Delist.ru

Создание интегральной технологии изготовления крупных слитков и поковок из них для повышения ресурса и конкурентоспособности ответственных изделий (07.09.2007)

Автор: Дурынин Виктор Алексеевич

Применение методов внепечной обработки позволило не только повысить производительность сталеплавильных агрегатов, но и резко улучшить качество металла. Установлено, что наиболее универсальными агрегатами для внепечной обработки в условиях сталеплавильных цехов машиностроительных заводов являются агрегаты типа «печь-ковш».

Разработана новая схема обработки стали в УВРВ, учитывающая технологию выплавки в ДСП и предусматривающая двукратное рафинирование и вакуумирование в процессе обработки конкретной стали.

Основные положения технологии обработки в УВРВ состоят: в необходимости замены печного шлака на специальный рафинировочный при переливе металла в ковш УВРВ; шлак перед вакуумированием должен быть жидкоподвижным и содержать ?(FeO + MnO) 15-20%; содержание углерода в металле перед вакуумированием и углеродным раскислением должно быть на 0,02% выше верхнего марочного предела выплавляемой стали; рафинировочный шлак должен содержать CaO 50-60%, SiO2 25-35%, Al2O3 10-15%, ?(FeO + MnO) менее 1%.

2.2. Разработаны основные положения вакуумного углеродного раскисления при внепечной обработке: снижение в вакуумированной стали содержания кремния с 0,15% до 0,03% резко повышает интенсивность вакуумного углеродного раскисления и, как следствие, количество удаляемых кислорода и водорода; установлена необходимость интенсивного перемешивания металла на последних стадиях вакуумирования продувкой аргоном и ЭМП, что способствует повышению степени дегазации металла; продолжительность вакуумирования – не менее 20 мин., из которых в течение 10 мин. должно проходить бурное вакуумное углеродное раскисление. Вакуумное углеродное раскисление позволяет снизить содержание кислорода до 40-80ррm, водорода до 1,5ррm и менее.

Дополнительное раскисление вакуумированного металла ограниченным количеством раскислителей с повторным вакуумированием после раскисления, позволяет снижать содержание водорода до 1ррm и получить мелкие глобулярные неметаллические включения, распределенные равномерно по сечению металла; этот технологический вариант наиболее целесообразен при выплавке флокеночувствительных сталей, идущих на изготовление ответственных изделий больших сечений.

При использовании способа диффузионного раскисления металла порошкообразным алюминием через шлак в процессе внепечной обработки происходит значительное измельчение оксидных неметаллических включений; основным видом включений, загрязняющих сталь, являются шпинели алюминатного типа: магнезиальная MgO·Аl2О3 и ?-кальциевый глинозем (СаО·6Аl2O3); они располагаются в скоплениях мелких кристаллов, в строчках, вытянутых в направлении деформации.

Донная часть в слитках массой более 100 т сильнее загрязнена оксидными неметаллическими включениями, чем верхняя подприбыльная часть слитков (содержание кислорода в нижней части слитка ? 0,008%, в верхней ? 0,002%, массовое количество оксидных неметаллических включений в нижней части слитка ( 0,014, в верхней ( 0,005%). Эта особенность была учтена при разработке технологий горячей пластической деформации.

2.5. Разработанная технология выплавки и внепечной обработки жидкой стали обеспечивают оптимизацию последующих операций: разливки (температура, многоковшевая разливка); возможность прогноза качества литого металла слитка; технологии горячей пластической деформации и термической обработки.

На основании проведенных исследований:

3.1. Произведен выбор конфигурации кузнечного слитка массой 420 т: конусность слитка - 14,1%; отношение высоты к среднему диаметру - 1,15; масса прибыли - 118,9 т; масса тела слитка - 275,65 т; масса донной части - 25,5 т; количество граней - 24. В металлургическом комплексе ОАО «Ижорских заводов», (ныне ООО «ОМЗ-Спецсталь») впервые в России отлиты слитки массой 420т стали 16ГНМА.

3.2. С целью повышения однородности сверхкрупных слитков разработана отечественная технология многоковшевой разливки: для уменьшения естественной конвекции в заливаемом слитке в первом и втором ковшах обеспечивают более низкую температуру металла, чем в последующих; с целью снижения ликвации дифференцировано содержание углерода и молибдена по ковшам ( в первом ковше оно должно быть выше, а в последующих концентрация этих элементов последовательно уменьшается.

3.3. С использованием теории образования внецентренной ликвации на основе механизма зонной плавки с температурным градиентом проведен расчет коэффициентов осевой зональной ликвации для слитков из Cr-Ni-Mo-V сталей массой до 360 т. Ликвация углерода, серы и фосфора по высоте слитков возрастает в два раза. Развитие осевой ликвации достигает таких размеров, что химический состав прибыльной и донной частей слитка можно рассматривать, как две разные марки стали. Это подтверждается изменением механических свойств по высоте. Используя графики зависимостей коэффициентов ликвации, можно для каждого слитка определенной массы указать возможные колебания состава.

Для слитков, отливаемых из нескольких ковшей, регулируя составы и температурно-скоростные режимы отливки каждого из них получены слитки с близким содержанием элементов по высоте (содержание углерода в верхней части слитка массой 360 т 0,17%, в донной – 0,15%).

Подавлению внецентренной ликвации способствует вакауумное раскисление углеродом при разливке.

4. Определено, что коллекторы водорода являются основным очагом образования флокенов. Микрофлокены размером менее 1мм могут сливаться в единую обширную трещину. Флокены, которые образуются при механических испытаниях соответствуют эксплуатационным флокенам. Они имеют одинаковые с обычными флокенами микрофрактографические признаки в виде коллектора и оторочки с радиально направленными рубцами.

Установлена функциональная связь между содержанием водорода в жидком металле до вакуумной разливки и температурно-временными характеристиками режимов предварительной противофлокенной термической обработки.

5. Исследования кинетики роста аустенитного зерна и кинетики распада переохлажденного аустенита позволили разработать температурно-временные режимы термической обработки обечаек от слитка 360 т стали 15Х2НМФА. Определены критические точки стали15Х2НМФА. Режим окончательной термической обработки состоит из двойной закалки с температур 950°С и 920°С и отпуска при температуре 655°С.

В результате снижения содержания регулируемых (S, P) и ограничения содержания нерегулируемых (As, Sn, Sb, Bi и др.) примесей, обеспечения равномерности состава металла по сечению, минимизации неметаллической фазы температура перехода в хрупкое состояние составила от минус 30 до минус 60°С - после основной термической обработки; от минус 40 до минус 70°С - после основной термической обработки с дополнительными отпусками.

Список основных публикаций по теме диссертации.

Скок Ю.Я., Игнатьев В.И., Ключарев В.Е., Соболев Ю.В., Козлова Э.Л., Литвак В.А., Иодковский С.А., Дурынин В.А. Свойства стали, рафинированной и модифицированной на установке внепечной обработки.//Прогрессивные способы получения стальных слитков. Киев,1980,С.153-158.

Иодковский С.А., Новиков В.А., Куликов А.П., Литвак В.А., Дурынин В.А. Закономерности протекания процесса вакуумирования стали на установке внепечного рафинирования ”ковш-печь”.//сб. научных трудов Челябинского политехнического института, 1984, № 263,С.88-92.

Эпштейн С.М., Борисовский Е.С., Семенова А.П., Симун Е.А., Симонов К.В., Дурынин В.А.. Служба безобжиговых хромитопериклазовых огнеупоров в ковшах установок внепечной обработки стали.// Огнеупоры, 1986, № 8,С.50-53.

Новиков В.А., Иодковский С.А., Дуб В.С., Игнатьев В.И., Дурынин В.А. Снижение содержания серы и водорода путем внепечной обработки легированной стали.//Сталь,1987,№7,С.26-28.

Куликов А.П., Иодковский С.А., Новиков В.А., Римкевич В.С., Дурынин В.А. Перспективы развития технологии внепечной обработки стали в сталеплавильных цехах машиностроительных заводов.//Труды II конгресса сталеплавильщиков. Липецк, 1993,С.216-219.

Иодковский С.А., Куликов А.П., Дуб В.С., Дурынин В.А. Разработка технологии производства конструкционных сталей с ультранизким содержанием примесей с внепечной обработкой на агрегате типа «ковш-печь».// Труды III конгресса сталеплавильщиков. Москва, 1995,С.260-262.

Дурынин В.А. Ижорские заводы (визитная карточка предприятия).// Металлоснабжение и сбыт, 1997, №1,С.14-15.

Дурынин В.А. Основные направления развития металлургии на ОАО «Ижорские заводы».// Балтийские металлы, 1999, №6,С.8-9.

Дурынин В.А., Титова Т.И., Козинова О.Ю. Влияние содержания серы и толщины листового проката на склонность к образованию расслоений в изломе стали 10ХСНД.// Электрометаллургия, 2001, №6,С.35-38.

Дурынин В.А., Титова Т.И., Белова Л.П. Освоение производства заготовок из хромомолибденовых сталей по зарубежным стандартам для сосудов нефтехимии.// Вопросы материаловедения, 2001, №3,С.77-79.

Дурынин В.А. Опыт изготовления плакированной листовой стали повышенной прочности и хладостойкости.// Электрометаллургия , 2003, №8,С.33-35.

V.A. Durinin and oth. Magnetic inclusions in 01Cr18Mn18N Steel. «Izhorskiye Zavody» S.C- the traditional supplier of modern steel products.// Euromat 97, v.4, P.467.

Дуб В.С., Иодковский С.А., Куликов А.П., Дурынин В.А. Опыт использования мартеновских печей с агрегатами внепечной обработки для производства высококачественной и высоколегированной стали.// Электрометаллургия, 2003, № 1,C.31-36.

Дурынин В.А., Иодковский С.А., Куликов А.П., Новиков В.А. Обезводороживание стали при обработке в агрегатах «ковш-печь».// Электрометаллургия,2003, №10, C.38-41.

Дурынин В.А., Титова Т.И., Матвеев Г.П. Исследование металлургического качества крупногабаритной обечайки слитка 360 т стали 15Х2НМФА.// сб. трудов Международной научно-технической конференции «Современные проблемы металлургического производства», Волгоград, 2002,С.232-236.

Дурынин В.А., Титова Т.И., Каган Э.С.. Опыт изготовления плакированных листовых сталей повышенной прочности и хладостойкости.// сб. трудов Международной научно-технической конференции «Современные проблемы металлургического производства», Волгоград, 2002,С.408-410.

Белова Л.П., Дурынин В.А., Дмитриев Л.Х., Лебедев В.В. Изготовление длинномерных валов из стали 4Х5МФ1СА.// Электрометаллургия, 2003, №4,С.35-37.

Дурынин В.А., Титова Т.И., Матвеев Г.П. Исследование качества крупногабаритной обечайки из 360-т слитка стали 15Х2НМФА для атомного реактора.// Электрометаллургия, 2003, №9,С.45-48.

Петрова В.Е., Зенков И.Б., Лебедев В.В., Дурынин В,А. Классификация флокенов с помощью микрофрактографии.// Электрометаллургия, 2002, №2,С. 37-44.

Дурынин В.А., Колпишон Э.Ю., Корчагин А.М., Влияние способа производства на качество высокохромистой стали.// Электрометаллургия, 2004, №2,С. 29-31.

Дурынин В.А., Баландин С.Ю., Малыхина О.Ю., Титова Т.И., Шульган Н.А. Улучшение технологии производства кованых заготовок повышенного качества из стали 150ХНМ.// Электрометаллургия, 2005, №12,С. 32-36.

загрузка...