Снижение содержания водорода при вакуумировании трубной стали на установке циркуляционного типа в ККЦ ОАО «ММК»

Список литературы

1. Металлургия чугуна: учебник для вузов / Е.Ф. Вегман, Б.Н. Же-ребин, А.Н. Похвиснев и др.; под ред. Ю.С. Юсфина. 3-е изд., перераб. и доп. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. 774 с.

2. Колесников Ю.А. Расчет расхода лома на плавку стали в конвертере с использованием электронных таблиц // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. трудов / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. Вып. 6. С. 34 - 39.

3. Современные возможности развития расчетов плавки стали на персональных компьютерах / В.Н. Селиванов, Ю.А. Колесников, Б.А. Буданов и др. // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. трудов / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2003. Вып. 3. С. 51-58.

УДК 669.18.046.552.3-982

Д.В. Аланкин, В.Н. Селиванов, Б.А. Буданов

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

СНИЖЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВОДОРОДА ПРИ ВАКУУМИРОВАНИИ ТРУБНОЙ СТАЛИ НА УСТАНОВКЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА В ККЦ ОАО «ММК»

В последнее время трубной промышленностью выдвигаются все более жесткие требования по содержанию газов в сталях, особенно водорода. Основными источниками поступления водорода в сталь являются окружающая атмосфера и вводимые ферросплавы, наиболее эффективный способ снижения концентрации водорода в стали - вакуумная дегазация.

В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» в 2010-2011 гг. с целью определения оптимальной длительности вакуумной дегазации были проведены три серии плавок трубного металла класса прочности К52 - К60 с различной продолжительностью вакуумиро-вания. Содержание водорода в металле этого сортамента перед

© Апанкин Д.В., Селиванов В.Н., Буданов Б.А., 2011

отдачей на МНЛЗ должно составлять не более 2 ppm. При проведении опытов содержание водорода в металле определялось с помощью системы "Hydris" непосредственно перед вакуумированием и сразу после вакуумной дегазации. Обобщенные результаты первичной обработки данных о снижении содержания водорода при вакуу-мировании 200 опытных плавок на установке циркуляционного типа №2 в ККЦ ОАО «ММК» приведены в таблице.

Для определения совместного влияния различных факторов на удаление водорода был проведен регрессионный анализ полученных данных в среде электронных таблиц Excel. Была проанализирована зависимость снижения содержания водорода от таких параметров, как температура металла перед вакуумированием и после него, продолжительность вакуумирования, расход аргона, подаваемого во всасывающий патрубок, начальное содержание водорода в металле, температура пара, остаточное разрежение в вакуум-камере.

В процессе работы установлено, что наиболее значимыми факторами, определяющими снижение количества водорода и его содержание в металле после вакуумирования, являются его исходное содержание, продолжительность вакуумирования и расход аргона во всасывающий патрубок.

Технологические параметры вакуумирования трубного металла

марок К52-К60

Параметр Разме р-ность Значения

минимум максимум среднее

Расход аргона м3/ч 72,2 126,9 112,1

Длительность вакуумирования мин 10 26 16,1

Разрежение мм рт. ст. 0,5 12 2,5

Температура металла в ковше до вакуумирования ос 1542 1627 1580

Температура металла в ковше после вакуумирования 0С 1519 1603 1555

Содержание водорода до вакуумирования PPm 1,7 6,2 4,2

Содержание водорода после вакуумирования PPm 0,9 3,7 1,8

Снижение содержания водорода в металле ppm 0,1 5,3 2,4

В результате анализа массива из 200 опытных плавок было выделено три группы плавок с различной продолжительностью вакуумной обработки.

В первой группе из 54 плавок с продолжительностью вакууми-рования от 10 до 11 мин, при среднем содержании водорода до ва-куумирования 3,7 ррт и после вакуумирования 2,7 ррт, количество удаленного водорода составило в среднем 0,9 ррт.

Во второй группе из 67 плавок с продолжительностью вакуумирования более 10 и менее 16 мин, при среднем содержании водорода до вакуумирования 4,4 ррт и после вакуумирования 1,6 ррт, количество удаленного водорода составило в среднем 2,8 ррт.

В третьей группе из 79 плавок с продолжительностью вакуумирования от 16 до 26 мин при среднем содержании водорода до вакуумирования 4,5 ррт и после вакуумирования 1,4 ррт, количество удаленного водорода составило в среднем 3 ррт.

Полученная зависимость для этих трех групп плавок пред-ставлена на рис. 1.

1 2 3 4 5 6 7

Содержание водорода в металле до вакуумирования, ррт

Рис.1. Зависимость снижения содержания водорода в металле от его начального содержания и длительности вакуумирования: 0 - время вакуумирования 10-11 мин; • - время вакуумирования 12-16 мин и о - время вакуумирования 17-26 мин

При анализе плавок с наименьшей продолжительностью ва-куумирования в течение 10-11 мин (1-я группа) была выявлена наиболее слабая (с доверительной вероятностью 0,45) зависимость влияния исходного содержания водорода, продолжительности ва-куумирования, остаточного разрежения в вакуумной камере и расхода аргона во всасывающий патрубок на снижение количества водорода, тогда как на плавках с продолжительностью вакуумирования 12-16 мин (2-я группа) зависимость более четкая с вероятностью 0,84, а с продолжительностью вакуумирования 17-26 мин (3-я группа) - 93%. Из этого следует, что при увеличении длительности вакуумирования до 20-25 мин можно говорить о возможности корректного прогнозирования снижения содержания водорода в металле.

В зависимости от длительности обработки выявлена разная степень удаления водорода при вакуумировании стали, представленная на рис.2.

70

60

50

40

30

20

О

10

Продолжительность вакуумирования, мин

Рис.2. Зависимость степени удаления водорода от длительности вакуумирования

0

Ниже представлены зависимости влияния исходного содержания водорода, продолжительности вакуумирования и расхода аргона во всасывающий патрубок на количество удаленного водорода. Уравнение зависимости количества удаленного водорода от его начального содержания и величина достоверности аппроксимации

А [Я ] 1,202Янач - 2,6772; г2 = 0,7145 ,

где Л[И] - количество удаленного водорода, ррт;

[Н]мач - содержание водорода в металле перед вакуумной обработкой, ррт.

Уравнение зависимости количества удаленного водорода от длительности вакуумирования и величина достоверности аппроксимации

Д[Я] -0,0188т2 + 0,807т-5,3638 ;г2 = 0,527, (2) гдег - длительностьвакуумирования, мин.

Уравнение зависимости количества удаленного водорода от интенсивности расхода аргона и величина достоверности аппроксимации

Д[Я] 4,0409дЛг +102,52; г2 = 0,2544,

где @Аг - интенсивность подачи аргона во всасывающий патрубок, м3/ч.

Для определения совместного влияния вышеперечисленных параметров было составлено регрессионное уравнение

Д[Я] 0,9§=1[Я]нач + 0,094т + 0,0110Аг -4,497; г2 = 0,856.

Результаты расчетов по этому уравнению хорошо согласуются сданными опытов (рис. 3).

01

5 I

Ю

га Ч о

О

ч о ю

6

о о

о о От о п Т3?< &о

о ООО ж? о

¿Л Уо о о П О [о о

о

Рис.

0

0 1 2 3 4 5 6

Фактическое количество удаленного водорода, ррт

3. Сопоставление результатов по уравнению (4) с данными опытов

6

5

4

3

2

В результате проведенного статистического анализа удалось установить, что количество удаляемого водорода на 88% определяется начальным содержанием водорода в металле, продолжительностью вакуумирования, расходом аргона во всасывающий патрубок. Полученное уравнение регрессии позволяет со статической погрешностью 0,32 ррт прогнозировать количество удаленного водорода и находить оптимальные параметры обработки по его исходному содержанию в металле.

УДК 621.746.5.047:669.14

В.В. Мошкунов, A.M. Столяров, A.C. Казаков

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

МЯГКОЕ ОБЖАТИЕ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ СЛЯБОВ ТОЛЩИНОЙ 300 мм В ККЦ ОАО «ММК»

Для обеспечения прокатного стана «5000» высококачественной непрерывнолитой заготовкой разливка трубной стали в кислородно-конвертерном цехе ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» производится на одноручьевой криволинейной МНЛЗ с вертикальным участком производства фирмы «SMS Demag». Высокое качество слябов обеспечивается применением технологии мягкого обжатия отливаемых заготовок. Такая технология позволяет увеличить плотность осевой части сляба и уменьшить зональную химическую неоднородность металла. Мягкое обжатие осуществляется в нескольких сегментах, каждый из которых имеет протяженность около 2,5 м. По рекомендациям фирмы-изготовителя оборудования наиболее предпочтительным является обжатие сляба в двух смежных сегментах на заключительной стадии процесса затвердевания металла. При этом существенное значение имеет место приложения внешнего обжатия относительно длины лунки жидкого металла. Длина лунки жидкого металла рассчитывается автоматически динамической моделью вторичного охлаждения заготовки.

В работе представлены результаты воздействия обжатия заготовки в разных сегментах МНЛЗ на качество макроструктуры

© Мошкунов В.В., Столяров A.M., Казаков A.C., 2011