Совершенствование технологии выплавки и внепечной обработки стали в ККЦ с вводом в эксплуатацию установки электродугового нагрева

Использование аргона в промежуточном ковше

Р.С.Тахаутдинов, С.Н.Ушаков, С.В.Горосткин и др.

Из данных табл. 2 следует, что вдувание аргона через полый стопор дополнительно увеличивает количество разлитого металла через один погружной стакан на 6-26% в зависимости от марки разливаемой стали. Снижение количества прокачек стопоров при разливке разных марок сталей составляет 34-47%.

Для снижения загрязнения металла неметаллическими включениями применяются перегородки промежуточных ковшей с продувкой аргоном.

В 2006 году продувочные перегородки устанавливались по обеим сторонам промежуточного ковша. В связи с этим оценка работы опытных промежуточных ковшей, оснащенных перегородками с обеих сторон, заключалась в исследовании макроструктуры темплетов и сравнении полученных данных с данными годового анализа за 2006 год в целом (рис. 3). В качестве основного показателя, характеризующего загрязнение металла неметаллическими включениями, взят балл развития дефекта «точечная неоднородность (ТН)».

Согласно данным на рис. 3 при оценке качества внутренней структуры темплетов после обработки металла аргоном средний балл дефекта «точеная неоднородность» составил 1, в то время как средний показатель дефекта «точеная неоднородность» за 2006 год составил 1,2. Кроме того, отсутствует доля темплетов с дефектом «точеная неоднородность» 2,5 балла и более, что относится к фактору, по которому металл подлежит отсортировке в пониженную сортность или брак.

По итогам 2006 года в ККЦ ОАО «ММК» в результате использования продувочных устройств различных конструкций в промежуточных ковшах во время непрерывной разливки стали было достигнуто снижение отсортировки слябов по дефекту «точечная неоднородность» на 0,0003%, по шлаковым включениям на 0,020%, выход брака слябов по грубым шлаковым включениям снизился на 0,0032%. Произошло увеличение выхода годного металла за счет снижения технологической обрези от «поясов» на 4 кг/т. Общий экономический эффект превысил 90 млн рублей.

УДК 621.74

Ю.А. Бодяев, И.М. Захаров, Д.Н. Чигасов, С.Н. Ушаков, С.В. Мещеров, М.В. Косарев

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫПЛАВКИ И ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В ККЦ С ВВОДОМ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО НАГРЕВА

Основными причинами проведения реконструкции и модернизации предприятий в современных условиях являются необходимость снижения энергоемкости продукции, повышение ее качества и соответственно конкурентоспособности на рынке. В последние годы модернизация сталеплавильного производства осуществлялась, в основном, за счет внедрения внепечной обработки стали на установках печь-ковш. Утвердившаяся в последнее десятилетие концепция рассматривает предназначение основных сталеплавильных агрегатов главным образом для выплавки полупродукта и получение готовой стали, с заданными характеристиками, на агрегатах внепечной обработки.

Работа ОАО «ММК» в условиях рыночных отношений и постоянно возрастающие требования потребителей к качеству готовой металлопродукции заставляют коренным образом пересматривать идеологию организации сталеплавильного производства. Одним из аспектов проводимой в ОАО «ММК» широкомасштабной реконструкции является, в частности, совершенствование кислородно-конвертерного производст-

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2007. № 2.------

ва. Руководством комбината было принято решение по строительству в ККЦ установки элек-тродугового нагрева стали (УЭНС). В июне 2006 года двухпозиционная установка фирмы VAI FUCHS производительностью 4,2 млн т была введена в эксплуатацию.

Установка состоит из следующих систем, узлов и групп оборудования:

- механизм подъема электродов;

- механизмы подъема крышек;

- водоохлаждаемые крышки ковша;

- устройства для измерения температуры и отбора проб;

- манипулятор для аварийной фурмы;

- стенд для наращивания и хранения электродов.

На УЭНС осуществляются следующие технологические операции:

- нагрев металла электрической дугой;

- продувка металла аргоном для усреднения химического состава и температуры металла по объему сталеразливочного ковша и десульфурация стали;

--------------------------------------------27

О 120

100 -

_о

а

>

fe

а

ф

(D

I-

(D

S

X

(D

X

(D

B0

60

40

20

y = 2,7386x - 0,4B16 R2 = 0,7507

10 20 30

Продолжительность нагрева, мин Изменение температуры металла при нагреве на УЭНС

40

Таблица 1

Результаты десульфурации при внепечной обработке стали с применением электронагрева на УЭНС

Техно- логия Марка стали Коли- чест- во плавок Пока- за- тель Расход на выпуске, кг Расход при внепечной обработке, кг Содержание серы, % % ^

СаО СаF2 AI СаО СаF2 AI АВК приход готов.

С использованием извести при внепечной обработке с электронагревом СтЗсп, СтЗпс, Ст2пс, Ст2сп, St37-2, А36-2 35 мин 1000 442 300 247 - 40 184 0,020 0,005 5

макс 2555 1262 800 2200 - 250 750 0,077 0,035 88,3

сред. 1B72 669 422 636 - 112 474 0,031 0,01B 3B,7

GBIO, 08пс, 08пс-ж, SAE1GG6, St12,St2 91 мин 996 425 300 119 101 40 423 0,014 0,005 4

макс 4482 1001 800 2012 317 250 1768 0,047 0,028 82,7

сред. 246B 624 5B1 715 350 132 701 0,027 0,019 2B,B

09Г2С, 15ХСНД, 10ХСНД 17Г1С 18 мин 400 550 300 298 - 130 200 0,013 0,006 17,4

макс 3062 730 500 1500 - 150 1145 0,029 0,019 72,7

сред. 2275 649 369 B63 - 143 394 0,020 0,011 42,5

Без присадки извести при внепечной обработке с электронагревом СтЗсп, СтЗпс, Ст2пс, Ст2сп, St37-2, А36-2 114 мин 990 330 300 - - - 335 0,011 0,006 3,7

макс 3162 997 600 - - - 966 0,033 0,029 67,8

сред. 22B4 654 403 - - - 533 0,024 0,017 2B,6

GBO, 08пс, 08пс-ж, SAE1GG6, St12,St2 129 мин 892 456 150 - - - 246 0,016 0,009 3,8

макс 4067 833 800 - - - 1162 0,028 0,025 60,8

сред. 2277 555 505 - - - 52B 0,022 0,019 16,2

09Г2С, 15ХСНД, 10ХСНД 17Г1С 61 мин 689 251 300 - - - 190 0,013 0,004 3,6

макс 2999 721 647 - - - 1909 0,033 0,027 80

сред. 2265 601 407 - - - 472 0,022 0,014 35,3

- измерение температуры и окисленности металла;

- отбор проб металла и шлака.

Введение в эксплуатацию УЭНС дополнительно к действующей установке печь-ковш позволило во время внепечной обработки проводить электродуговой подогрев металла практически всех плавок (до 90%). Оптимизация технологических процессов, протекающих при внепечной обработке с использованием электронагрева, повышает эффективность работы как самой установки, так и всего цеха.

Основными параметрами, определяющими работу УЭНС, являются:

- состав и количество (толщина слоя) шлака;

- скорость нагрева и интенсивность перемешивания;

- температура поступающего на обработку полупродукта.

Для поддержания оптимального количества шлака и регулирования его состава в ковше при обработке на УЭНС на агрегатах доводки стали (АДС-1 и АДС-2) выделили по бункеру-дозатору для извести. В случае необходимости известь присаживается в ковши во время обработки.

В соответствии с техническими характеристиками установки максимальная скорость нагрева металла на самой мощной, первой ступени - 4°С в минуту. Фактические результаты работы установки по нагреву показаны на рисунке.

Средняя продолжительность нагрева составляет 9,5 мин, что позволяет увеличить температуру металла в среднем на 25°С.

Место расположения установки в цехе позволяет начинать обработку плавок, выпущенных из конвертера № 2, на УЭНС в позиции «А» без перестановки ковша и после проведения электронагрева, отдавать их для дальнейшей обработки на другие агрегаты доводки. При перестановке ковшей с конвертерных сталевозов

2B

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2007. № 2.

0

0

Совершенствование технологии выплавки и внепечной обработки..

Ю.А.Бодяев, И.М.Захаров, Д.Н.Чигасов и др.

можно производить электронагрев металла на УЭНС на позиции «Б» как с любого конвертера, так и с других агрегатов доводки. Это позволяет гарантированно отдавать на МНЛЗ металл с заказанной температурой.

В данной работе рассмотрены такие вопросы, как увеличение эффективности десульфурации металла с использованием электронагрева и, как следствие, повышение его качества. С целью увеличения эффективности десульфурации металла известь во время доводки присаживалась в ковши на агрегатах доводки стали (АДС). Выполнен анализ 400 плавок, на которых проводилась десульфурация на установке электродугового нагрева. На всех плавках производилась присадка извести на выпуске в составе ТШС в среднем в количестве до 2,5 т.

Плавки были разбиты на 2 группы. В первую группу вошли плавки, обрабатываемые на АДС с отдачей в ковш порции извести и нагревом на УЭНС, во вторую - группу плавки с нагревом на УЭНС, но без присадки извести. Обрабатываемый металл был поделён по группам марок (низкоуглеродистые, углеродистые, низколегированные).

На низкоуглеродистом сортаменте (08Ю, 08пс, SAE1006) среднее содержание серы по приходу на внепечную обработку составляло 0,027%, после отдачи извести в количестве 715 кг (в среднем) и нагревом на УЭНС содержание серы снижалось до 0,019%. Степень десульфурации составила 28,8%. На аналогичном сортаменте без использования извести и последующего электронагрева содержание серы по приходу - 0,022%, в готовом - 0,019%. Степень десульфурации - 16,2%.

На группе углеродистых марок стали (Ст2сп, St37-2, А36-2) среднее содержание серы перед обработкой на УЭНС составляло 0,031%, после отдачи на извести в количестве 636 кг и проведения электронагрева - 0,018%.

Степень десульфурации составила 38,7%. Без отдачи извести и последующего нагрева соответственно 0,024 и 0,017%. Степень десульфурации - 28,6%.

На низколегированном сортаменте (09Г2С, 15ХСНД,

10ХСНД, 17Г1С) среднее содержание серы по приходу на вне-печную обработку составляло 0,020%. После проведения электронагрева с присадкой извести в количестве 863 кг содержание серы снижалось до 0,011%. Степень десульфурации - 42,5%.

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2007. № 2.

На аналогичном сортаменте без использования извести и последующем нагревом соответственно -0,022 и 0,014%. Степень десульфурации - 35,3%.

Подробные данные по работе представлены в табл. 1.

Выполнен анализ влияния технологии внепечной обработки с использованием электронагрева на макроструктуру металла. Проанализировано 57 плавок текущего производства марок типа 08Ю, на которых производилась оценка макроструктуры непрерывно-литых слябов. Для определения влияния электронагрева на макроструктуру металла плавки были разбиты на 3 группы. В первую группу вошли плавки, которые не подвергались электронагреву и обрабатывались на АДС, во вторую группу - плавки, которые обрабатывались на установке электронагрева стали, в третью группу выделили плавки, обработанные на УЭНС, на которых температура металла при выпуске из конвертера была не больше 1630°С. Как видно из полученных данных, снижение температуры металла на повалке в результате применения электронагрева в целом положительно влияет на качество металла. Средний балл точечной неоднородности снижается с 1,45 до 1,38. Средний суммарный расход по чистому алюминию составил 1302 кг против 1340 кг. Данные по работе представлены в табл. 2.

Наилучшие результаты достигаются в третьей группе, при выплавке которой выполнялись требования технологических инструкций по снижению температуры металла на выпуске. В этом случае балл точечной неоднородности составляет 1,25 при среднем расходе алюминия на плавку

Таблица 2

Результаты опытных плавок

Вариант технологии Коли- чест- во пла- вок Тпов УЭНС Расход алюминия на плавку ТН

Дли- тель- ность Наг- рев АТ Ст. де- суль- фу- рации АВ87АВ95 АВК AI чуш I

шт. °С мин мин °С % кг кг кг кг

Плавки без проведения электронагрева на УЭНС 32 1652 - - - 20,6 675 775 118 1340 1,45

Плавки, обработанные на УЭНС 25 1647 23 13 38 29,5 620 751 60 1302 1,39

Плавки, обработанные на УЭНС и с Тпов<1630°С 12 1622 27 19 66 31,5 657 741 - 1298 1,25

1298 кг. Также во второй и третьей группах отмечена более высокая степень десульфурации 29,5 и 31,5% против 20,6% в первой группе.

Введение в эксплуатацию в ККЦ, дополнительно к УПК, установки УЭНС обеспечило при внепечной обработке проведение электродугового подогрева металла практически всех плавок. Это позволило снизить температуру сливаемого из конвертера металла до 1630°С. Возможность заканчивать продувку с низкой температурой расплава позволила увеличить количество заваливаемого в конвертер металлолома на 20 т (с 95.. .105 до 115.125 т). С пуском УЭНС в 1,5 раза (с 18,5 до 12,1%) сократилось количество плавок, подвергаемых химическому нагреву. Применение элек-

тронагрева в целом положительно влияет на качество металла. Средний балл точечной неоднородности снижается с 1,45 до 1,39, а на плавках, сливаемых с температурой не более 1630°С, - до 1,25.

Выявлено, что при температуре металла на выпуске 1630°С продолжительность электронагрева составляет в среднем, 10 мин. При длительности внепечной обработки 30 мин обеспечивается удаление не менее 25% серы. Оптимальный суммарный расход извести в ковш, необходимой для проведения электронагрева и эффективного удаления серы, - 2,7-3,0 т.

Данная технология позволяет снизить затраты на производство конвертерной стали, повысить качество металла.

УДК 621.74

А.В. Сарычев, А.Б. Великий, В.В. Павлов, А.Х. Валиахметов, К.В. Казятин, Ю.В. Лукьянова

ОПЫТ ОСВОЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОКРЕМНИСТЫХ МАРОК СТАЛИ В ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОМ ЦЕХЕ ОАО «ММК»

Основной проблемой при производстве непрерывно-литой заготовки из металла с низким содержанием кремния (менее 0,03%) является его разливка на МНЛЗ, где вследствие большого содержания кислорода в металле (это отличительная черта «кипящего» металла) возникают порывы корочки заготовки, что приводит, как правило, к аварийной остановке МНЛЗ.

Поэтому основной задачей при разработке технологии производства непрерывно-литой заготовки из низкокремнистой стали является снижение содержания кислорода в ней.

В ОАО «ММК» эта задача осложнена отсутствием в ЭСПЦ вакууматора, обработка металла на котором является весьма распространенным мероприятием для снижения уровня содержания кислорода в стали, особенно за рубежом.

Исходя из отсутствия технологии вакуумирования металла, основным мероприятием по снижению уровня содержания кислорода в металле является его раскисление, то есть обработка материалами, имеющими большее сродство к кислороду. В условиях производства «кипящей» стали марки Св08А для сварочных электродов проблема глубокого раскисления металла усугубляется тем, что химический состав сталей по содержанию кремния (не более 0,03%),

30---------------------------------

марганца (0,35-0,50%), алюминия (не более 0,01%) не позволяет использовать в полном объеме рас-кислители на основе этих элементов.

С целью выбора оперативного критерия содержания кислорода был проведен анализ зависимости содержания кислорода в металле от его окисленности, определяемой на установке «печь-ковш» прибором «Се1ох». Результаты анализа (рис. 1) показали, что эта зависимость является значимой и окисленность металла может быть критерием содержания кислорода в металле.

По литературным данным содержание кислорода в спокойном металле составляет не более 0,01%. Таким образом, исходя из рис. 1, для по-

0.018

0 -I----1-----1-----1-----1-----1-----1-----1-----1-----1------

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Окисленность металла перед отдачей с установки "печь-ковш", ppm

Рис. 1. Зависимость содержания кислорода в темплетах от окисленности металла перед отдачей с установки «печь-ковш»

--------------------------Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2007. № 2.