Усовершенствование технологии разливки трансформаторной стали по кислородно-конвертерному цеху (стр. 9 из 15)

По ширине холоднокатаного листа дефект «пузырь-вздутие» расположен не хаотично, а достаточно сосредоточено. На 29 образцах листа шириной 750…900 мм можно выделить три области, где встречается этот дефект. Прежде всего – это ось листа. Вторая область расположения дефекта находится в 110… 170 мм от края листа и, наконец, третья область, где сосредоточена большая часть пузырей – это область, располагающаяся, в основном, на расстоянии 230…280 мм от края листа. Такое расположение пузырей достаточно хорошо совпадает с расположением в слитке V – образной ликвации («усов»).

Рисунок 7.4 – «Пузырь-вздутия»: (а – в горячекатаном листе, б – в холоднокатаном листе)

Внутренняя поверхность пузыря не окислена и имеет вид рваной блестящей поверхности. По своему характеру излом хрупкий. На поверхности излома видны неметалические включения овальной и остроугольной формы. Для изучения причин зарождения дефекта «пузырь-вздyтие» был сделан шлиф устья пузыря в листе толщиной 24 мм. Анализ металла вблизи устья показал наличие не сообщающихся между собой пор, размер и количество которых уменьшается по мере удаления от устья и на расстоянии 60 мм практически исчезают. Вблизи устья пузыря металл покрыт сеткой трещин, которые проходят, как по границам, так и через сами зерна. На границе пор и в трещинах встречаются неметаллические включения.

Микроструктуру холоднокатаного трансформаторного листа толщиной 0,20…0,50 мм вблизи пузырей длиной 15…20 мм и шириной 3…8 мм. Из этих участков были приготовлены поперечные и продольные, относительно направления прокатки, шлифы. Кроме того, в ряде случаев пузыри вскрывали и на сканирующем микроскопе изучали состав и структуру внутренней полости дефекта.

Выявлены две разновидности внутренней поверхности полости. Первая разновидность имеет блестящую с металлическим блеском поверхность.

Другая разновидность внутренней поверхности дефекта имеет матовый налет, состоящий из оксидной неметаллической фазы и покрывающий практически всю внутреннюю поверхность полости. Состав включений внутри полости в обоих случаях представлен, в основном, оксидами кремния и алюминия. На образцах без налета на блестящей поверхности изредка наблюдаются включения сульфидов марганца, железа и нитридов титана. Кроме того, на внутренней поверхности пузыря встречаются отдельные локальные выделения углерода.

Образцы шлифов загрязнены неметаллическими включениями, имеющие вид раздробленных строчек и расположенных, в основном, в середине листа. Включения пластичны, но с рваными краями.

Подобного типа включения находятся как в матрице, так и возле дефектных участков. Иногда можно наблюдать переход строчки неметаллических включений в полость с пузырями. Следует подчеркнуть, что перед устьем пузыря, как правило, располагаются строчки включений, которые могут соединять два пузыря между собой. Иногда эти пузыри сообщаются между собой и соединены сплошными неметaлическими включениями. Отдельные вздутия, расположенные вдоль направления прокатки, не являются изолированными, они соединены между собой микротрещинами. Строчечные неметаллические включения могут находиться, как в матрице, так и возле дефектных участков, располагаясь над пузырями. На поперечных шлифах встречаются поры размером 10…50 х 10…20 мкм.

Микрорентгеноспектральный анализ неметаллических включений показал, что включения содержат, в основном, соединения оксида кремния. В небольшом количестве в этих строчках содержится алюминий, титан, кальций и углерод, причем, углерод наблюдается не во всех участках строчечных неметаллических включений.

Во вздутии находится газ, состоящий из 85,3% метана, 14,2% азота и 0,5% двуокиси углерода. Кислорода, водорода и окиси углерода в этом газе не обнаружено. Таким образом, как видно из состава проанализированного газа, внутри дефекта газ состоит, в основном, из метана.

Состав газа в микропузырях трансформаторного листа толщиной 0,30…0,50 мм определяли косвенным образом, анализируя на углерод участки трансформаторного листа одной плавки с закрытыми пузырями и не имеющими дефекта. Установили, что содержание углерода и азота в металле с пузырями заметно выше, чем в металле без дефекта.

Химический состав газового пузыря в толстом листе, его горючесть, повышенное содержание углерода в образцах трансформаторного листа с пузырями, наличие выделений углерода на внутренней поверхности пузыря трансформаторного листа позволяет предполагать, что причиной образования обсуждаемого дефекта является химическая реакция образования метана, протекающая в толще листа металла. Первопричиной образования дефекта является скопление неметаллических включений в стали. Микротрещины, поры, образующиеся вблизи этих включений видимо, являются микрополостями, формирующими будущие пузыри.

Причиной, инициирующей образование дефекта «пузырь-вздутие» в листе трансформаторной стали, является скопление неметаллических включений, вблизи которых образуются поры – зародыши будущих пузырей.

Интерес представляет состав оксидной неметаллической фазы вблизи дефектных мест. Как было установлено, оксиды в листе трансформаторной стали представлены; в основном, алюмосиликатами. Неметаллические включения в металле, разлитом в сквозные изложницы, представлены также строчками силикатов, вытянутых вдоль направления прокатки и расположенных приблизительно по середине листа. Изредка встречаются сульфиды.

В устье пузыря, в порах дефекта, помимо алюмосиликатов содержатся в небольшом количестве и сульфиды марганца.

Таким образом, отбраковки и качественный состав не металлических включений вблизи дефектов позволяет предположить эндогенный характер неметаллических включений, провоцирующих образование дефекта «пузырь-вздутие».

В связи с предполагаемым механизмом образования дефекта, любое уменьшение количества неметаллических включений и содержания водорода в исходном металле должно положительно сказаться на качественных показателях трансформаторной стали.

1. Основной причиной высокой частоты аварийных прорывов металла при разливке трансформаторной стали является сочетание низкой механической прочности с недостаточной пластичностью легированной кремнием стали при температуре 1200 ^оС и выше.

2. Трансформаторная сталь склонна к образованию газовых пузырей в процессе кристаллизации, что снижает механическую прочность затвердев шей оболочки непрерывнолитых слябов и создает условия для аварийного вытекания металла через трещины и разрывы, образующиеся в процессе вытягивания, слябов из кристаллизатора. Образованию газовых пузырей способствуют повышенное содержание водорода и азота в трансформаторной стали, низкая скорость вытягивания слябов из кристаллизатора и особенно – остановки в процессе разливки.

3. Конкретные случаи аварийных прорывов металла при непрерывной разливке трансформаторной стали возникают вследствие неблагоприятного сочетания технологических и организационных факторов, среди которых чаще всего встречается повышенная (более 1530 ОС) температура металла в промежуточном ковше и повышенное (более 0,0080%) содержание азота. В создании неблагоприятных условий определенную роль играют насыщенность металла водородом и качество шлакообразующей смеси.

4. для разливки трансформаторной стали целесообразно использовать шлакообразующую смесь, в состав которой входят наполнители с пониженной температурой плавления [2,5].

8. Безопасность и экологичность

Безопасность труда подразумевает создание таких условий труда, при которых исключается воздействие на работающего опасных и вредных производственных факторов.

Поддержание нормальных и оптимальных условий труда в цехе может быть достигнуто путем внедрения технических средств безопасности и производственной санитарии, а также путем совершенствования технологического процесса и оборудования.

8.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при разливке стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ)

Таблица 8.1 Анализ производственного травматизма в ККЦ с 2002 г. по 2006 г.

Наименование год	2002	2003	2004	2005	2006
Количество н./случаев (всего)	-	1	2	3	1
В том числе: тяжелых смертельных	- -	1 -	1 1	2 1	- -
Коэффициент частоты	-	0,5	1,02	1,64	0,61
Коэффициент тяжести	-	37,0	62,0	87,0	84,5

Причинами указанных выше н./случаев явилось:

- выполнение не порученной работы – 1;

- невнимательность пострадавшего при работе –1;

- неудовлетворительная организация производства работ – 7;

- недостаточная обученность пострадавшего – 1;