Отработка технологии внепечной обработки стали с использованием инжекционной проволоки с металлическим кальцием

а) Проволока с наполнителем инжекционный кальций - 200600 руб. за тонну.
При коэффициенте заполнения проволоки 31,73% получаем, что 1000 кг проволоки содержат 317,3 кг наполнителя. Пересчитаем стоимость проволоки на наполнитель.
317,3 кг наполнителя - 200600 руб.
1000 кг наполнителя - Х руб.
Т о стоимость наполнителя «инжекционный кальций» - равна
200600 · 1000/ 317,3 = 632209 руб. за 1 т.
б) Проволока с наполнителем СК30 плавл. – 111121 руб. за тонну.
При коэффициенте заполнения проволоки 55% получаем, что 1000 кг проволоки содержат 550 кг наполнителя. Пересчитаем стоимость проволоки на наполнитель.
550 кг наполнителя - 111121 руб.
1000 кг наполнителя - Х руб.
Таким образом стоимость наполнителя «силикокальций СК30» равна
111121 · 1000/ 550 = 202038 руб. за 1 т.
в) Проволока с наполнителем FeCa30 – 92565 руб. При коэффициенте заполнения проволоки 55% получаем, что 1000 кг проволоки содержат 550 кг наполнителя. Пересчитаем стоимость проволоки на наполнитель.
550 кг наполнителя - 92565 руб. руб.
1000 кг наполнителя - Х руб.
Таким образом стоимость наполнителя «FeCa30» равна
92565 руб. · 1000/ 550 = 168300 руб. за 1 т.
Рассчитаем, сколько кг чистого кальция содержит 1 тонна каждой проволоки (без учета) с учетом их базовых коэффициентов заполнения и химического состава.
а) Проволока с наполнителем «инжекционный кальций» имеет коэффициент заполнения 31,73% и содержание чистого кальция в наполнителе 99,3%. Тогда в 1 т проволоки содержится
1000х0,3173х0,993 = 315,1 кг кальция.
б) Проволока с наполнителем «СК30 плавл.» имеет коэффициент заполнения 55% и содержание чистого кальция в наполнителе 30%. Тогда 1 т проволоки вносит в металл
1000х0,55х0,3 = 165 кг кальция.
в) Проволока с наполнителем «FeCa30» имеет коэффициент заполнения 55% и содержание чистого кальция в наполнителе 30%. Тогда 1 т проволоки вносит в металл
1000х0,55х0,3 = 165 кг кальция.

Рассчитаем стоимость 1 кг кальция в каждом из вариантов проволоки.
а) С наполнителем металлический кальций
200600 : 315,1 = 636,6 руб.
б) С наполнителем СК30 плавл.
111121 : 165 = 673,5 руб.
в) С наполнителем FeCa30
92565 : 165 = 561 руб.


Сведем результаты расчетов в пп.1-3 в таблицу 7.

Табл. 7 – Экономические показатели различных вариантов проволоки для введения кальция в жидкий металл
Наполнитель Стоимость наполнителя, руб./т Содержание чистого Са в 1т, кг Стоимость 1 кг чистого Са, руб. Металлич.Са 632209 315,1 636,6 СК30 202038 165 673,5 FeCa30 168300 165 561
Рассчитаем стоимость проволоки 1 кг усвоенного кальция по трем вариантам проволоки.
Для проволоки с металлическим кальцием, используя данные табл.2 (с учетом того, что в табл.2 стоимость проволоки посчитана без НДС, умножим на 1,18).

Стоимость введенной проволоки 905,4·1,18
кол. усвоенного Са = 1,137 = 939,6 руб.


В технологии с проволокой с наполнителем СК30 по данным предприятия при среднем расходе проволоки 0,193 кг на 1т металла среднее содержание Са в металле составляет 0,012 кг, т.е. стоимость проволоки на 1 кг усвоенного жидким металлом кальция = 0,193*111,121/0,012 = 1787,2 руб.
В технологии с проволокой с наполнителем FeCa30 по данным предприятия при среднем расходе проволоки 0,193 кг на 1т металла среднее содержание Са в металле составляет 0,009 кг, т.е. стоимость 1 кг усвоенного жидким металлом кальция = 0,193*92,565/0,009 = 1985 руб.
Расчет экономического эффекта будем вести на содержание Са в металле 0,002% или 0,02 кг на тонну металла и годовой выпуск 193000т (табл.8).
Такое содержание Са в стали является оптимальным. Согласно [1-2] условия разливаемости обеспечиваются при содержании кальция в ковше на уровне 0,0015 – 0,0025%. Это подтверждается и в ходе проведения данных опытных работ. Недостаточное количество кальция приведет к неполной трансформации глиноземистых включений, избыточное содержание ведет к выделению сульфата кальция и затягиванию сталеразливочных стаканов.
Производитель проволоки с металлическим кальцием - ОАО "ЧМЗ", проволоки с наполнителем СК30 - ООО "ОФЗ Новокузнецк.
Таблица 8 – Данные для расчета экономического эффекта
№
п/п Наполн. Ø,
мм Усв.
Са,
% Стоимость материалов Требуемое содержа-
ние Са в готовой стали, кг/т Выпуск,
т Потребн.
в Са (в расч.на усвоен-ный Са), т Зартаты
на год,
тыс.руб. прово-
локи, руб/т напол-
нителя, руб/т кальция
в прово-
локе, руб/кг проволоки на 1 кг усвоенного Са, руб 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11=(9)·(10)/
1000 12=(8)·(11) 1 HightMet
(металл.
Са) 9,0 11,4 200600 632209 636,6 939,6 0,02 193 000 3,86 3626,9 2 СК30 15,0 9,8 111121 202038 673,5 1787,2 0,02 193 000 3,86 6898,6 3 FeCa30 15 7,2 92565 168300 561 1985 0,02 193 000 3,86 7662,1
Исходя из проведенных расчетов прогнозируемый годовой экономический эффект от внедрения проволоки с металлическим кальцием по сравнению с проволокой с СК30 составит:
6898,6 – 3626,9 = 3271,7 тыс. руб.
Прогнозируемый годовой экономический эффект от внедрения проволоки с металлическим кальцием по сравнению с проволокой с FeCa30 составит:
7662,1– 3626,9 = 4035,2 тыс. руб.
Таким образом, внедрение проволоки с металлическим кальцием по сравнению с использованием в действующей технологии проволоки с силококальцием СК30 или проволоки с FeCa30 является целесообразным как технически (выше коэффициент усвоения и ниже расход проволоки), так и экономически (прогнозируемые годовые экономические эффекты составляют соответственно 3271,7 тыс. руб. и 4035,2 тыс. руб.).
Особую актуальность применение кальция для рафинирования металла приобретает для низкокремнистых сталей. Вследствие низкого содержания кремния эти стали имеют невысокий уровень предела текучести и упругости, этим объясняется перспективность применения данных сталей для производства изделий, получаемых обработкой давлением. Низкокремнистые стали широко применяются для изготовления проката, штампованых изделий.
Однако проблемным вопросом производства низкокремнистой стали является раскисление. Это связано с тем, то в данном случае ограничена возможность использования кремния как одного из наиболее применяемых раскислителей. Кремний в стали ухудшает пластические свойства металла, вызывая образование дефектов при прокатке. Поэтому основной перспективой повышения качества низкокремнистых сталей является внедрение и оптимизация технологии их дополнительной обработки кальцием после раскисления с алюминием.
Наряду с положительными сторонами есть ряд технологических аспектов, которые стоит учитывать при использовании инжекционной проволоки с металлическим кальцием. Например, поддержание должного состояния трайб-аппарата, что обусловлено более высокой жесткостью проволоки металлического кальция и ее меньшим диаметром, по отношению к проволокам с силикокальцием и феррокальцием.
Заключение

Проведенная работа позволяет сделать следующие выводы по обработке стали, раскисленной алюминием, проволокой с металлическим кальцием, армированной сталью.
Обработка в ковше кальциевой проволокой сталей, раскисленных алюминием, является весьма эффективной технологической операцией введения кальция в металл. Степень усвоения кальция для стали достаточно высокая.
Особую актуальность применение кальция для рафинирования металла приобретает для низкокремнистых сталей. Особую актуальность применение кальция для рафинирования металла приобретает для низкокремнистых сталей. Вследствие низкого содержания кремния эти стали имеют невысокий уровень предела текучести и упругости, этим объясняется перспективность применения данных сталей для производства изделий, получаемых обработкой давлением. основной перспективой повышения качества низкокремнистых сталей является внедрение и оптимизация технологии их дополнительной обработки кальцием после раскисления с алюминием.
Исходя из проведенных расчетов внедрение проволоки с металлическим кальцием по сравнению с использованием в действующей технологии проволоки с силококальцием СК30 или проволоки с FeCa30 является целесообразным как технически (выше коэффициент усвоения и ниже расход проволоки), так и экономически (прогнозируемые годовые экономические эффекты составляют соответственно 3271,7 тыс. руб. и 4035,2 тыс. руб.).
По результатам проведенных работ определено, что оптимальная скорость ввода инжекционной проволоки с металлическим кальцием – 70- 80 м/мин.
После обработки содержание фосфора и серы изменялось незначительно, а содержание азота увеличивалось на 0,0008...0,0020 % в зависимости от степени развития реакции на поверхности металла в ковше и интенсивности перемешивания.
Тип продуктов раскисления и чистота по неметаллическим включениям стали выше в промежуточном разливочном устройстве, которые влияют на степень зарастания стакана разливочного ковша, зависят от соотношения концентраций Ca/Al.
Морфология оксидных и сульфидных включений хорошо контролируется в процессе охлаждения и кристаллизации слитка. Эти включения малы, неравномерно распределены и хорошо деформируются при прокатке.
Обработка кальцием в ковше стали раскисленной алюминием при 1610°С с использованием более надежной армированной сталью металлической кальциевой проволоки и установка для ее введения в металл, заслуживают внимания специалистов. Проблема сводится к увеличению степени усвоения кальция и снижению частоты появления языков пламени и дыма.
Использование проволоки с наполнителем инжекционный металлический кальций технологических осложнений не вызывает. Пироэффект при введении данной проволоки на уровне с проволокой силико – и феррокальцием.
Усвоение кальция при использовании проволоки с инжекционным металлическим кальцием значительно превышает усвоение при использовании порошковой проволоки с феррокальцием.
Применение кальцийсодержащей проволоки совместно с продувкой аргоном обеспечивает повышение чистоты стали по неметаллическим включениям.
При использовании инжекционной проволоки с металлическим кальцием необходимо учитывать ее более высокую жесткость металлического и меньший диаметр по отношению к проволокам с силикокальцием и феррокальцием.

Список литературы

1. Внепечная обработка расплава порошковыми проволоками, Д.А.Дюдкин, С.Ю.Бать, С.Е.Гринберг, В.В.Кисленко, В.П.Онищук – Донецк Юго-восток, 2002, 12с., 18с.., 138с.
2. Обработка в ковше раскисленной алюминием стали кальциевой проволокой, армированной стальной оболочкой. С.Л.Чоу, Ф.С.Шир, П.С. Янг, Ю. И. Куо, В. С. Ванг, В. Ю. Be. Инжекционная металлургия'86: Труды конференции - С. 363-372.









22


2