CC BY
57
Писчаскина Алена Викторовна - ассистент кафедры МЧМ, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: [email protected]
Абдрахманов Эмиль Илдарович - студент кафедры МЧМ, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: abdrakhmanov [email protected]
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
CONVERGENCE OF STEEL PRODUCTION TECHNOLOGIES IN OXYGEN CONVERTER AND ELECTRIC ARC FURNACE
Bigeev Vakhit Abdrashitovich - D.Sc. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519) 29-85-59. E-mail: v.bigeev! 1 @yandex.ru
Kolesnikov Yury Alekseevich - Ph.D. (Eng.), Assistant Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519) 29-85-73. E-mail: [email protected]
Fedyanin Artem Nikolaevich - Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519) 2985-73. E-mail: [email protected]
Potapova Marina Vasilyevna - Ph.D. (Eng.), Assistant Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: marina [email protected]
Pischaskina Alyona Viktorovna - Teaching Assistant, Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: [email protected]
Abdrakhmanov Emil Ildarovich -Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: abdrakhmanov [email protected]
Abstract. The ability to install the unit Conarc, representing a combination of converter and electric arc furnace instead of the existing double-bath unit in a EAF plant, OJSC "MMK" is assessed in the paper.
Keywords: unit Conarc, oxygen converter, EAF.
УДК 669.184.244 Чангджианг Динг, Сонглин Ду
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА НА ДСП-110 В УСЛОВИЯХ ПРЕДПРИЯТИЯ «МАСТИЛЛ» (КИТАЙ)*
Аннотация. В статье кратко описаны характеристики оборудования и технологии выплавки стали на ДСП-110 в условиях предприятия «Мастилл» (Китай). Технология была усовершенствована с целью повышения производительности оборудования. Несмотря на изменение технологии, производственный процесс остается стабильным, качество - контролируемым. Содержание элементов в металле обеспечивается в узком диапазоне: колебание концентрации углерода составляет ±0,01%, содержание таких вредных примесей, как сера и фосфор контролируется в пределах 0,003 и 0,010% соответственно. Общее содержание кислорода в металле удерживается ниже 15-10"6. Качество поверхности непрерывнолитой заготовки составляет 99,5%. Производственная практика показывает, что качество продукции достигло высокого уровня.
Ключевые слова: электросталеплавильный процесс, внедрение технологии, качество продукта, эффект контроля.
Введение
Компания «Специальные стали Мастилл» была основана в двенадцатую пятилетку (2011-2015 гг.). Она лидирует по производству рельсовых сталей, включая быстрорежущие, колесные и осевые. Технологии и оборудование для их производства были за-
*Перевод Потаповой М.В. © Чангджианг Динг, Сонглин Ду, 2015
имствованы из-за рубежа. Основное оборудование для линии непрерывной разливки было разработано и установлено несколькими компаниями: высокомощная 110-тонная электродуговая печь была поставлена компанией SMS CONCAST; два агрегата «ковш-печь» и вакууматор типа RH (каждый вместимостью 120 тонн) устанавливались преимущественно компанией SMS MEVAC; МНЛЗ для отливки заготовок круглого сечения диаметром 300-600 мм была разработана SMS DEMAG. Линия получения непрерывнолитой заго-
товки была запущена в октябре 2011 года и к настоящему моменту достигла эффективного, бесперебойного производства благодаря максимальному использованию возможностей оборудования, инновациям процесса проектирования, оптимизации производственного процесса.
1. Характеристики процесса и оборудования
Процесс состоит из следующих этапов:
- выплавка полупродукта в 110-тонной высокомощной ДСП;
- обработка металла на 120-тонной установке «ковш-печь»;
- вакуумирование на КН-вакууматере вместимостью 120 т;
- разливка стали на МНЛЗ.
Основные характеристики процесса выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки представлены ниже.
Характеристики поучения полупродукта в ДСП: уникальная система электропитания, технология подачи жидкого чугуна, когерентные кислородные фурмы и пушки-инжекторы для распыления углерода, встроенные в водоохлаждаемые стены, технология вспенивания шлака и операции под флюсом, работа на «болоте» благодаря эркерному выпуску.
Характеристики обработки металла на установке «ковш-печь»: функция нагрева, точный контроль температуры и регулирование химического состава расплава; обеспечение однородности стали по температуре и химсоставу посредством продувки металла аргоном; повышение качества металла снижением содержания и изменением формы неметаллических включений; гибкая синхронизация работы ДСП и МНЛЗ и т.д.
Характеристики процесса вакуумирования металла на установке циркуляционного типа (ЯН): высокая способность дегазации и удаления включений благодаря быстрому достижению глубокого вакуума, микролегирование, обеспечение однородности и чистоты металла с помощью точной регулировки струи аргона и т.д.
Характеристики процесса непрерывной разливки: использование системы автоматического контроля, большая вместимость промежуточного ковша, технология трехточечного выпрямления, трехстадий-ное электромагнитное перемешивание и т.д.
2. Расширение сортамента продукции
и контроль качества
2.1. Расширение сортамента выпускаемых марок стали
К концу 2013 года компания освоила производство более чем 100 специальных марок сталей, таких
как легированные конструкционные стали, подшипниковые стали, рессорно-пружинные, колесные, осевые стали, высококлассные холодноштампованные стали, незакаленные отпущенные стали, канатные стали, валковые стали, стали для механических и электрических роторов, тяжелые отливки и поковки, которые широко используются в национальных отраслях, таких как железнодорожная, энергетическая, машиностроительная, нефтегазовая, химическая, металлургическая, авиационная, кораблестроение, архитектура и т.д.
2.2. Контроль качества 2.2.1. Контроль химического состава
В соответствии с требованиями к химическому составу стали технология обеспечивает преимущества для регулирования содержания элементов в ДСП и установке «Печь-Ковш» путем рассмотрения качественного соотношения элементов расплавленной стали в системе показателей оценки эффективности; получение необходимого содержания элемента требует высокой точности взвешивания легирующего компонента согласно «трем шагам контроля химического состава металла» - достижению целей, микрорегулировке и точной настройке.
Содержание элементов в металле контролировалось в узком диапазоне для обеспечения стабильных свойств стали: колебания концентрации углерода составляют ±0,01%, марганца и кремния - ±0,02%. Колебания содержания углерода в продукте представлены на рис. 1. Требуемое содержание углерода - 0,5%.
Номер плавки Рис. 1. Колебания содержания углерода в продукте
Фосфор и сера являются вредными примесями для большинства марок сталей. Их необходимо удерживать на низком уровне [1].
Изменение содержания фосфора в процессе выплавки стали в ДСП представлено на рис. 2.
Среднее содержание фосфора в металле на выпуске составляет 0,006%, при непрерывной разливке стали - менее 0,010%. Основные контрольные операции включают: использование 40-60% жидкого чугуна в завалку в ДСП, вспенивание шлака, имеющего высокую основность и окисленность, повышение де-фосфорирующей способности шлака при использова-
нии всех преимуществ относительно низких температур периода плавления и окислительного периода [2,3]. Для сталей с ультранизким содержанием фосфора его концентрация на выпуске из ДСП может стабильно обеспечиваться ниже 0,004%, и в готовом продукте содержание фосфора не превысит 0,007%.
Как показано на рис. 3, рафинировочный шлак обладает хорошей десульфурирующей способностью, содержание серы может стабильно поддерживаться в пределах 0,006-0,008% в готовом продукте. Основные контрольные операции включают: наведение шлака соответствующего состава согласно требованиям для производства различных марок стали, определяющим количество шлака, жесткий контроль состава шлака во время обработки, продувку аргоном [4,5]. Изменение содержания серы в металле в течение всего производственного цикла представлено на рис. 3.
Изменение содержания кислорода в стали по периодам выплавки, внепечной обработке и разливке представлено на рис. 4.
0,0095
0,0085
^ 0,0075
3
0,0065
Содержание кислорода, азота и водорода в стали - важный показатель ее чистоты и качества.
Статистически общее содержание кислорода в непрерывнолитой заготовке может не превышать 15-10"6 ррт, минимум может достигать 8-10"6 ррт. Низкое содержание кислорода в металле обычно обеспечивается следующими технологическими операциями: подача в шихту 40-60% жидкого чугуна; работа на «болоте»; раскисление стали алюминием на выпуске; присутствие в печи-ковше низкоокисленно-го шлака и присадки алюминия и карбида кальция (основность шлака следует поддерживать более чем 3,5, содержание AL2O3=20-28%, (Ре0+Ми0)<0,8%); глубокое раскисление стали в вакуумторе циркуляционного типа; защита струи металла во время разливки для предотвращения вторичного окисления.
Изменение содержания азота в металле на различных стадиях представлено на рис. 5.
0,0055
В печи После АКП После МНЛЗ
вакуумирования
Рис. 2. Изменение содержания фосфора в процессе выплавки стали в ДСП
0,007
0,006
а? 0,005
0,004
0,003
В печи После АКП После вакуумирования
Рис. 3. Изменение содержания серы в металле
МНЛЗ
Раздел 4
20 18 16 : 14 12 10 8
У
80 70 60 50 40 30 20 10
Г
/
Л
Рис. 4. Изменение содержания кислорода в стали
л®
г
Рис. 5. Изменение содержания азота в металле на различных стадиях производства
Среднее содержание азота на выпуске из ДСП составляет 46-10-6 ррт, после обработки металла на установке «Печь-ковш» - 65-10-6 ррт, после дегазации в вакууматоре циркуляционного типа - 40•Ю-6 ррт и в непрерывнолитой заготовке - 42-10-6 ррт.
Частотное распределение встречающихся значений содержания водорода в металле представлено на рис. 6. Среднее содержание водорода после вакуу-мирования составляет 0,6-10-6 ррт. Начальное содержание водорода в стали может быть снижено при использовании ферросплавов и шлакообразующих материалов, подвергающихся предварительной сушке. При вакуумировании степень удаления водорода может достигать 80%.
0.7
0 8
0 3
[Н] (ю-9)
Рис. 6. Частотное распределение значений содержания водорода в металле
0
2.2.2. Контроль макроструктуры и неметаллических включений непрерывнолитой заготовки
Благодаря контролю концентрации кислорода в стали содержание включений класса А, В и D в стали ниже 1,0 каждого. Уровень качества макроструктуры непрерывнолитой заготовки составляет 99,5%.
Внутреннее качество непрерывнолитой заготовки было улучшено благодаря низкому перегреву металла и постоянному контролю скорости разливки. Осевая пористость заготовки ниже 1,5, общая пористость - ниже 1,0, точечная сегрегация - ниже 1,0.
Выводы
С тех пор, как компания «Специальные стали Мастилл» начала свою деятельность, возможности оборудования каждого передела были реализованы на полную мощность. Процесс проектирования и производственный процесс продолжают оптимизироваться и, как результат, формируется система контроля каче-
ства через активное освоение инноваций и современной практики металлургического производства.
Список литературы
1. Jiang Guochang. Purity Steel and Secondary Refining Technology [M]. The first edition. Shanghai: the Science and Technology Press in Shanghai,1996.
2. Zhai Baiquing Xu Taian. Analysis Reinforced Dephosphorization During Oxidizing Periodic Electric Arc Furnace [J]. Cfhi Technology, 2007 (01).
3. Xu Shizheng. Electric Furnace Steelmaking. Shenyang: The Northeast Industrial University Press. 1993.
4. Chen Yuefeng, Wang Yu. Effects of Ingredient of Refining Slag on Steel-Slag Sulpher Partition Ratio [J]. Special Steel. 2007.04.
5. Tao Xitao, XuZHICHENG. Research and Practice of White Foam Slag Fast Making Technology in LF [J]. Shandong Metallurgy, 2008.08.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
110T UHP EAF PROCESSES TECHNOLOGY INTEGRATION AND QUALITY CONTROL IN MASTEEL
Abstract. The equipment and process characteristics of 110t UHP EAF in masteel are described briefly in this paper. According to the component and product quality requirements, process design has been improved to make full use of equipment capacity. Trough the integration of the process technology, production process is stable, the quality is controllable. The elements in the steel can be controlled within a narrow range, such as carbon content fluctuation is in ±0,01 %. Harmful elements sulfur and phosphorus control within 0,003 % and 0,010 % respectively; Total oxygen content in steel stability controlled under 15T0"6 ppm; The qualification rate of casting blank macrostructure is as high as 99,5 %; Production practice shows that the product quality has reached the high level.
Keywords: EAF process, technology integration, quality of products, control effect.
