Введение к работе
Актуальность темы. В промышленно-развитых странах практически вся производимая сталь разливается непрерывным способом на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). В нашей стране доля стали, разливаемой непрерывным способом, постепенно растет, но ее величина по данным за 2007 год пока составляет всего 71 % от общего объема производства.
Значительный вклад в повышение доли непрерывно разливаемой в России стали внесло ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», в котором в начале третьего тысячелетия закончен переход от морально устаревшего способа разливки стали в изложницы к непрерывному способу разливки. Это произошло в результате ввода в эксплуатацию в 2004 году двух сортовых МНЛЗ фирмы «VAI». Проектная производительность машин, расположенных в электросталеплавильном цехе ОАО «ММК», составляет 2 лан. т заготовки в год. Разливка металла большей части сортамента осуществляется открытой струёй. Закрытой струёй разливается сталь с особыми требованиями к химическому составу и качеству заготовок. По рекомендациям фирмы количество плавок в серии лимитировалось продолжительностью кампании промежуточного ковша МНЛЗ.
На начальном этапе освоения нового оборудования и технологии непрерывной разливки была успешно решена главная задача по обеспечению безаварийной работы машин при разливке стали требуемого сортамента. В процессе освоения нового оборудования и технологии потребовалось разработать технологию получения сортовой заготовки с размерами поперечного сечения 150*150лш, которая не предусматривалась в контракте, но оказалась необходимой для новых сортовых станов фирмы «Даниэли». После успешного решения специалистами комбината этой и некоторых других возникших проблем МНЛЗ были выведены на проектную производительность.
На следующем этапе освоения нового оборудования и технологии непрерывной разливки актуальной задачей являлось улучшение качества отливаемой сортовой заготовки в условиях расширения сортамента производимой стали. Кроме того, для обеспечения наиболее полной загрузки новых сортовых станов «450», «350» и «170» с общей проектной производительностью 2,2 млн. т проката возникла необходимость повышения производительности сортовых МНЛЗ выше их проектных показателей.
Целью диссертационной работы является улучшение качества сортовой заготовки для повышения конкурентной способности готовой металлопродукции, повышение производительности сортовых МНЛЗ и увеличение выхода годного металла. Для достижения этой цели в условиях ОАО «ММК» потребовалось решить следующие основные задачи:
изучить влияние способа заливки металла в кристаллизатор на качество сортовой непрерывнолитой заготовки;
опробовать различные режимы электромагнитного перемешивания металла в кристаллизаторе для улучшения качества отливаемой заготовки;
разработать технологию разливки стали на сортовой МНЛЗ, позволяющую сократить простои машины;
опробовать различные способы разделения металла разного химического состава в серии;
изучить процесс формирования переходного участка сортовой непрерывнолитой заготовки смешанного состава;
оценить экономическую эффективность внедрения усовершенствованной технологии производства сортовой непрерывнолитой заготовки в условиях ОАО «ММК».
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана новая математическая модель формирования переходного участка смешанного химического состава сортовой непрерывнолитой заготовки при разделении плавок в серии оставлением рациональной массы жидкого металла предыдущей плавки в промежуточном ковше;
выявлено распределение по длине лунки заготовки металла, заливаемого открытой струей в кристаллизатор сортовой МНЛЗ, и глубина проникновения заливаемой струи;
произведена количественная оценка степени удельного влияния на процесс формирования переходного участка сортовой заготовки смешивания металла разного химического состава в промежуточном ковше и в кристаллизаторе МНЛЗ; установлены зависимости протяженности переходного участка сортовой заготовки сечением 150x150 мм смешанного состава от отношения между содержанием элемента в металле смежных в серии плавок, а также массы металла переходных участков заготовок от количества жидкого металла, оставляемого в промежуточном ковше при разделении смежных плавок в серии.
Практическая значимость работы состоит в том, что в результате проведенных исследований повышена плотность осевой части отливаемой заготовки и горячекатаного проката, увеличена производительность сортовой МНЛЗ на 3,0 % (отн.) вследствие сокращения простоев машины, на 65 % (отн.) снижено количество отбракованного металла по причине несоответствия химического состава сортовых заготовок требованиям стандарта. Усовершенствованная технология разливки стали на сортовых МНЛЗ внедрена в производство в электросталеплавильном цехе ОАО «ММК» с общим экономическим эффектом 12,5 млн. руб.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XIII Международной конференции «Современные проблемы электрометаллургии стали» (Челябинск, 2007 г.), III Конгрессе металлургов Урала «Металлургия стали. Проблемы и решения» (Челябинск, 2008 г.), X конгрессе сталеплавильщиков (г. Магнитогорск, 2008 г.) и на ежегодных конференциях МГТУ по итогам научно-исследовательских работ в 2006...2008 годах.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 статей в журналах и сборниках, в том числе две статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК, получен патент на полезную модель.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка использованных источников и двух приложений. Она изложена на 114 страницах машинописного текста, включая 9 таблиц, 33 рисунка и 101 источник.
