Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы

Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы

Представлен обзор основных материалов 8-ой Европейской конференции по непрерывной разливке, которая была проведена под патронатом Австрийского общества по металлургии и материалам. В работе представлены тенденции развития черной металлургии, в частности в области непрерывной разливки стали....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2014
Автор: Смирнов, А.Н.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2014
Назва видання:Металл и литье Украины
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159728
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы / А.Н. Смирнов // Металл и литье Украины. — 2014. — № 9. — С. лит нет. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-159728
record_format dspace
spelling irk-123456789-1597282019-10-13T01:25:39Z Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы Смирнов, А.Н. Представлен обзор основных материалов 8-ой Европейской конференции по непрерывной разливке, которая была проведена под патронатом Австрийского общества по металлургии и материалам. В работе представлены тенденции развития черной металлургии, в частности в области непрерывной разливки стали. Представлено огляд основних матеріалів 8-ої Європейської конференції з безперервного розливання, яка була проведена під патронатом Австрійського товариства з металургії та матеріалів. В роботі представлені тенденції розвитку чорної металургії, зокрема в області безперервного розливання сталі. The article presents an overview of basic materials 8th European Conference on continuous casting, which was held under the patronage of the Austrian Society for Metallurgy and Materials. The paper presents the development trend of the steel industry, particularly in the field of continuous casting of steel. 2014 Article Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы / А.Н. Смирнов // Металл и литье Украины. — 2014. — № 9. — С. лит нет. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159728 669.053 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Представлен обзор основных материалов 8-ой Европейской конференции по непрерывной разливке, которая была проведена под патронатом Австрийского общества по металлургии и материалам. В работе представлены тенденции развития черной металлургии, в частности в области непрерывной разливки стали.
format Article
author Смирнов, А.Н.
spellingShingle Смирнов, А.Н.
Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы
Металл и литье Украины
author_facet Смирнов, А.Н.
author_sort Смирнов, А.Н.
title Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы
title_short Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы
title_full Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы
title_fullStr Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы
title_full_unstemmed Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы
title_sort передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы
publisher Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate 2014
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159728
citation_txt Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы / А.Н. Смирнов // Металл и литье Украины. — 2014. — № 9. — С. лит нет. — рос.
series Металл и литье Украины
work_keys_str_mv AT smirnovan peredovyetehnologiidlânepreryvnojrazlivkistalivozmožnostiiproblemy
first_indexed 2025-07-14T12:19:37Z
last_indexed 2025-07-14T12:19:37Z
_version_ 1837624802530033664
fulltext 3МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014 разливки стали: VESUVIUS, S&B Industrial Minerals GmbH, RHI AG, PROSIMET S.p.A., Corewire Ltd и др. Участники конференции проявили большой интерес к выставке. Это, видимо, следует связывать с тем, что многие экспонаты выставки представляли собой иллюстрации к последним достижениям в области оборудования и материалов для непрерывной раз- ливки. Тем более что большинство фирм имели свои презентационные доклады в рамках конференции. В программе конференции было также предус- мотрено посещение трех металлургических заво- дов: voestalpine Stahl Linz, voestalpine Stahl Donawitz, Acroni d.o.o. Основные научные секции, по которым проводи- лась конференция: – передовые технологии литья слябов, блюмов и заготовок; – модернизация и новые реализации; – оперативная практика и техническое обслу- живание; – измерения, автоматизация и процессы контроля; – безопасность и экологические аспекты; – инновации в ковшевой металлургии и чистота стали; – управление потоками, огнеупоры и зарастание погружных стаканов; – смазка в кристаллизаторе и теплообмен; – контроль качества продукции: качество поверх- ности и внутренних объемов; – численное моделирование (процессы затвер- девания, металлургия, жидкие потоки, тестовые эксперименты); – физическое моделирование процессов непре- рывной разливки стали; – разливка тонких слябов и совмещенная прокатка; – разливка нержавеющих и специальных сталей; – обработка полуфабрикатов (зачистка, механи- ческая и термическая обработка). Рассматривая весь спектр докладов, представ- ленных на конференции, можно условно их раз- делить на информационно-презентационные, по- священные достижениям и разработкам ведущих фирм-производителей оборудования, инжиниринга, 23-26 июня этого года в г. Грац (Австрия) со- стоялась 8-я Европейская конференция по непре- рывной разливке («8th European Continuous Casting Conference). Конференция была организована и про- ведена под патронажем Австрийского общества по металлургии и материалам. Всего в конференции приняли участие более 600 ученых, исследовате- лей и инженеров из 30 стран мира. Наиболее много- численные делегации были у Германии, Австрии и Италии. Кроме представителей европейских стран (более 20) в конференции приняли участие ученые США, Канады, Мексики, КНР, Японии, Индии, Тай- ваня, Южной Кореи, Египта, Саудовской Аравии. На конференции представлено 160 докладов, в том числе 25 стендовых. Примечательно, что приблизи- тельно половина докладов была сделана учеными и исследователями из Германии и Австрии. Доклады представлены сотрудниками более 30 профильных фирм и компаний, но при этом более 20 – от фирмы «Siemens VAI», 8 – от фирмы «Danieli Centro Met» и 6 – от SMS Siemag AG. Собственно, эти доклады и определяли генеральные направления развития тех- нологий, оборудования для непрерывной разливки стали. От металлургических компаний и предпри- ятий было представлено 15 участников, при этом наибольшее количество докладов – от компаний «Voestalpine Stahl» (10) и «Arcelor» (8). В конферен- ции также выступили сотрудники 25 университетов со всех континентов. Наибольшее количество (по 6 докладов) – от университетов Аахенский (Германия) и Леобен (Австрия). Одновременно с конференцией проходила тема- тическая выставка компаний, работающих в сфере непрерывной разливки стали. Количество участ- ников – 34 фирмы, в том числе: Danieli Centro Met, Siemens VAI Metals Technologies GmbH, SMS Siemag AG, PSI Metals GmbH, ABB AB, Ergolines Lab s.r.l., INTECO special melting technologies GmbH, KME Germany GmbH & Co. KG, ASM Automotion s.r.o., Spraying Systems Deutschland GmbH, Lechler GmbH, Berthold Technologies и пр. Среди участников было несколько фирм, производящих огнеупорные из- делия и расходуемые материалы для непрерывной УДК 669.053 А. Н. Смирнов Донецкий национальный технический университет, Донецк Передовые технологии для непрерывной разливки стали: возможности и проблемы* Представлен обзор основных материалов 8-ой Европейской конференции по непрерывной разливке, которая была проведена под патронатом Австрийского общества по металлургии и материалам. В работе представлены тенденции развития черной металлургии, в частности в области непрерывной разливки стали. Ключевые слова: физическое моделирование, математическое моделирование, непрерывная разливка *По материалам 8-ой Европейской конференции по непрерывной разливке (8thEuropean Continuous Casting Conference), состоявщейся 23-26 июня 2014 г., Грац. 4 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014 заготовки. Поскольку отклонение геометрической формы заготовки от заданной конфигурации явля- ется источником возникновения проблем с каче- ством, то роль кристаллизатора как агрегата, обе- спечивающего заданную геометрическую форму, рассматривается многими исследователями как доминирующая. Общей проблемой при литье со- ртовых заготовок является получение ромбовидной и трапецеидальной формы поперечного сечения, которая может обусловливать образование вну- тренних диагональных трещин и т. п. Также распро- страненной проблемой отклонений геометрической формы заготовки является выпуклость боковых гра- ней, что обычно связывают с недостаточной вели- чиной конусности внутренней полости кристаллиза- тора и повышенной скоростью разливки. Так, фирма KME Germany GmbH & Co. KG пред- ставила новую конструкцию гильзового кристаллиза- тора с волнистой внутренней поверхностью. Новая конструкция кристаллизатора называется “WAVE” и рассматривается как инновационное решение в части повышения качества поверхности заготовки. Продольная волнистость поверхности кристалли- затора формирует волнистость на поверхности за- готовки и выполняет функцию направления ее дви- жения без поперечных колебаний. Такая форма кри- сталлизатора обеспечивает более интенсивный и равномерный отвод тепла и, следовательно, равно- мерное формирование твердой оболочки. Кристал- лизаторы конструкции WAVETM проходят испыта- ния на ряде металлургических заводов. Оригинальная форма гильзового кристаллизато- ра представлена также фирмой DANIELI. Конструк- ция типа POWER MOLDTM обеспечивает макси- мально интенсивный и равномерный отвод тепла в кристаллизаторе за счет пропускания воды через высверленные в стенках кристаллизатора цилиндри- ческие каналы. При этом в углах кристаллизатора такие каналы отсутствуют, что выравнивает интен- сивность отвода тепла по горизонтальному сечению. При этом производительность одного ручья может быть повышена на 35-50 % в сравнении с известны- ми решениями и составить, например, для квадрата сечением 150×150 мм – 45-55 т/ч на один ручей. В условиях возрастающих требований к качеству металлопродукции все больше компаний находят себя в ракурсе оптимизации затрат при повышении качества в определенной нише рынка, что обеспе- чивает дополнительное конкурентное преимуще- ство. Так, заслуживает внимание комплексный под- ход в части разливки на МНЛЗ различных сечений заготовки. Например, новая 5-ти ручьевая комби- нированная МНЛЗ, сооруженная компанией SMS Concast на заводе Kardemir A.C. (Турция), позволяет разливать сортовую заготовку сечениями 150×150 и 200×200 мм, блюм – 320×480 и фасонную заготовку – 500×400×110, что дает возможность обеспечивать загрузку прокатных станов, имеющихся на заводе. Благодаря сотрудничеству и совместному опыту завода Laiwu Steel Cо и компании Danieli крупнейшая в мире 5-ти ручьевая МНЛЗ для разливки круглой заготовки была успешно запущена. Максимальное автоматики, материалов и пр.; аналитические, по- священные проблематике развития технологий и оборудования для непрерывной разливки стали; научно-теоретические, в основе которых лежат ана- литические исследования на физических и матема- тических моделях, позволяющие расширить наши представления о процессах непрерывной разлив- ки; научно-прикладные, направленные на изучение вполне конкретных явлений и механизмов, которые обеспечивают улучшение условий литья и повыше- ние качества заготовки и т. д. Сталь по-прежнему остается самым важным ме- таллическим конструкционным материалом, кото- рый в максимальной степени используется в стро- ительстве и машиностроении. Темпы роста объ- емов производства металлопродукции во многом подобны объемам производства цемента. Можно с уверенностью предположить, что сталь будет наи- более широко применяемым конструкционным ма- териалом в будущем даже на фоне современных материалов типа пластмасс, углеродных волокон, алюминия и его сплавов, а также других металлов. Это следует связывать с широкими возможностями стали в части механических и эксплуатационных свойств металлопродукции, а также удобством ее утилизации и переработки. В этом плане непрерыв- ная разливка останется наиболее предпочтитель- ной технологией для перевода стали из жидкого в твердое состояние и придания заготовке опреде- ленной геометрической конфигурации. Высокая степень потенциальных возможностей непрерыв- ной разливки как высокоэффективной технологиче- ской системы в ближайшие годы потребует допол- нительного развития и совершенствования. Между тем непрерывная разливка будет совер- шенствоваться в условиях появления все новых требований к качеству металлопродукции и быстро меняющихся условий к геометрии заготовки. Она бу- дет иметь определенный положительный эффект в части управления процессами первичной кристалли- зации, первичного и вторичного охлаждения, а также предварительной деформации заготовок в ходе раз- ливки. Безусловно, крайне важное влияние на разви- тие непрерывной разливки окажут комплексные мо- дели, позволяющие контролировать и управлять как отдельными элементами системы, так и процессом разливки на МНЛЗ в целом. Таким образом, чтобы оставаться конкурентоспособными на рынке веду- щие производители МНЛЗ должны будут непрерыв- но развивать наиболее актуальные элементы обору- дования и технологии, создавая для своих клиентов дополнительный потенциал в быстро меняющемся мире технологий. Это позволит производителям ме- таллопродукции достичь высоких стандартов в части ведения бизнеса за счет постоянной адаптации к но- вым реалиям, а также установить оптимальные биз- нес-модели на основе уже имеющейся информации и производственных данных. В материалах, посвященных прогрессу в непре- рывной разливке сортовой, блюмовой и круглой за- готовок, основное внимание акцентировалось на повышении производительности МНЛЗ и качество 5МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014 сечение заготовки составляет 800 мм, производи- тельность – 1,1 млн т заготовки в год. В докладе представлены основные результаты, полученные при разливке круга сечением 800 мм и менее, с точ- ки зрения качества заготовки и работоспособности оборудования. Динамика изменения рынка металлопродукции происходит достаточно быстро и обусловливает- ся современными экономическими условиями. Это требует от металлургов создания экономически эф- фективных технологических циклов в сочетании с гибкостью производства. Для выполнения этих тре- бований непрерывные улучшения качества метал- лопродукции, производственных машин и агрегатов оказываются наиболее актуальными. Так, в течение последних 25-30 лет процесс непрерывной разливки стали на тонкие слябы, совмещенный с их последу- ющей прокаткой, активно развивался ведущими ком- паниями как альтернативная низко затратная систе- ма технологий для традиционных слябовых МНЛЗ. Показатели литейно-прокатных модулей (ЛПМ) не- прерывно возрастают. Например, заводы с ЛПМ пер- вого поколения обеспечивали годовой объем про- изводства на уровне 0,8-0,9 млн. т листа в рулонах. Между тем на одном из последних ЛПМ, сооружен- ном компанией Danieli для POSCO (Южная Корея), достигнут объем производства в 2 млн. т листа в год на один ручей. При этом средняя ежедневная ско- рость разливки составляет 7,0 м/мин, а рекордный показатель – 8 м/мин. Многие вехи в истории непрерывной разливки тон- ких слябов устанавливались компанией SMS Group (Schloemann, Concast и Mannesmann Demag). Новая концепция мини-завода, состоящего из вертикальной МНЛЗ с загибом в твердой зоне, туннельной печи и прокатного стана, характеризуется заметным сниже- нием инвестиционных затрат, благодаря уменьше- нию толщины отливаемого сляба (за счет «воронкоо- бразного» кристаллизатора) и исключению обжимной клети. В целом для достижения высоких показателей новое поколение тонкослябовых МНЛЗ должно обе- спечивать решение следующих вопросов: оптими- зация динамики движения потоков жидкости в кри- сталлизаторе; стабильность положения уровня стали в кристаллизаторе; равномерность формирования твердой корочки в кристаллизаторе; предотвращение выпучивания заготовки в ЗВО; контроль температу- ры заготовки по всей траектории ее движения в ЗВО. Основным элементом таких технологий, видимо, бу- дет являться рациональная форма воронкообразно- го кристаллизатора, обеспечивающая деформацию твердой корочки без критических напряжений при придании слябу прямоугольного сечения. Помимо особых требований к конфигурации вну- тренней полости кристаллизатора при литье тонкого сляба повышенные требования предъявляются не- посредственно к движению конвективных потоков в его жидкой ванне. При этом следует иметь в виду, что при литье тонких слябов скорость разливки воз- растает в 3-6 раз, что турбулизирует поверхность мениска и способствует захвату частиц ШОС вглубь жидкой ванны. Кроме того, время пребывания стали в кристаллизаторе становится слишком коротким для всплытия неметаллических включений и пузырьков аргона. Соответственно огнеупорные материалы для головной части стопора и погружного стакана долж- ны быть выбраны с соответствующей тщательностью и обеспечивать оптимальное регулирование потока металла при его подаче в кристаллизатор. Между тем для более тонких слябов будет развиваться тен- денция к асимметричному движению конвективных потоков, что приводит к повышению вероятности раз- вития волн на зеркале металла в кристаллизаторе и, как следствие, приводит к ухудшению условий смазки по узким граням и образованию продольных трещин. По данным анализа тенденций развития огнеупоров для разливки тонких слябов на протяжении последних 25 лет, представленным компанией RHI (Австрия), кон- струкция погружных стаканов требует дальнейшего непрерывного совершенствования как в части внутрен- ней конфигурации, количества и формы выпускных отверстий, так и в части подбора огнеупорных матери- алов для наиболее ответственных участков, подверга- ющихся химической эрозии и разрушениям. В настоящее время в эксплуатации по всему ми- ру находятся 40 заводов с МНЛЗ для тонкого сляба, 62 МНЛЗ и 65 ручьев, в том числе CSP (Compact Strip Production) – 25 МНЛЗ; ISP (Inline Strip Production) – 3 МНЛЗ; Sumitomo – 3 МНЛЗ и FTSC (Flexible Thin Slab Casting) – 11 МНЛЗ. Годовое производство тон- кого сляба превышает 80 млн тонн в год. На конференции также было представлено не- сколько докладов, посвященных разливке стали не- посредственно на тонкую полосу. В частности, в со- общении по разливке на двухвалковой МНЛЗ заво- да Outokumpu Krefeld, представленном компанией VEZUVIUS (Франция), особое внимание уделено раз- работке погружного стакана для подачи стали в меж- валковое пространство. Как показало физическое и математическое моделирование, известные решения в части огнеупорных изделий не обеспечивают рав- номерного распределения температуры в зоне выхо- да листа из межвалкового пространства. Кроме того, распределение неметаллических включений оказы- вается неблагоприятным за счет их скопления в под- поверхностных слоях и у кромки полосы. В докладе приведены принципиально новые решения конструк- ции погружного стакана, полученной на основе глубо- кого математического моделирования. Промышлен- ные испытания были успешно выполнены в сентябре 2013 года на заводе Outokumpu Krefeld. Достаточно перспективной выглядит разработка компании SMS Siemag AG, основанная на горизон- тальной разливке листа – Belt Casting Technology (BCT®). Технология реализована в промышленном масштабе на заводе Salzgitter Flachstahl GmbH. Фактически эта технология представляется техно- логическим скачком в части литья заготовок, макси- мально приближенных по геометрической форме к готовой продукции. BCT® МНЛЗ обеспечивает раз- ливку в большом диапазоне скоростей и размеров изделий в зависимости от концепции развития. Ли- нейка продукции для BCT® МНЛЗ будет включать в основном марки сталей, которые на традиционных 6 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014 МНЛЗ разливаются крайне сложно и имеют склон- ность к трещинообразованию. Обобщая проблематику большинства докладов, следует отметить, что около 30-35 докладов были посвящены проблеме управления движением кон- вективных потоков в кристаллизаторе МНЛЗ и сопря- женными с ней вопросами оптимизации конфигура- ции погружного стакана, всплытия неметаллических включений и пузырьков газа, управления движением металла посредством наложения электромагнитного поля, контроля положения уровня стали и пр. Как уже отмечалось, в последние годы ужесточаются требо- вания к повышению производительности МНЛЗ. При этом параллельно повышаются требования к чистоте стали. Существует достаточно много факторов в про- цессе непрерывной разливки стали, которые могут заметно влиять на структуру конвективных потоков в кристаллизаторе. Но едва ли не самым важным явля- ется конструкция погружного стакана, которая долж- на быть адаптирована к различным условиям литья. Геометрические особенности дизайна погружного стакана для удовлетворения требуемой структуры потоков, как правило, связаны с формой отверстий и их сечением, конфигурацией донной части, углом на- клона истекающих потоков и т. п. Судя из представ- ленных докладов, многие исследователи продолжа- ют дорабатывать конструкцию погружного стакана применительно к конкретным условиям литья. Это особенно просматривается в части разливки тонких слябов и сортовой заготовки, которая осуществляет- ся на высоких скоростях. Так, для высокоскоростной разливки сортовой заготовки предложен погружной стакан с четырьмя отверстиями, который формиру- ет вращательное движение конвективных потоков с одновременным уменьшением скорости истечения металла из окон. При этом подавляются сильные вих- ревые течения в области мениска, характерные для погружных стаканов традиционной конструкции. При непрерывной разливке заготовок высокого качества все большее применение находит метод наложения электромагнитных полей. Электромаг- нитные поля, обеспечивающие формирование при- нудительных потоков стали, позволяют управлять ги- дродинамической картиной движения металла в кри- сталлизаторе. Электромагнитное перемешивание, как правило, применяется для создания областей вращательного движения жидкой стали, которые способствуют торможению потоков, формирующих- ся падающей струей, и обеспечивают перенос неме- таллических включений в область мениска. Между тем, не смотря на весьма значительный объем тео- ретических и практических разработок, по-прежнему, актуальным остается вопрос оптимизации выбора интенсивности приложения электромагнитного пере- мешивания, что собственно обусловливается усло- виями разливки и требованиями к качеству. Наибо- лее важной представляется проблема численного моделирования процессов перемешивания металла в жидкой ванне при наложении электромагнитного поля. При этом, как было показано сразу в несколь- ких докладах, точность моделирования существенно падает при повышении интенсивности воздействия. При сильном электромагнитном перемешивании кар- тина движения потоков в области, расположенной между выходными отверстиями погружного стакана и зеркалом металла, искажается до состояния, кото- рое нельзя принять корректным при моделировании. Поэтому, видимо, следует принять, что в настоящий момент имитационные модели не в состоянии вос- произвести этот феномен взаимодействия потоков, движущихся в кристаллизаторе при наложении элек- тромагнитного воздействия. Следует ожидать, что дальнейший прогресс будет достигнут за счет рас- ширения экспериментальной базы, позволяющей выполнять измерения требуемых величин непосред- ственно в ходе разливки. Это должно помочь изучить причины происхождения конвективных потоков в об- ласти погружного стакана. Еще одной важной и далеко нерешенной пробле- мой является оперативное измерение расхода стали в процессе литья. В материалах конференции и на выставке были представлены ряд новых разработок, которые позволяют выполнять операцию измерения скорости непосредственно в промышленных услови- ях. Также был представлен новый датчик SENBUB, позволяющий выполнять измерения характеристик двухфазных потоков (сталь-аргон) непосредствен- но в погружном стакане. Измерительная система SENBUB достигает разрешения 0,5 кг/с со временем отклика 100 мс для скачка 2,5 кг/с массового расхода. В конечном счете, этот датчик дает информацию о газовом потоке внутри погружного стакана и позволя- ет оперативно реагировать на изменение структуры газожидкостного потока по ходу разливки. Еще одной темой, широко представленной в до- кладах на конференции (свыше 20 докладов), были шлакообразующие смеси (ШОС) для разливки на МНЛЗ. Известно, что работа ШОС является одним из важнейших факторов, поскольку обеспечивает контакт между стенкой кристаллизатора и поверхно- стью заготовки, а также влияет на формирование по- верхностных и подповерхностных дефектов. Помимо этого, при правильном выборе свойств ШОС удается достигнуть значительного эффекта в части ассими- ляции неметаллических включений, попадающих из промежуточного в кристаллизатор. В целом же роль и эффективность работы ШОС в кристаллизаторе носит мультивекторный характер, что все больше размывает ранее сформировавшиеся представле- ния о требованиях к ее работе и методикам иссле- дований. На конференции были рассмотрены раз- личные аспекты: исследование межфазных явлений между ШОС и потоками жидкого металла в процессе разливки; разработка ШОС и исследование их в про- цессе разливки сталей с повышенным содержанием алюминия; исследование толщины пленки шлака в кристаллизаторе для высокопрочных сталей; испыта- ния жидких ШОС для разливки стали открытой струей (механическая смесь специального твердого порош- ка в синтетическом масле на основе жирных кислот); исследование влияния свойств ШОС на начальном этапе затвердевании для гипоперитектических ста- лей; разработка датчика для оптической оценки све- чения ШОС в кристаллизаторе, обеспечивающего 7МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014 индикацию возможных прорывов твердой корочки; применение экологически безвредных ШОС (без при- менения плавикового шпата) и влияние на показа- тель основности ШОС с добавками оксида лития и пр. Большое внимание в ряде докладов уделялось проблеме контроля качества продукции. Отмечено, что на конечный результат при непрерывной раз- ливке влияет определенная совокупность факторов, имеющих периодический и спонтанный характер. Например, формирование поверхностных дефектов при периодическом качании кристаллизатора сопря- жено с нестационарными явлениями образования волн на поверхности стали, неожиданными колеба- ниями уровня, вызванных явлением выпучивания твердой корочки, а также спонтанным движением конвективных потоков и их взаимодействия с ШОС. Еще более сложной представляется проблема про- гнозирования и контроля осевой пористости, кото- рая еще требует своих решений, базирующихся на стохастических моделях. Наиболее важным элементом, обусловливающим качество заготовки, является возникновение раз- личного рода трещин, которые в непрерывнолитых заготовках являются наиболее распространенными дефектами. Они могут возникать как на поверхности заготовки, так и внутри ее. Формирование внутрен- ней и поверхностной трещин происходит, главным образом, вследствие механических деформаций и внутренних напряжений в твердом каркасе. Причи- ны возникновения трещин находятся как в плоскости условий разливки (режимы охлаждения, скорость вытяжки заготовки, загрязненность стали неметал- лическими включениями, подвод стали в кристалли- затор и т. п.), так и в плоскости химического состава стали (некоторые легирующие элементы провоциру- ют трещинообразование и требуют коррекции режи- мов разливки). Значительное внимание в докладах уделялось формированию трещин при разливке пе- ритектических сталей. Было отмечено, что такие ста- ли представляют собой многокомпонентные сплавы, в которых легирующие элементы существенно влия- ют на фазовый переход. Между тем при разливке заготовок большого сечения (толстый сляб, блюм) большое значение приобретает осевая сегрегация. Особенно актуаль- ной она представляется при разливке толстых сля- бов (350-400 мм). Эта проблема рассматривалась сразу в нескольких докладах. Показано, например, что в центральной части сляба существует осевая зона толщиной 5-10 мм, где ликвация углерода, серы и фосфора может быть критической. Эффективным способом контроля макросегрега- ции в непрерывнолитой заготовке представляется уже хорошо исследованный метод мягкого обжа- тия, сущность которого заключается в наложении определенного механического обжатия на твердый каркас заготовки в области, предшествующей окон- чанию жидкой фазы. Поскольку геометрическая кон- фигурация жидкой лунки имеет форму конуса, то на практике представляется крайне важным определе- ние места приложения и величины механической де- формации, позволяющих подавлять макросегрега- цию. Так, результаты, достигнутые на 5-ти ручьевой МНЛЗ завода Voestalpine Stahl Donawitz GmbH (Ав- стрия) для круга диаметром 230 мм, демонстрируют широкие возможности по эффективности мягкого обжатия для таких заготовок. Поскольку рассматри- ваемая МНЛЗ-3 изначально не была приспособлена для реализации метода «мягкого» обжатия, то сле- дует ожидать, что полностью адаптированные новые МНЛЗ могут обеспечить еще больший эффект в ча- сти подавления макросегрегации, а также гомогени- зации кристаллической структуры. Примечательно, что работа конференции под- твердила интерес исследователей к проблематике и технике физического и математического моделиро- вания процессов и явлений в металлургии. Элемен- ты математического и физического моделирования присутствовали в большинстве научных докладов. В ряде докладов показано, что компьютерные мо- дели могут успешно имитировать многие элементы явлений и механизмов, которые определяют такой сложный технологический процесс, как непрерывная разливка стали. В сочетании с экспериментальными измерениями в лаборатории и на промышленных объектах они становятся точным, мощным инстру- ментом, который позволяет получить количествен- ное понимание и улучшить определенные элементы промышленного процесса. Между тем возможности математических моделей могут быть серьезно рас- ширены при привлечении данных лабораторных и промышленных экспериментов (например, для из- мерения фундаментальных свойств материалов в области температур кристаллизации). Хотя измере- ния в промышленных условиях зачастую выполнить достаточно трудно, но их ценность для проверки мо- делей крайне велика. При этом в сферу моделирова- ния вовлекаются все новые объекты и явления. Благодаря тому, что современные программные продукты обеспечивают все более широкое развитие имитационных моделей, наблюдается стремление исследователей к созданию комплексных моделей, учитывающих взаимное влияние наиболее важных физико-химических и технологических сторон про- цессов, что представляется невозможным для ме- тодов физического моделирования. Вместе с тем следует ожидать, что совершенствование матема- тических моделей будет не только способствовать развитию более глубокого понимания процессов в исследуемой области, но и способствовать совер- шенствованию систем автоматизации и роботизации в металлургии. В металлургической практике, на- пример, все шире применяется анализ технологиче- ских процессов и качества продукции в режиме «он- лайн», включая использование в производственном процессе самообучающихся роботов. Такие роботы автономно выполняют кратковременные цикличе- ские операции и выдают дополнительную релевант- ную информацию для оперативного управления про- цессом разливки и качеством продукции. Уже сейчас можно утверждать, что в дальнейшем комплексные математические модели позволят создавать новые технологические системы, которые будут приме- нимы в промышленности вследствие достижения 8 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (256) ’2014 Представлено огляд основних матеріалів 8-ої Європейської конференції з безперервного розливання, яка була проведена під патронатом Австрійського товариства з металургії та матеріалів. В роботі представлені тенденції розвитку чорної металургії, зокрема в області безперервного розливання сталі. Смірнов О. М. Передові технології для безперервного розливання сталі: можливості та проблеми Анотація Ключові слова фізичне моделювання, математичне моделювання, безперервне розливання Smirnov О. N. Advanced technology for continuous casting of steel: opportunities and challenges Summary The article presents an overview of basic materials 8th European Conference on continuous casting, which was held under the patronage of the Austrian Society for Metallurgy and Materials. The paper presents the development trend of the steel industry, particularly in the field of continuous casting of steel. physical modeling, mathematical modeling, continuous castingKeywords Поступила 16.09.14 нового уровня качества металлопродукции при за- метном снижении энергозатрат и уменьшении потре- бления невосстанавливаемых ресурсов. Применительно к процессам производства и разливки стали использование компьютерных тех- нологий и продуктов в последние два десятилетия обеспечило существенный прогресс в части обе- спечения повышения качества металлопродукции, а также ужесточения методов контроля соответствия продукции заданным техническим условиям. Это удается достигнуть как за счет совершенствования существующих технологий и оборудования, так и вследствие введения новых технологических опе- раций и применения оборудования, которые в боль- шей степени могут быть компьютеризированы. Это, прежде всего, касается процессов непрерывной раз- ливки стали. Огромный прогресс достигнут также в теоретической сфере: химическая термодинамика материалов, фазовые превращения, развитие по- нимания кинетики и массопереноса, уточнение яв- лений теплопереноса, развитие представлений о динамике затвердевания заготовки и пр. Выводы В целом же глобальные тенденции экономическо- го развития будут продолжать оказывать существен- ное влияние на развитие черной металлургии и, в частности, на прогресс в непрерывной разливке ста- ли. Поскольку основные технологические элементы и процессы непрерывной разливки стали остаются преимущественно неизменными, то в них будут про- исходить некоторые усовершенствования и уточня- ющие изменения. Они будут базироваться на новых научных результатах, подтвержденных в промыш- ленных условиях. Однако вряд ли следует ожидать, что вектор развития будет линейным и поступатель- ным. Запросы, которые будет порождать внешний рынок, могут оказаться неожиданными и мало пред- сказуемыми. Поэтому для производителей стали ока- жется крайне важным распознать и среагировать как на краткосрочные запросы, так и на долгосрочные тенденции. Эта же тенденция будет очень важной для производителей огнеупоров и расходуемых ма- териалов, применяемых при непрерывной разливке. Вместе с тем можно с уверенностью утверждать, что роль непрерывной разливки как «жизненно важно- го связующего звена» между процессом получения стали и прокаткой будет только возрастать в силу, например, приближения геометрической формы за- готовки к конфигурации готовой продукции. Также в условиях постоянного наращивания объемов произ- водства стали в мире объемы непрерывной разливки будут соответственно возрастать.

Схожі ресурси