| Abstract |
Вопросы качества стали, как и ранее, достаточно остро стоят перед металлургами. Во многом они определяются используемым на производстве оборудованием и опирающейся на него технологией. При этом не всегда на предприятиях металлургического и машиностроительного профиля имеется необходимое оборудование (соответствующие различным задачам печи, ковшовые технологии, разливочные мощности, вакуумные посты и др.), что ограничивает применение некоторых технологий. Представлены малозатратные и при этом эффективные технологические решения, направленные на повышение качества производимой продукции в сталеплавильном производстве, позволяющие выстроить продуктивные технологические цепочки. Так, наибольшее распространение при работе с металлом в ковше получил такой технологический прием, как продувка металла инертным газом. Зная механизм удаления неметаллических включений при продувке (с учетом полученных продуктов раскисления, состава шлака, огнеупоров, температуры и др.), можно повысить эффективность данного процесса, заменив создание локальных зон пониженного давления на фронт по всему сечению жидкого металла. Продувка металла инертным газом является не единственной из простых технологических приемов возможностью обеспечения условий, необходимых для рафинирования метала в ковше. Весьма хорошо данный процесс осуществляется при применении керамического диска. Большое значение в сталеплавильном производстве имеет конечная операция — получение слитка или заготовки, особенно, — большой массы. Снижение недостатков, характерных для таких слитков, возможно при организации разливки, исключающей окисление металла и уменьшение времени на его затвердевание, подавая в изложницу по внутренней стенке, с постоянным обновлением контактирующей со струей поверхности изложницы. Качественная поверхность слитка при разливке сверху обеспечивается также при использовании отражающего экрана. Поставленные задачи в достаточной мере могут быть решены при реализации нового типа установок непрерывной или полунепрерывной разливки стали. Наиболее перспективным среди переплавных процессов является электрошлаковый переплав (ЭШП). Электроды для данного процесса целесообразно получать в специальных керамических изложницах с возможностью вваривания инвентарной головки. Подробно представлена технология производства расходуемых электродов для ЭШП, включающая до 50 % общей массы расходуемого электрода металлизованных окатышей. Производство такого рода электродов возможно с применением специальных изложниц. Также представлены решения по прогнозированию оптимальных параметров ЭШП для производства металлопродукции высокого качества с большей производительностью и меньшими энергозатратами. При реализации процесса вакуум-дугового переплава предложен простой технологический прием с использованием отражающего экрана, исключающий существенные изменения в конструкции печи и действующей технологии переплава конкретных марок сталей и сплавов.
Работа проведена за счет гранта Российского научного фонда № 22-29-20049, https://rscf.ru/project/22-29-20049/. |
| References |
1. Рощин В. Е. Поволоцкий Д. Я. Электрометаллургия и металлургия стали. — Москва; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. — 576 с.
2. Зинуров И. Ю., Овчинников А. М. Анализ состояния конструкции, основных параметров и показателей работы большегрузных ДСП, действующих на металлургических заводах // Электрометаллургия. 2013. № 3. С. 25–28.
3. Латаш Ю. В., Медовар Б. И. Электрошлаковый переплав. — М. : Металлургия, 1970. — 240 с.
4. Медовар Б. И., Цыкуленко А. К., Дьяченко Д. М. Качество электрошлакового металла. — Киев : Наукова думка, 1990. — 312 с.
5. Белов В. Д., Фадеев А. В., Иващенко А. И. Технология вакуумной плавки и литья. — М. : Изд. дом МИСиС, 2013. – 107 с.
6. Бигеев В. А., Сталяров А. М., Валиахметов А. Х. Металлургические технологии в высокопроизводительном электросталеплавильном цехе. — Москва; Вологда : Инфра-Инженерия, 2020. — 320 с.
7. Кудрин В. А. Внепечная обработка чугуна и стали. — М. : Металлургия, 1992. — 335 с.
8. Кудрин В. А. Теория и технология производства стали. — М. : Мир, Изд-во АСТ, 2003. — 528 с.
9. Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. — М. : Металлургия, 1984. — 414 с.
10. Еронько С. П., Ошовская С. А., Бедарев С. А. Инновационное металлургическое оборудование. Сталеплавильное производство. — Москва; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. — 276 с.
11. Ежов А. А., Грасимова Л. П. Дефекты в металлах : справочник-атлас. — М. : Русский университет, 2002. — 359 c.
12. Павлов В. В., Темлянцев М. В., Корнева Л. В. Дефекты и качество рельсовой стали : справ. изд. — М. : Теплотехник, 2006. — 218 c.
13. Фокин И. В., Гудим Ю. А. Механизм и причины образования глубоких поверхностных дефектов на слябах при непрерывной разливке нержавеющих сталей, легированных титаном // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия : Металлургия. 2016. Вып. 16. № 16 (3). С. 56–62.
14. Житенев А. И. Разработка методов оценки НВ в стали транспортного назначения для совершенствования технологии ее производства : дис. … канд. техн. наук. — Санкт-Петербург, 2019. — 176 с.
15. Ботников С. А. Новый подход к разработке эффективной технологии производства стали с низким содержанием неметаллических включений // Черные металлы. 2023. № 7. C. 22–29.
16. Коблуковский А. Ф. Рафинирование стали инертным газом. — М. : Металлургия, 1975. — 231 с.
17. Матюхин В. И., Матюхин А. В., Савельева М. В. Интенсификация теплообмена в жидкой фазе кислородного конвертора с использованием донных пульсаций // Сталь. 2022. № 3. С. 7–13.
18. Чуманов В. И., Хартов В. Ю., Чуманов И. В. К вопросу оптимизации режима продувки металлического расплава инертным газом // Электрометаллургия. 2011. № 12. С. 25–28.
19. Пат. 2507273 РФ. Способ обработки стали в ковше / В. И. Чуманов, И. В. Чуманов, А. А. Окулов, В. Ю. Хартов ; заявл. 19.04.2012 ; опубл. 20.02.2014.
20. Шумахер Э., Дорн К., Деревянченко И. В. и др. Технология альтернирующей продувки жидкой стали в разливочном ковше // Труды Восьмого конгресса сталеплавильщиков. 2005. С. 397–398.
21. Кодак А. В., Касьян Г. И., Явтушенко П. М. Повышение интенсивности процессов внепечной обработки после внедрения донного перемешивания расплава аргоном с расходом до 1000 л/мин на одну пробку // Металл и литье Украины. 2009. № 1-2. С. 51–54.
22. Шумахер Э. Э., Смоктий В. В., Порохнявый В. Г. и др. Технология APS продувки металла в сталеразливочном ковше // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2010. № 7. С. 211–212.
23. Явойский А. В., Харлашин П. С., Шевцов И. А. К вопросу о пульсирующем дутье в сталеплавильных процесса : учебное пособие. — НИТУ МИСИС, 2011. С. 181–190.
24. Шумахер Э. Э., Семеняк М. Ю., Смоктий В. В. и др. Опыт внедрения технологии поочередной импульсной продувки металла в сталеразливочных ковшах на Белорусском металлургическом заводе // Металлург. 2012. № 8. С. 39–42.
25. Зазян А. С., Терлецкий С. В., Шатило В. А. Опыт освоения технологии альтернирующей продувки стали в сталеразливочных ковшах // Литье и металлургия. 2013. № 1(69). С. 14–16.
26. Бурмистрова Е. В., Абдрахманов Р. И. Огнеупоры для продувки металла аргоном в сталеразливочных ковшах ММК // Новые огнеупоры. 2014. № 7. С. 5–9.
27. Пат. 2793001(13) РФ. Способ насыщения азотом жидкого металла в ковше / И. В. Чуманов, А. Н. Аникеев, В. В. Седухин, Д. В. Сергеев ; заявл. 15.09.2022 ; опубл. 28.03.2023. Бюл. № 10.
28. Пат. 2737906 РФ. Способ дегазации жидкого металла в ковше / В. И. Чуманов, И. В. Чуманов, С. В. Сергеев ; заявл. 15.06.2020 ; опубл. 04.12.2020.
29. Пат. 2388571 РФ. Способ разливки стали и сплава сверху / В. И. Чуманов, И. В. Чуманов, Д. А. Пятыгин, И. С. Ковалева ; заявл. 14.07.2008 ; опубл. 10.02.2010.
30. Кащеев И. Д. Свойства и применение огнеупоров : справочник. — Москва : Теплотехник, 2004. — 351 с.
31. Ульянов В. А., Гущин В. Н. Непрерывное литье заготовок. Методы исследования процессов МНЛЗ. — Москва; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. — 204 с.
32. Пат. 2376105 РФ. Способ непрерывного литья заготовок / И. В. Чуманов, Д. А. Пятыгин, Е. Е. Тельянова, А. Н. Аникеев ; заявл. 18.10.2007 ; опубл. 20.12.2009.
33. Пат. 2628225 РФ. Способ получения трубной заготовки методом непрерывного литья с вытягиванием заготовки вверх из кристаллизатора / В. И. Чуманов, И. В. Чуманов, А. Н. Аникеев, В. В. Седухин и др.; заявл. 23.12.2015 ; опубл. 17.08.2017.
34. Пат. 2297462 РФ. Способ получения расходуемых электродов / В. И. Чуманов, В. И. Потапов, И. В. Чуманов, В. В. Вотинов ; заявл. 10.10.2005 ; опубл. 20.04.2007.
35. Пат. 2233895 РФ. Способ обработки стали в ковше / В. И. Чуманов, И. В. Чуманов, Д. А. Пятыгин, В. В. Вотинов ; заявл. 24.03.2003 ; опубл. 10.08.2004.
36. Пат. 2314355 РФ. Способ получения расходуемых электродов / И. В. Чуманов, Д. А. Пятыгин, Е. А. Ворона, В. И. Чуманов ; заявл. 23.10.2006 ; опубл. 10.01.2008.
37. Пат. 2260065 РФ. Способ получения расходуемых электродов / В. И. Чуманов, И. В. Чуманов, В. В. Вотинов ; заявл. 08.10.2004 ; опубл. 10.09.2005.
38. Меркер Э. Э., Черменев Е. А., Степанов В. А. Энергосберегающий режим электроплавки металлизованных окатышей в ванне дуговой печи // Электрометаллургия. 2015. № 2. С. 2–7.
39. Меркер Э. Э., Череменев Е. А. Электроплавка металлизованных окатышей в дуговой печи. — Старый Оскол : Тонкие наукоемкие технологии, 2015. — 320 с.
40. Шуляк В. С. Литье по газифицируемым моделям. — СПб. : НПО Профессионал, 2007. — 408 с.
41. Тихомирова И. М, Клименок Е. В. Разработка технологии изготовления отливки литьем по газифицированным моделям // Литье и металлы. 2013. № 3(72). С. 132–137.
42. Пат. 2742094 РФ. Способ получения расходуемых электродов для электрошлакового переплава / В. И. Чуманов, В. И. Чуманов, Д. В. Сергеев, К. И. Белкина ; заявл. 30.07.2020 ; опубл. 02.02.2021.
43. Пятыгин Д. А. Особенности плавления и кристаллизации металла при ЭШП на постоянном токе с вращением расходуемого электрода : дис. … канд. техн. наук. — Челябинск : Издательство Южно-Уральского государственного университета, 2006. — 137 с.
44. Patel A. D., Lee P. D. Analytical model for electromagnetic fields in ESR and VAR processes // Proceedings of Liquid Metal Proccessing and Casting. 2003. P. 205–214.
45. Антуан Л. Качество и механические свойства особо высокопрочной никелехромомолибденовой конструкционной стали, выплавленной методом электрошлаковой плавки // Электрошлаковый переплав : пер. с англ. — М. : Металлургия, 1971. С. 68–76.
46. Калугин А. С., Калугина К. В. Эффективность рафинирования при переплавных процессах. — М. : Металлургия, 1988. — 200 с.
47. Пальти А. М., Дудко Д. А. О влиянии структуры источников тепловыделения на тепловые процессы в шлаковой ванне // Проблемы специальной электрометаллургии. 1999. № 3. С. 15–19.
48. Пат. 2332471 РФ. Способ электрошлакового переплава / И. В. Чуманов, Д. А. Пятыгин, В. И. Чуманов ; заявл. 24.07.2006 ; опубл. 27.08.2008.
49. Пат. 2241050 РФ. Способ электрошлакового переплава / В. И. Чуманов, И. В. Чуманов, М. А. Порсев ; заявл. 17.12.2003 ; опубл. 27.11.2004.
50. Волохонский Л. А. Вакуумные дуговые печи. — М. : Энергоатомиздат, 1985. — 232 с.
51. Линчевский Б. В. Вакуумная металлургия стали и сплавов. — М. : Металлургия, 1970. — 258 с.
52. Бояршинов В. А. Рафинирующие переплавы стали в вакууме. — М. : Металлургия, 1979. — 304 с.
53. Шалимов Ал. Г., Готин В. Н., Тулин Н. А. Интенсификация процессов специальной металлургии. — М. : Металлургия, 1988. — 334 с.
54. Швед Ф. И. Слиток вакуумного дугового переплава. — Челябинск : Изд-во. Т. Лурье, 2009. — 423 с.
55. Готин В. Н., Бояршинов В. А. Регулирование охлаждения металла при ВДП // Сталь. 1981. № 4. С. 43–45. |
