Регион:

Непрерывная разливки стали

Непрерывная разливки стали

Хотя эффект повышенной реакционной способности некоторых видов сталей был открыт еще в 1940 году, по крайней мере, два десятилетия на это открытие никто не обращал внимания. И лишь в 60-х годах прошлого века вновь встал вопрос о необычайной реакционной активности некоторых сталей, то есть вновь исследователи подтвердили наличие эффекта, который был назван в честь первооткрывателя эффектом Санделина.

Что же произошло?

Дело в том, что в 60-х годах наметилось коренное изменение технологии получения стальной продукции - предложен способ непрерывной разливки стали.  Заметим, что данный способ был предложен советскими специалистами. Он привел к заметному удешевлению производства, что в условиях рыночной конкуренции заставило ведущие металлургические компании осуществить техническое перевооружение своих производств. Естественно,  что процесс этот длительный, и само перевооружение заняло в целом не один десяток лет.

Непрерывная разливка стали, разработанная в начале 60- х годов, стала реальной альтернативой существовавшим до нее методам, поскольку снимаются ограничения на производительность сталеплавильного оборудования, кроме того, можно получать слитки достаточно малого размера, размер ликвации в которых уже существенно меньше. Процесс непрерывной разливки стали вкратце можно описать следующим образом.

Таблица  5.2.  Химический  состав  углеродистых  качественных сталей (ГОСТ 1050-88).

Марка стали

C, %

Mn, %

Si, %

Cr, %, не более

05кп

≤ 0,06

≤ 0,40

≤ 0,03

≤ 0,10

08кп

0,05-0,12

0,25-0,50

≤ 0,03

0,10

08пс

0,05-0,11

0,35-0,65

0,05-0,17

0,10

08

0,05-0,12

0,35-0,65

0,17-0,37

0,10

10кп

0,07-0,14

0,25-0,50

≤ 0,07

0,15

10пс

0,07-0,14

0,35-0,65

0,07-0,17

0,15

10

0,07-0,14

0,35-0,65

0,17-0,37

0,15

11кп

0,05-0,12

0,30-0,50

≤ 0,06

0,15

15кп

0,12-0,19

0,25-0,50

≤ 0,07

0,25

15пс

0,12-0,19

0,35-0,65

0,05-0,17

0,25

15

0,12-0,19

0,35-0,65

0,17-0,37

0,25

15кп

0,12-0,20

0,30-0,50

0,17-0,37

0,15

20кп

0,17-0,24

0,25-0,50

0,17-0,37

0,25

20пс

0,17-0,24

0,35-0,65

0,17-0,37

0,25

20

0,17-0,24

0,50-0,80

0,17-0,37

0,25

25

0,22-0,30

0,50-0,80

0,17-0,37

0,25

30

0,27-0,35

0,50-0,80

0,17-0,37

0,25

35

0,32-0,40

0,50-0,80

0,17-0,37

0,25

40

0,37-0,45

0,50-0,80

0,17-0,37

0,25

45

0,42-0,50

0,50-0,80

0,17-0,37

0,25

50

0,47-0,55

0,50-0,80

0,17-0,37

0,25

55

0,52-0,60

0,50-0,80

0,17-0,37

0,25

58 (55пс)

0,55-0,63

≤ 0,20

0,10-0,30

0,15

60

0,57-0,65

0,50-0,80

0,17-0,37

0,25

Таблица 5.3. Механические свойства проката из углеродистой качественной стали по ГОСТ 1050-88 диаметром (толщиной) не более 80 мм

Марка стали

Не менее

1

2

3

4

08

196

320

33

60

10

205

330

31

55

15

225

370

27

55

20

245

410

25

55

25

275

450

23

50

30

295

490

21

50

35

315

530

20

45

40

335

570

19

45

45

355

600

16

40

45

375

630

14

40

55

380

650

13

35

58 (55пс)

315

600

12

28

60

400

680

12

35

Примечания:

  1. Предел текучести σ, Н/мм2
  2. Временное сопротивление разрыву, Н/мм2.
  3. Относительное удлинение, %.
  4. Относительное сужение, %.

Жидкий металл выливается в промежуточное разливочное устройство, нижняячасть которой соединенас кристаллизатором. Кристаллизатор (рис. № 5.6) представляет из себя вертикально расположенную медную  прямоугольную трубу (как имеющую наибольшую теплопроводность), охлаждаемую водой. В начале разливки дно у кристаллизатора заткнуто “затравкой”, представляющей из себя металлическую штангу со съемной головкой, в которой предусмотрен паз типа “ласточкин хвост”. Попавший металл затвердевает внутри кристаллизатора и вытягивается за ласточкин хвост из него. В то же время слиток застыл еще не полностью, поэтому его можно изогнуть и перевести в горизонтальное состояние. Непрерывную полосу режут на мерные куски и отправляют на дальнейшую переработку. Схематически процесс непрерывной разливки стали изображен на рис. 5.7.

Кристаллизатор для отливки непрерывных плоских слитков

Рис. 5.6. Структура составного тонкостенного кристаллизатора для отливки непрерывных плоских слитков: 1 – стальная пластина; 2 – медная пластина; 3,4 – коллекторы воды.

Быстрое затвердевание слитка непрерывной разливки вследствие его малой толщины и повышенной скорости охлаждения ведет к получению металла с более мелкой кристаллической структурой и менее развитой химической неоднородностью. Слитки непрерывной разливки имеют также более чистую поверхность по сравнению со слитками, полученными разливкой в изложницы. За счет экономии металла (отсутствие усадочной раковины), огнеупоров и отказа от ряда дорогостоящего оборудования получаемая сталь оказывается заметно более дешевой, слитки более пригодны к дальнейшему переделу, процесс уже не накладывает ограничений на размер технологического металлургического оборудования.

Внедрение непрерывной разливки стали началось, как уже говорилось, в шестидесятых годах прошлого столетия. При этом, если в шестидесятом году на установках непрерывной разливки во всем мире было разлито 1,6 млн тонн стали, то в 1968 г. - уже 37,7 млн тонн (то есть почти в 25 раз больше, хотя от общего производства стали это были лишь проценты).

Технология непрерывной разливки стали

 Рис. 5.7. Возможности метода непрерывной разливки стали.

 

Особенно впечатляют успехи капиталистических стран. Например, в ФРГ рост доли стали непрерывной разливки вырос с 7,3% в 1969 г. до 38% в 1978 г. Характер изменения доли стали, полученной по новому методу в последующий период для некоторых других европейских стран, хорошо виден из рис. № 5.8, где приведены данные по изменению доли стали, полученной способом непрерывной разливки - с 1976 г по 1988 г. доля этой стали у большинства стран приблизилась к 100%. Обратим при этом внимание на то, что доля стали, производимой непрерывным методом, в Советском Союзе изменилась очень мало - всего на несколько процентов. Этот факт наглядно говорит об ущербном способе ведения социалистического хозяйства.

Почему же проблема эффекта Санделина при непрерывной разливке встала так остро? Дело в том, что способом непрерывной разливки можно разливать только т.н. “успокоенные” или “частично успокоенные” стали. Сталь, полученную мартеновским способом и содержащую большое количество растворенного кислорода, надо “успокоить”. Для этого в расплав необходимо добавить некоторое количество раскислителя (марганца, титана, алюминия, кремния), причем используются, в основном, первый и два последних. Выбор раскислителя определяется не только техническими (прочностными и ударными) свойствами материала, но и экономическими факторами также. Поскольку точно угадать количество раскислителя невозможно, количество оставшегося в стали кремния и алюминия “гуляет” в некоторых пределах.

Темпы перехода различных стран на непрерывную разливку стали

Рис. 5.8. Темпы перехода различных стран на непрерывную разливку стали.

Использование алюминия в раскисленной стали приводит к улучшенным характеристикам на удар, если проведено тщательное удаление нитрида алюминия. Раскисленный кремнием материал, наоборот, имеет более хорошие характеристики на растяжение.

С точки зрения экономики - здесь наблюдается полное преимущество кремния. С его помощью можно просто и недорого увеличить прочность на растяжение и предел текучести при растяжении. При применении кремния в качестве раскислителя можно использовать более дешевую облицовку разливочного оборудования, поскольку вынос кремния из футеровки по сравнению с имеющимся в стали незначителен. Наоборот, при раскислении алюминием необходимо обращать внимание на качество футеровки и на количество кремния, из нее вымываемого.

Контроль качества раскисления алюминием является более критичным с точки зрения контроля, кроме того, раскисленная продукция без кремния должна иметь сечение не менее 140 кв. мм, в то время как при раскислении кремнием такие ограничения не действуют. Поэтому тонкостенная продукция изготавливается исключительно с использованием кремния в качестве раскислителя. Более толстые заготовки могут быть раскислены или алюминием, или кремнием. Наконец, еще одно преимущество раскисленных кремнием материалов состоит в том, что их поверхность не требует поверхностной обработки.

Классификация стали по степени раскисления примерно одинакова как для России, так и для Западных государств - имеется три категории стали по степени раскисления:

  • кипящие стали - менее 0,03% кремния (в России менее 0,07%);
  • полуспокойные стали - от 0,03 до 0,11% кремния (в России от 0,07 до 0,17%);
  • спокойные (полностью раскисленные) стали. В России интервал от 0,17 до 0,37% кремния, в Западных странах - от 0,2 до 0,6% кремния.

Поскольку раскисление кремнием - процесс более дешевый, качество материала выше, технические характеристики выше и количество дефектов меньше, раскисление кремнием является преобладающим.

Проблема цинкования сталей

Для России в связи с переходом основной части металлургической отрасли на непрерывную разливку стали проблема является более острой, чем для стран Западной Европы и США. Не секрет, что производство низкоуглеродистой стали ориентировано на экспорт. Благодаря тому, что основные поставщики стали перешли на непрерывную разливку, то есть производительность труда приблизилась к таковой для стран Европы, но сырье и труд рабочих значительно более дешевы, в целом себестоимость российского металла и качество позволяют конкурировать с западными производителями на рынке. При этом, поскольку западные покупатели более осведомлены о существовании проблемы пика Санделина, они стремятся покупать стали с определенным содержанием кремния и фосфора в ней. Нам же остается то, что осталось. Таким образом, кому вершки, а кому корешки.

Поскольку основная задача цехов цинкования нашей страны – это цинкование давальческой продукции, то приходится цинковать то, что дают поставщики этой продукции, как правило, это мелкие и средние, очень редко достаточно крупные фирмы. Лишь в последнее время появились сообщения о том, что ставятся ванны (в основном, семиметровые) под цинкование собственной продукции. Мелкие и средние фирмы, как правило, оцинковывают не более 50 тонн продукции в месяц. Оптовые поставки трубной продукции и металлопроката в такие фирмы невозможны, эти фирмы покупают продукцию не у изготовителя продукции, а у дилеров. Таким образом, связь между изготовителем и потребителем отсутствует. Дилеры вообще не знают о существовании сталей Санделина. Поэтому вероятность того, что мелкая и средняя фирма купит металл с содержанием кремния в пике Санделина, для России весьма велика. Отсюда и постоянное с годами увеличение удельного расхода цинка на тонну продукции. Но стоит только поставить перед производителем требование продажи стали с требуемым содержанием кремния, получаются нормальные результаты в части удельного расхода цинка.

В заключение раздела приведем еще одно требование сегодняшнего дня. По мере того, как развивается технология строительства, требуются все более и более прочные, а также морозостойкие стали. Это стали с повышенным содержанием кремния (0,5-0,6%), что при цинковании дает толщину покрытия на них до 400 мкм и более. Сейчас накоплен лишь отрицательный опыт цинкования таких сталей, поскольку повышенная толщина покрытия приводит к его повышенной хрупкости. На Западе такая задача встала на несколько десятилетий раньше, поэтому и предложения по ее решению появились именно на Западе.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments