Подбор смеси для отливки заготовки 120-140 мм на сортовой МНЛЗ ООО "ТСА Стил групп"

Крикунов Б.П., Сивер А.П., Русецкий А.И., Анищенко Н.Ф., Шабловский В.А., Кривенко А.П., Ключкин А.В., Мороз Ю. М., Моисейчик А.В.

УДК 621.74.047:669.046.58

В период освоения технологии отливки с погружным стаканом сортовой заготовки 120-140 мм на миниметаллургическом заводе ООО ТСА Стил групп подобраны две шлакообразующие смеси разливки для всего производимого сортамента стали. Приведен их химический состав смесей и их теплофизические характеристики. В настоящее время смеси используются при разливке всего производимого сортамента стали на сортовую заготовку 120 и 140 мм в т. ч.: -ШОС-Т-4-3(В) - на плавленой основе - для разливки высокоуглеродистых, в т.ч. легированных марок стали У7, 65Г, 60С2А; -ТСК-К-20(С1) – механического смешения - для разливки углеродистых, в т.ч. легированных марок стали Ст3, 20, 35, 45, 09Г2С,30-35ХГСА, 38ХС, 40Х и др.

Ключевые слова: Шлакообразующая смесь для кристаллизатора, непрерывнолитая сортовая заготовка, жидкая шлаковая прослойка, стойкость погружного стакана.

Миниметаллургический завод ООО "ТСА Стил групп" был введен в эксплуатацию в 2010 г. Предприятие создано на основе литейного цеха по концепции мини-завода малой мощности, специализирующимся на производстве сортовой заготовки с номинальным годовым объемом производства 20тыс. тонн стали сортовой заготовки сечением 120-140 мм.

Для отливки сортовой заготовки установлена МНЛЗ, характеристики которой приведены в таблице 1 С начала работы МНЛЗ отливка заготовки 120 мм сталей Ст3 - 45 производилась открытой струей с подачей масла в кристаллизатор.

Планируемое освоение отливки заготовки повышенного качества из стали 09Г2С, 45, 60С2А, У7, 40Х и др. потребовало необходимость разливки под шлакообразующими смесями.

Таблица 1 – Основные характеристики МНЛЗ

К началу принятия решения освоения отливки заготовки 120 мм с погружным стаканом и использованием шлакообразующих смесей предприятие не имело соответствующего опыта.

Следует отметить, что в СНГ на всех сортовых МНЛЗ, за исключением "ЗСМК" г. Новокузнецк (Россия), отливающего заготовку 150x190 мм под смесями собственного производства, применяют импортные гранулированные смеси. Исходя из поставленной задачи специалистами ЧАО "НПП "Техмет" были разработаны две смеси:

• ТСК-К-20(С1) - порошкообразная смесь механического смешения из предварительно подготовленных материалов, минеральную основу которой составляют техногенные отходы производств со стабильными технологическими характеристиками. Смесь предназначена для разливки углеродистой, в т.ч. легированной стали с массовой долей углерода до 0,50%.
• ШОС-Т-4-3(В) - порошкообразная смесь механического смешения из предварительно подготовленных материалов, минеральную основу которой составляет плавленый материал после соответствующей подготовки.

Химический состав шлакообразующих смесей, для кристаллизатора приведен в таблице 2.

В таблице 3 приведены температуры фазовых превращений смеси, на рисунке 1 приведена политерма вязкости шлаковых расплавов смесей.

Таблица 2 - Химический состав шлакообразующих смесей

Таблица 3 – Температуры фазовых превращений смесей

Рис.1 – Политермы шлаковых расплавов смесей ТСК-К-20(С1) и ШОС-Т-4-3(В)

Смеси ТСК-К-20(С1) и ШОС-Т-4-3(В) были использованы для защиты зеркала металла в кристаллизаторе МНЛЗ сечением 120 и 140 мм при разливке стали закрытой струей со скоростями 1,7..2,5 м/мин и 1,7..2,2, соответственно.

Смесь ТСК-К-20(С1) применялась для разливки стали марок Ст3, 20, 35, 45, 09Г2С на заготовку 120 мм и дополнительно - 30-35ХГСА, 38ХС и 40Х на заготовку 140 мм замечаний по ее работе не было.

Толщина слоя жидкой шлаковой прослойки составила (2,5..5,0) мм.

Удельный расход смеси на контрольных плавках составил - (0,30..0,40) кг/т стали при отливке заготовки 120 мм и (0,4..0,5) кг/т стали при отливке заготовки 140 мм.

Увеличение расхода смеси при отливке заготовки 140 мм обусловлено увеличением площади контакта смеси с металлом и уменьшением рабочей скорости разливки.

Во время испытаний смеси ТСК-К-20(С1) оценен износ стенки погружного корундо-графитового стакана в зоне контакта с жидкой шлаковой смеси после 4 час 38 мин разливки серии из 4-х плавок Ст45 (ТМе в промежуточном ковше – 1544..1575^оС). Внешний вид стакана приведен на рисунке 2.

Рис. 2 – Погружной стакан после разливки серии плавок стали 45 под смесью ТСК-К-20(С1)

При обмере погружного стакана (наружный диаметр 63 мм) установлено, что остаточная толщина стакана на уровне шлаковой прослойки смеси составила (6,0..8,0) мм, исходная – 15 мм, что соответствует общему износу 9 мм или 2 мм/час. Это позволяет прогнозировать устойчивую работу корундографитового погружного стакана в течение не менее 5 час без изменения величины заглубления.

Качество поверхности отлитых заготовок удовлетворительное, подвороты смеси отсутствуют, следы "качания" кристаллизатора слабо выражены. Внешний вид отлитых заготовок в целом идентичен и приведен на рис 3.

Качество металлопроката отвечает требованиям производства.

Всего с использованием смеси ТСК-К-20(С1) было отлито более 15 тыс. т металла.

Смесь ШОС-Т-4-3(В) использовалась при разливке высокоуглеродистых марок стали 60СА2, 65Г и У7. Замечаний по ее работе не было.

Удельный расход смеси на контрольных плавках составил - (0,30..0,40) кг/т стали при отливке заготовки 120 мм и (0,4..0,5) кг/т стали при отливке заготовки 140 мм в диапазоне линейных скоростей 1,7..2,5 м/мин, при этом толщина слоя жидкой шлаковой прослойки составила (3,0..5,0) мм.

Рис. 3 – Заготовки 120 мм различных групп марок стали, отлитые с использованием смеси ТСК-К-20(С1)

Качество поверхности отлитых заготовок (рис. 4) и металлопроката удовлетворительное и отвечает требованиям производства.

В период испытаний с использованием смеси ШОС-Т-4-3(В) отлито более 1 тыс т высокоуглеродистых марок стали 60СА2 и У7.

Рис. 4 – Заготовки 140 мм различных групп марок стали, отлитые с использованием смеси ШОС-Т-4-3(В)

В настоящее время обе смеси используются при разливке всего производимого сортамента стали на сортовую заготовку 120 и 140 мм, в т. ч.:

• ШОС-Т-4-3(В)- для разливки высокоуглеродистых, в т.ч. легированных марок стали У7, 65Г, 60С2А;
• ТСК-К-20(С1) - для разливки углеродистых, в т.ч. легированных марок стали Ст3, 20, 35, 45, 09Г2С ,30-35ХГСА, 38ХС, 40Х и др.

© Крикунов Б.П., Сивер А.П., Русецкий А.И., Анищенко Н.Ф., Шабловский В.А., Кривенко А.П., Ключкин А.В., Мороз Ю. М., Моисейчик А.В., 2011