Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и внедрение технологий выплавки и внепечной обработки рельсовой электростали Бойков, Дмитрий Владимирович

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Бойков, Дмитрий Владимирович. Разработка и внедрение технологий выплавки и внепечной обработки рельсовой электростали : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.02 / Бойков Дмитрий Владимирович; [Место защиты: Сиб. гос. индустр. ун-т].- Новокузнецк, 2013.- 148 с.: ил. РГБ ОД, 61 14-5/1237

Введение к работе

Актуальность работы.

Выплавка рельсовой стали в дуговых электросталеплавильных печах с проведением внепечной обработки и разливки на машинах непрерывного литья заготовок позволяет значительно улучшить технико-экономические показатели производства железнодорожного проката. Однако изменение технологической схемы выплавки и внепечной обработки рельсовой стали, расширение ее сортамента и увеличение требований к эксплуатационным свойствам железнодорожных рельсов требуют проведения дополнительных исследований для определения рациональных параметров процесса. Поэтому разработка новых и совершенствование известных элементов технологии выплавки и внепечной обработки рельсовой электростали являются, несомненно, актуальными задачами.

Работа выполнена в соответствии с перечнем критических технологий Российской Федерации, раздел «Металлы и сплавы со специальными свойствами», утвержденным Президентом Российской Федерации 30.03.2002 г., и приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники Российской Федерации, раздел «Производственные технологии», утвержденными Президентом РФ 30.03.2002 г.

Цель работы.

Изучение, совершенствование и внедрение технологий выплавки в дуговых электросталеплавильных печах, внепечной обработки на агрегате «ковш-печь» и вакууматоре рельсовой электростали с высокими служебными свойствами.

Задачи исследования.

1. Изучить и усовершенствовать технологии выплавки в дуговых электропечах и внепечной обработки стали, предназначенной для производства железнодорожных рельсов, соответствующих по качеству и служебным характеристикам лучшим образцам.

2. Разработать новые марки стали для производства железнодорожных рельсов с высокими эксплуатационными свойствами и технологии их производства.

Научная новизна.

1. Установлено влияние изменения содержания кислорода в металле перед выпуском из дуговой электросталеплавильной печи на загрязненность рельсовой стали неметаллическими включениями и эксплуатационные свойства железнодорожных рельсов.

2. Определены оптимальные значения содержания углерода в металле в конце окислительного периода при выплавке стали в дуговой электросталеплавильной печи с последующей внепечной обработкой на агрегате «ковш-печь» и вакууматоре для обеспечения высокого качества рельсовой стали.

3. Рассчитаны условия для снижения содержания кислорода, водорода и изменения характера неметаллических включений при внепечной обработке рельсовой стали на агрегате «ковш-печь» и вакууматоре.

Практическая значимость.

1. Разработаны новые технологии выплавки в дуговых электросталеплавильных печах и внепечной обработки на агрегате «ковш-печь» и вакууматоре камерного типа VD стали, предназначенной для производства железнодорожных рельсов

2. Экспериментально подтверждено влияние содержания основных химических элементов на свойства стали для производства рельсов и разработаны новые марки и технологии выплавки и внепечной обработки стали, что позволило производить железнодорожные рельсы, имеющие высокую эксплуатационную стойкость в пути.

Реализация результатов.

1. На основе интерпретации выполненных исследований разработаны и внедрены в производство в электросталеплавильном цехе ОАО "ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат":

- усовершенствованные технологии выплавки рельсовой стали в 100-тонных дуговых электросталеплавильных печах ДСП-100И7 и ДСП-100Н10 в том числе: с отсечкой печного шлака (патент РФ № 2254380), с оставлением жидкого остатка (патенты РФ № 2302471, № 2312901), с использованием карбида кальция (патент РФ № 2325447), с использованием в качестве шихтовой составляющей жидкого (патент РФ № 2333256) и твердого чугуна (патенты РФ № 2409682, № 2415180,
№ 2400541);

- технология внепечной обработки рельсовой стали на агрегате «ковш-печь» и вакууматоре камерного типа VD (патент РФ № 2425154).

2. На основании экспериментальных исследований разработаны технологические положения для производства рельсовой стали и новые марки, обеспечивающие высокие эксплуатационные свойства железнодорожных рельсов, в том числе: азотсодержащая (патенты РФ № 2295587, № 2449045), заэвтектоидная (патенты РФ № 2426813, № 2457272). Разработаны технические условия
ТУ 0921-125-01124328-2001 и ТУ 0921-125-01124328-2003 для производства рельсов повышенной износостойкости и контактной выносливости.

Общий долевой экономический эффект автора от внедрения результатов диссертационной работы составил 12,8 млн. рублей.

Методы исследования.

Промышленные исследования проведены на 100–тонных электродуговых печах ДСП-100И7 и ДСП-100Н10, агрегатах внепечной обработки типа «ковш-печь» и вакууматоре камерного типа VD.

Определение содержания кислорода в стали проведено по стандартной методике на газоанализаторе ТС-600 фирмы «LECO» методом восстановительного плавления в потоке инертного газа-носителя. Измерение содержания водорода в жидкой стали проводилось с использованием зондовой системы Hydris модели OH900. Химический состав, загрязненность неметаллическими включениями, макро- и микроструктура, механические свойства и твердость проконтролированы по стандартным методикам на сертифицированном оборудовании в аккредитованных лабораториях Испытательного Центра ЕВРАЗ ЗСМК. Неметаллические включения, величина зерна и микроструктура сталей изучены с помощью оптического микроскопа
NEOPHOT-21. Электронно-микроскопическое исследование проведено на электронном микроскопе JEC-200CX прямым методом на фольгах и растровом электронном микроскопе-микроанализаторе LEO EVO-40. Испытания механических свойств проведены на разрывной машине Z-250 и копровой машине МК-15. Измерение твердости проведено по стандартной методике на твердомере Бринелля. Копровые испытания проведены на рельсоиспытательном копре по стандартным методикам.

Степень достоверности и обоснованности научных положений, рекомендаций и выводов.

Достоверность и обоснованность полученных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается представительным объемом экспериментальных данных; высокой степенью воспроизводимости результатов экспериментов; использованием статистических методов обработки экспериментальных данных, эффективностью предложенных технических решений, подтвержденной результатами промышленных испытаний и внедрением в производство.

Предмет защиты.

1. Новые ресурсосберегающие технологии выплавки в дуговых электропечах, внепечной обработки стали на вакууматоре типа VD и на агрегате «ковш-печь», в том числе шлаковые режимы и режимы раскисления, обеспечивающие снижение концентрации газов и неметаллических включений в рельсовых сталях.

2. Результаты анализа влияния содержания кислорода в стали для производства рельсов на состав и морфологию неметаллических включений.

3. Новые марки стали для железнодорожных рельсов и технология их производства.

Автору принадлежит:

- анализ современного состояния технологии выплавки и внепечной обработки рельсовой стали, постановка задач исследования;

- выполнение экспериментальных и теоретических исследований;

- обоснование технологических решений выплавки и внепечной обработки рельсовой электростали;

- проведение промышленных исследований;

- обработка и обобщение результатов.

Соответствие диссертации паспорту специальности.

Диссертационная работа соответствует паспорту специальности
05.16.02 – Металлургия черных, цветных и редких металлов п.12 «Электрометаллургические процессы и агрегаты», п.15 «Внепечная обработка металлов», п.17 «Материало- и энергосбережение при получении металлов и сплавов».

Апробация работы.

Основные результаты и положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях:

- Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы электрометаллургии, сварки, качества» (г. Новокузнецк, 2006 г.);

- конференциях «Неделя металлов в Москве» (г. Москва, 2009 г., 2010 г.);

- Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: технологии, управление, инновации, качество» (г. Новокузнецк, 2010 г.);

- II Международной научно-практической конференции с элементами научной школы для молодых ученых «Инновационные технологии и экономика в машиностроении» (г. Юрга, 2010 г.);

- Всероссийской молодежной конференции «Машиностроение – традиции и инновации» (г. Томск, 2011 г.).

Публикации.

Основное содержание диссертации опубликовано в 30 печатных работах, в том числе в 5 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов кандидатских диссертаций. Новизна предложенных технических решений защищена 13 патентами Российской Федерации.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, приложения. Работа изложена на 148 страницах, включая 30 рисунков, 31 таблицу, 1 приложение и содержит список литературы из 155 наименований.

Похожие диссертации на Разработка и внедрение технологий выплавки и внепечной обработки рельсовой электростали