 72,4 млн. рублей.

1. Смирнов, А.Н. Достижения в области создания оборудования сортовых МНЛЗ и основные направления развития на современном этапе / А.Н. Смирнов, Ю.В. Сусь // Металлург, спецвыпуск. 2004. - С. 5-8.

2. World Survey: Continuous Casting Machines for Steel. Zurich: Concast Standart. 1999.-201 p.

3. Процессы непрерывной разливки / А.Н. Смирнов, В.Л. Пелюшенко,

4. A.А. Минаев и др. Донецк: ДонНТУ, 2002. - 536 с.

5. Дюдкин, Д.А. Современная технология производства стали / Д.А. Дюдкин,

6. B.В. Кисиленко М.: Теплотехник, 2007. - 528 с.

7. Сайт в Интернете компании INTERSTOP www.stopinc.ch

8. Сайт в Интернете компании VESUVIUS www.vesuvius.com

9. Теория и практика непрерывного литья заготовок / А.Н. Смирнов, А .Я. Глазков, В.Л. Пилюшенко и др. Донецк: ДонГТУ, 2000. - 371 с.

10. Устройство для снижения вторичного окисления металла при его разливке открытой струей на сортовых МНЛЗ / А.В. Сарычев, Д.В. Юречко, С.Н. Ушаков и др. // Металлург. 2007. - № 1 - С. 45-47.

11. Паршин, B.M. Повышение эффективности процесса непрерывной разливки стали / В.М. Паршин // Международная конференция «Технологии и оборудование для внепечной обработки и непрерывной разливки стали», г. Москва. -2005.

12. Gabai, G. Continuous casting of steel. Some principles and practical notes / G. Gabai // STS s.r.l. -1993. 71 p.

13. Дефекты стальных слитков и проката: справочник / В.П. Правосудович,

14. B.П. Сокуренко, В.Н. Данченко и др. М.: Интермет Инжиниринг, 2006 - 382 с.

15. Дефекты стали: справочник/ С.М. Новокщенова, М.И. Виноград, Б.А. Клыпин и др. М.: Металлургия, 1984. - 200 с.

16. Атлас дефектов стали / пер. с нем. М.: Металлургия, 1979. - 128 с.

17. Дефекты в металлах: справочник-атлас / А.А. Ежов, Л.П. Герасимова М.: Русский университет, 2002. - 359 с.

18. Ботников, С.А. Современный атлас дефектов непрерывнолитой заготовки и причины возникновения прорывов кристаллизующейся корочки металла /

19. C.А. Ботников // Челябинск, 2008. 80 с.

20. Madias, J. Minimization of surface defects on bars and wire rod originated in billet casting / J. Madias, C. Genzano, L. Reda // 4th European Continuous Casting Conference. Great Britain. - 2002. - P. 821 - 829.

21. Металловедение и термическая обработка стали и чугуна: Справочник. Т.1 — Методы испытаний и исследования / под ред. А.Г. Рахштадта, Л.М. Капуткиной и др. М.: Интермет Инжиниринг, 2004. - 687 с.

22. Либерман, А.Л. Управление теплоотводом в кристаллизаторе при непрерывном литье заготовок / А.Л. Либерман // Технология металлов. 2005. — № 12 - С. 28-32.

23. Хорбах, У. Литье сортовых заготовок с высокой скоростью через кристаллизатор параболического профиля / У. Хорбах, И. Коккентидт, В. Юнг // МРТ. — 1998.-С. 42-51.

24. Макрушин А.А. Оптимизация рабочей полости кристаллизаторов МНЛЗ / А.А. Макрушин, В.Л. Данилов, С.В. Зарубин и др. // Международная конференция «Современные технологии и оборудование для внепечной обработки и непрерывной разливки стали». Москва. - 2006.

25. Jian, L. Operational Success of a 5-strand high speed CONVEX technology billet caster for SBQ steels at Shagang STEEL, CHINA / L. Jian, XU. Maoqing, S. Kohl // Presented at the SEAISI Singapore Conference. 2001.

26. Rischka, B. Special Bar Quality (SBQ) Production on High Productivity Billet Casters / B. Rischka, M. Rushforth, C. Tercelli // Continuous casting of Billets, 2-hd International Conf. Trinec (Czech rep.). 1997. - P. 15-32.

27. Сайт в Интернете компании Shinko Metal Products www.shinkometal.co.ip

28. Technical data of tubular mould / Shinko metal products Co., LTD. 2002.

29. Шапиро, A.B. Кристаллизаторы для отливки круглых заготовок / А.В. Шапиро // Материалы III Конгресса металлургов Урала. Челябинск. — 2008. С. 106-116.

30. Выбор конструкции МНЛЗ и оценка тепловой работы зоны кристаллизации / А.В. Шапиро, В.Б. Ганкин, А.С. Смоляков и др. // Сталь. 2008. — № 3 — С. 68-73.

31. Михайлов, Г.Г. Термодинамика раскисления сталид / Г.Г. Михайлов, Д.Я. Поволоцкий. -М.: Металлургия, 1993. 144 с.

32. Glitscher, W. Получение непрерывнолитых заготовок в смешанном производстве путем регулирования содержания кислорода / W. Glitscher // Новости черной металлургии за рубежом. — 2002. — № 1 — С. 54—55.

33. Clyne, T.W. Metall. Trans / T.W. Clyne and W. Kurz // A 12A, 1981. P. 965-971.

34. Wanqie, J. Solute redistribution and segregation in solidification processes / J. Wanqie // Science and Technology of Advanced Materials. 2001. - № 2 - P. 29-35.

35. Исаев, О.Б. Взаимосвязь химического состава стали и качества поверхности непрерывнолитых слябов / О.Б. Исаев, О.В. Носоченко, В.В. Кислица // Сталь. -2006.-№ 5-С. 36.

36. Кудрин, В.А. Теория и технология производства стали / В.А. Кудрин. М.: Мир, 2003.-528 с.

37. Григорян, В.А. Теоретические основы электросталеплавильных процессов / В.А.Григорян, JI.H. Белянчиков, А.Я. Стомахин. М.: Металлургия, 1987. -272 с.

38. Физико-химические основы раскисления стали / С. Герти, С. Кристофер и др. Свердловск - Москва: ОНТИ, 1935. - 185 с.

39. Hilty, D.C. Sobility of Oxygen in Liquid Iron Containing Silicon and Manganese / D.C. Hilty, W. Crofs. Trans. AIME. - 1950. - V. 188 - P. 425-436.

40. Влияние марганца на формирование продуктов раскисления железа алюминием и кремнием / Д.Я. Поволоцкий, В.Е. Рощин, В.Н.Дудоров и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. — 1972. № 2 - С. 56-60.

41. Hosoda, Н. Growth and Change of Deoxidation Products in Deoxidation with Silicon and Silicon Manganese in Liquid Iron / H. Hosoda, N. Sano, Y. Matsushita — Trans. Iron and Steel Institute of Japan. 1976. - V. 16 - P. 115-121.

42. Fisher, W.A. Die zwichen mangan-, silizium und sauerstoffhaltigen Elsenschmel-zen / W.A. Fisher, P.W. Bardenhouer. Arch. Eisenhuttenwesen. — 1968. - № 2 -P.559-570.

43. Carlier, К. On-line oxygen measurements during liquid steel processing using novel electro-chemical sensors / K. Carlier. Hereaus Electro-Nite. - 2000.

44. Внепечная обработка расплава порошковыми проволоками / Д.А. Дюдкин, С.Ю. Бать, С.Е. Гринберг и др. Донецк: ООО «Юго-Восток», 2002. - 296 с.

45. Внепечная обработка стали порошковой проволокой / А.Ф. Каблуковский, С.Д. Зинченко, А.Н. Никулин, A.M. Ламухин и др. М.: Металлургиздат, 2006. - 279 с.

46. Дюдкин, Д.А. Новые технологические решения при внепечной обработке расплавов порошковыми проволоками / Д.А. Дюдкин, В.П. Онищук, С.Ю. Бать // Сталь. 2002. -№ 8. С. 31-33.

47. Turkdogan, Е.Т. Fundamentals of Steelmaking / Е.Т. Turkdogan. London: The institute of materials, 1996.

48. Характеристика износа огнеупоров при разливке сталей, раскисленных кальцием / Я. Карья, X. Невапи, У. Хицуен и др. // Металлургический завод и технологи. 1994. - С. 24-28.

49. Малиночка, Я.Н. Сульфиды в сталях / Я.Н. Малиночка, Г.З. Ковальчук. -М.: Металлургия, 1988. 246 с.

50. Мчедлишвили, В.А. Роль марганца в устранении вредного влияния серы на качество стали / В.А. Мчедлишвили, Г.А. Любимова, A.M. Самарин. М.: Металлургиздат, 1960. — 53 с.

51. Протасов, А.В. Рациональный выбор оборудования для внепечной обработки стали в современном сталеплавильном цехе / А.В. Протасов, А.И. Майоров, И.В. Комолов // Черные металлы. 2006. - № 6 - С. 8-13.

52. Gred, S. Secondary Metallurgy. Fundamentals processes applications / S. Gred. — Dusseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 2002. 216 p.

53. Чигринов, М.Г Производство мелких непрерывнолитых заготовок / М.Г. Чигринов, A.M. Чигринов, М.Е. Пруцков. М.: «СП Интермет Инжиниринг», 1998.-126 с.

54. Освоение технологии непрерывной разливки открытой струей арматурных сталей 35ГС и 25Г2С / А.Л. Подкорытов, С.А. Ботников, И.С. Мурзин и др. // Сталь. 2006.- № 5 - С. 45-47.

55. Отчет ММ. Оценка уровня механических свойств и химсостава арматурной стали марок 35ГС и 25Г2С для плавок, прошедших через ОНРС/ Т.Л. Баева,

56. B.Б. Захаров, В.И. Антонов. Челябинск: Исследовательско-технологический центр ОАО «ЧМК», 2005.j

57. Springorum, D. Slag Atlas 2 Edithion / D. Springorum. Dusseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 1995, P. 616.

58. Михайлов, Г.Г. Термодинамические принципы оптимизации процессов раскисления стали и модифицирования неметаллических включений. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Челябинск, 1985 -Том 1 и 2.

59. Толстоуцкий, А.А. Анализ и оптимизация технологии выплавки и внепечно-го рафинирования стали с использованием обобщенной термодинамической модели сталеплавильных процессов: Диссертация канд. техн. наук. М., 2004 -189 с.

60. Морозенский Л.И., Митенев О.А., Крутьков В.К., // Сталь. 1965. - № 41. C. 312-317.

61. Рутес B.C., Лапотышкин Н.М., Генкин В.Я. и др. // Сталь. 1969. - № 7 -С. 606-610.

62. Ray, S. KR. Influence of Mn/S ratio and casting speed on off-corner cracking of billet / S KR Ray, К Patwari, A KR Ray // Steel Times International. 2006. - April. - P.20-22.

63. Wolf, M.M. Mould Oscillation Guidelines / M.M. Wolf // Steelmaking Conference Proceedings. 1991. - P. 51-71.

64. Taylor, C.R. Continuous Update / C.R. Taylor // Metallurgical Transaction.-1975.-V. 68-P. 471-473.

65. Сайт в Интернете компании EMmoulds www.coppermoulds.com

66. Касьян, Г.И. Отливка заготовок круглого и квадратного сечения на МНЛЗ в электросталеплавильном цехе / Г.И. Касьян // Электрометаллургия. — 2006. — № 5 С. 16-22.

67. Модернизация конструкции гильзовых кристаллизаторов / В.Б. Ганкин, Г.И. Николаев, И.Н. Шифрин и др. // Металлург. 2004. - № 12 - С. 51-55.

68. Разработка и освоение конструкции оборудования и технологии для непрерывного высокоскоростного литья круглых стальных заготовок / В.Б. Ганкин, Г.И. Николаев, Б. А. Сивак, А.С и др. // Черные металлы. — 2006. № 11 - С. 17— -19.

69. Аксельрод, Л.М. Механизм зарастания погружных стаканов при непрерывной разливке стали / Л.М. Аксельрод, В.М. Паршин и др. // Сталь. — 2007. — № 4 С. 30-33.

70. Способы повышения продолжительности работы МНЛЗ / М. Берти, Л. Питере, Э. Перрен и др. // Черные металлы. 2006. - № 5 - С. 21-26.

71. Улучшение разливаемости арматурной стали при применении оксидцирко-ниевых стаканов-дозаторов / С. А. Ботников, А.Г. Ряполов, А.Г. Браславский и др.//Сталь. 2008.-№ 2 - С. 25-27.

72. Топтыгин, A.M. Исследование физико-химических свойств шлаковых расплавов, разработка составов утепляюще-рафинирующих шлакообразующих смесей для промежуточного ковша и их внедрение в производство: Диссертация канд. техн. наук. М., 2007 - 137 с.

73. СПИСОК СОБСТВЕННЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

74. Освоение технологии непрерывной разливки открытой струей арматурных сталей 35ГС и 25Г2С / А.Л. Подкорытов, С.А. Ботников, И.С. Мурзин и др. // Сталь. 2006. - № 5 - С. 45-47.

75. Ботников, С.А. Влияние химического состава стали и технологических параметров непрерывной разливки на образование и развитие дефектов формы и макроструктуры заготовки / С.А. Ботников, И.С. Мурзин, А.Л. Подкорытов // Сталь. 2006. - № 5 - С. 35

76. Ботников, С.А. Изучение шпинельных отложений на циркониевых стаканах-дозаторах и способы улучшения разливаемости стали на сортовых МНЛЗ / С.А. Ботников, А.Г. Браславский, Г.Г. Михайлов // Сталь. 2007. - №5 - С. 34

77. Особенности технологии производства литых заготовок из низкоуглеродистой стали на сортовой МНЛЗ в условиях ОАО «ЧМК» / С.А. Ботников,I

78. Н.Н. Кузькина, И.С. Мурзин и др. // Металлург. 2007. - № 7 - С. 52-59.

79. Ботников, С.А. Выбор оптимального соотношения Mn.:[Si] для сталей, разливаемых на МНЛЗ открытым способом / С.А. Ботников // Современные проблемы электрометаллургии: сб. науч. тр. (часть 2) / под ред. В.Е. Рощина-Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. С. 90-95.

80. Улучшение разливаемости арматурной стали при применении оксидцирко-ниевых стаканов-дозаторов / С.А. Ботников, А.Г. Ряполов, А.Г. Браславский и др. // Сталь. 2008. - № 2 - С. 25-27.

81. Ботников, С.А. Разработка современного атласа дефектов непрерывнолитой заготовки / С.А. Ботников // Материалы III Конгресса металлургов Урала. — Челябинск, 2008. С. 22-24.

82. Автор благодарит за благожелательное отношение и помощь в выполнении работы кафедру физической химии ЮУрГУ.