Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия
А. Б. Сычков, профессор кафедры литейных процессов и материаловедения (ЛПиМ), докт. техн. наук, эл. почта: absychkov@mail.ru
А. Н. Завалищин, профессор кафедры ЛПиМ, докт. техн. наук, эл. почта: zaval1313@mail.ru
В. П. Чернов, профессор кафедры ЛПиМ, докт. техн. наук, эл. почта: tchernov@magtu.ru
А. А. Башарова, бакалавр кафедры ЛПиМ
Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия
Б. А. Кулаков, докт. техн. наук, доцент кафедры пирометаллургических и литейных технологий
Процессы непрерывной разливки стали имеют преимущества по сравнению с разливкой в изложницы: более точные размеры поперечного сечения непрерывнолитой заготовки (НЛЗ) квадратного, прямоугольного, круглого или другого сечения; фактическое подавление зональной ликвации; применение регулируемого водяного охлаждения, формирующего макро- и микроструктуру НЛЗ; возможность минимизации развития дендритного столбчатого кристаллического строения заготовки за счет повышения скорости кристаллизации и подавления направленного градиентного роста дендритов, применения электромагнитного перемешивания (ЭМП) жидкого металла при его кристаллизации; использование программируемой частоты колебаний кристаллизатора, улучшающей комплекс свойств НЛЗ. К недостаткам непрерывной разливки относят микропрорывы и затягивание стаканов-дозаторов. Они обусловлены нарушением технологии производства НЛЗ: низкой температурой разливки — незначительным перегревом разливаемой стали над температурой ликвидуса; наличием тугоплавких неметаллических включений (НВ) — «настылей», которые откладываются на стенках разливочных стаканов-дозаторов. При этом внутренние каналы таких стаканов уменьшаются в диаметре, вследствие чего процесс разливки замедляется или прекращается. Поэтому такой ручей «закрывается», и разливка продолжается на оставшихся в работе ручьях. Это приводит к снижению производительности, ухудшению в ряде случаев качества НЛЗ, иногда к перенастройке установки непрерывной разливки стали, возможны аварийные остановки оборудования. «Настыли» состоят из тугоплавких оксидов алюминия (Al2O3), магнезиальной шпинели (MgO·Al2O3) в присутствии CaO, SiO2. Их образование обусловлено материалами стаканов-дозаторов, продуктами раскисления стали (НВ эндогенного происхождения) и разрушения футеровок сталеразливочных и промежуточных ковшей (НВ экзогенной морфологии). Технико-технологические мероприятия по предотвращению образования «настылей» включают в себя выбор эффективных материалов стаканов-дозаторов, исключающих отложение «настылей» на их внутренних стенках (создание условий для несмачивания материала стаканов-дозаторов оксидами), соблюдение разработанных технологий выплавки стали, ее внепечной — ковшевой обработки и непрерывной разливки.
1. Старов Р. В., Деревянченко И. В., Парусов В. В., Нестеренко А. М., Сычков А. Б. К вопросу о затягивании каналов стаканов-дозаторов при непрерывной разливке заготовок малых сечений // Прогрессивные технологии непрерывной разливки стали: XXI век : сб. — Донецк : ООО «Лебедь», 2002. С. 20–21.
2. Парусов В. В., Сычков А. Б., Парусов Э. В. Теоретические и технологические основы производства высокоэффективных видов катанки : монография. — Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2012. — 376 с.
3. Эльсмер Э., Кнапп Х., Амелинг Д. и др. Шлаковые и оксидные включения при непрерывном литье стали // Черные металлы. 1977. № 23. С. 17–22.
4. Штейнмец Э., Линдерберг Х. У. Образование оксидных включений в раскисленных алюминием сталях при вторичном окислении // Черные металлы. 1983. № 11. С. 15–22.
5. Обработка жидкой стали кальцием (обозрение) // Черные металлы. 1980. № 1. С. 19–30.
6. Байков А. А. Избранные труды. — М. : Металлургиздат, 1961. — 328 с.
7. Исаев М. К., Бигеев В. А., Сычков А. Б., Потапов М. Г. Сравнительный анализ эффективности применения кальцийсодержащей порошковой проволоки // Технология металлургии, машиностроения и материалообработки. 2020. № 19. С. 89–93.
8. Исаев М. К., Бигеев В. А., Столяров А. М., Сычков А. Б. и др. Особенности освоения сталью кальция из порошковой проволоки // Труды Международной конференции им. ак. А. М. Самарина «Физико-химические основы металлургических процессов». Выкса. 2022. 10–14.10.2022. С. 205–208.
9. Zhou Q., Ba J., Chen W. et al. Evolution of non-metallic inclusions in a 303-ton calcium-treated heavy lingot // Metall. Mater. Trans. B. 2023. Vol. 54. P. 1565–1581.
10. Леонтьев Л. И., Куклев А. В., Лонгинов А. М., Тиняков В. В. Технология комплексного раскисления стали карбидом кремния и карбидом кальция для получения стали с низким содержанием неметаллических включений и кислорода // Металлург. 2020. № 2. С. 36–41.
11. Куницын Г. А., Кузнецов М. С., Шаповалов А. Н., Бакин И. В. Применение комплексных модификаторов при производстве стали с повышенными требованиями по неметаллическим включениям // Черные металлы. 2022. № 5. С. 9–15.
12. Третьяк А. Ю., Цян-Ван, Чун-Лей Ву, Шифрин Е. И. Влияние конфигурации внутреннего канала погружного стакана и электромагнитного воздействия в пределах его длины на качественное распределение потоков металла при непрерывной разливке стали // Черные металлы. 2021. № 1. С. 17–22.
13. Агарков А. Ю., Руцкий Д. В., Зюбан Н. А. и др. Выявление природы образующихся «наростов» на внутренней стенке разливочного стакана при непрерывной разливке стали марки С45Е // Теория и технология металлургического производства. 2020. № 1 (32). С. 11–17.
14. Сафронов А. А., Дуб В. С., Орлов В. В., Косырев К. Л. и др. К механизму формирования конгломератов неметаллических включений системы Al2O3 — CaO — MgO при производстве сталей на современных металлургических комплексах // Сталь. 2019. № 9. С. 9–16.
15. Xia Y., Li J., Fan D. et al. The effect of aluminum on the divorced eutectic transformation of MnS inclusions // Metall. Mater. Trans. B. 2021. Vol. 52. P. 1118–1131.
16. Yang D., Wang X., Yang G., Wei P. et al. Inclusion evolution and estimation during secondary refining in calcium treatedaluminum killed steels // Steel Res. Int. 2014. Vol. 85. P. 1517–1524.
17. Стеценко В. Ю., Стеценко А. В. Кристаллизация оксида алюминия в жидких сталях // Сталь. 2024. № 1. С. 14–16.
18. Ботников С. А. Разработка комплексной технологии получения стали высокой чистоты в условиях современных сталеплавильных цехов: дис. … докт. техн. наук по специальности 2.6.2 — Металлургия черных, цветных и редких металлов. — Челябинск, 2024. — 438 с.