TRATAMENTUL IN AFARA OTELULUI OBTINUT PRIN

PROCEDEUL MARTIN DESTINAT PENTRU TURNAREA IN

MASINI DE TURNARE CONTINUA A SEMIFABRICATELOR

La uzina "Amurstal" cu scopul de a imbunatatii capacitatea de turnare a metalului si calitatea semifabricatelor turnate continuu cu secsiunea de (200 - 230) x (1010 - 1510) mm otelul cu continut redus de carbon supus unui tratament de gaze inerte an afara cuptorului.

Pentru stabilizarea inceputului turnarii metalului pe masinile de turnare continua a semifabricatelor si pentru reducerea uzurii captuselii oalelor de turnare se reglementeaza durata perioadei de la sfarsitul elaborarii otelului pan' la inceputul turnarii in limitele 10 - 15 min. La elaborarea metalului de diverse sarje cu aceiasi temperatura, din cauza oscilatiilor insemnate a acestei temperaturi in distribuitor ( C) viteza de lucru se stabileste numai dupa turnarea a 6 mm de semifabricat, adica dupa prima masurare a temperaturii metalului in distribuitor. Turnarea cu introducerea in cristalizator a otelului carbon obisnuit prin pahare imersate se face sub grafit cristalizat, iar metalul cu continutul rezidual de aluminiu pana la 0,02 % si metalul slab aliat se toarna sub amestecuri topite care formeaza zgura./1/.

Pentru detrminarea eficentei tratarii metalului argon a fost numai intr-o singura oala. Epruvetele au fost decupate din brame cu dimensiuni apropiate in sectiunea transversala, cu alternarea turnarii otelului experimental cu turnarea otelului onbisnuit.

A fost intocmit un tabel de corectii pentru temperatura gazului si pentru modificarea presiunii lui in c onducta de gaz. Caracterul repartitiei temperaturi metalului in volumul oalei de turnare a fost determinat dupa variatia marimii temperaturii in distribuitoare. In desfasurarea turnarii, precum si dupa valorile ei in oalele de turnare inainte si dupa tratament.

Insuflarea se complica datorita lipsei unui volum liber de metal si zgura in oala de turnare, precum si din cauza temperaturii mai coborate a otelului de la fundul oalei. Spre deosebire de elaborarea sarjelor din covertizoare cu insulflare superioara /2/ sau din cuptorul electric cu evacuare din cuptoarele Martin la inceputul straturilor inferioare reci temperatura metalului pe inaltimea oalei are un alt carcter al repetitiei.

In procesul cercetarii a fost determinat regimul insuflarii (presiunea argonului inaintea gurii de vant de la 0 pana la 0,59 MPa la un debit de argon de 35 - 50 m³/h). Dupa tratamentul efectuat in acest regim s-a remarcat coborarea temperaturii medii pe inaltimea otelului cu 2 C, inclusiv cu 0,63 C (conform calculelor) ca rezultat al incalzirii gazului inert de la starea sa initiala pana la temperatura metalului lichid. S-a redus considerabil imprastierea pe inaltimea oalei (cu 5,1 C), dar inceputul turnarii diferitelor sarje ramanea nesatisfacator: a crescut pierderea de siliciu prin ardere (cu 6 - 7 %) si continutul de fosfor (cu 2 - 3 %) in tot volumul oalei. Suflarea sarjelor "moi" a fost insotita de reducerea continutului de carbon in metal cu o marime care depaseste eroarea analizei.

Pentru a lamuri mecanismul fenomenelor nedorite in timpul tratramentului metalului in oala sub zgura de cupotor, in vase cilindrice, transparente a fost efectuata o modelare aproximativa prin insuflarea aerului in doua lichide nemiscibile: solutie apoasa de clorura de zinc si solutie de ulei in petrol, care imita otelul si respectiv zgura /3 - 5/. Pe modelul rece a fost stabilita influenta inaltimii de imersiune a gurii de vant (H_f) x si presiunnea gazului (p₀) la capatul gurii de vant la adancimea de paatrundere a zgurii in metal si asupra structurii curgerii stationare a metalului in oala.

Cand H_f H si p 0,76 p₀ se formeaza un camp biturbionar al vitezelor de cugere aa metalului cu o zona insemnata de stagnare la fundul oalei (p = r g H_f + p_BH) - presiunea hidrostatica la capatul gurii de vant determinata de densitatea lichidului (r ) de inaltimea coloanei de lichid (H) si de presiunea (p_BH) deasupra topiturii. Odata cu cresterea acestor parametrii structura campului vitezelor de curgere a metalului se transforma in structura cu un singur turbion, cu antrenarea straturilor inferioare de otel. Adancimea de patrundere a zgurii in metal creste si atinge fundul oalei la valoarea H_f 0,80 H si p₀ 0,59 p.

Pe baza rezultateolr modelarii la rece a fost marita adancimea de imersiune a gurii de vant cu 150 mm. Suflarea dupa regimul stabilit a exclus aducerea la masinile de turnare continua a semifabricatelor a oalelor cu metal cu temperatura coborata in straturile de la fund.

In sarjele fara insuflarea argonului in otel au fost incercate trei variante de introducere a calcatului in oala pentru ingrosarea zgurii: pe oglinda metalului dupa umplerea oalei pe 2/3 din inaltime (I), imediat dupa evacuarea sarjei (II) si cu inceperea iesirii zgurei din cuptor (III).

Rezultatele satisfacatoare au fost obtinute prin introducerea calcarului cu ajutorul unui dozator pneumatic sub jetul de topitura de zgura in proportii mici in decursul intregii perioade de evacuare a zgurii. In acest fel a fost obtinuta o repartizare mai uniforma a calcarului in tot volumul zgurei. Compozitia zgurii inainte si dupa tratarea metalului cu argon (respectiv numaratorul si numitorul) cu ingrosarea prealabila a zgurii in oala (a) si in cazul tehnologiei obisnuite (b) a fost urmatoarea, in procente (B reprezinta baza zgurii):

Formula A pag. 40

La debitarea calcarului dupa varianta III a fost admisa folosirea fractiunii in forma de praf, atunci cand la depunerea acestei fractiunii pe metalul gol a crescut cantitatea de siliciu ars cu 0 % (absolut), ceea ce a fost confirmat si in cazul sarjelor experimentale prin introducerea varului stins in oalele intermediare in timpul turnarii metalului pe masinile de turnare continua a semifabricatelor. Din cauza reducerii temperaturii metalului in medie cu 7 C la ingrosarea zgurii cu ajutorul calcarului, a crescut cantitatea de pahare din oalele intermediare arse datorita oxigenului.

In cazul tratarii otelului cu argon, cu ingrosarea zgurii cu calcar, in oala temperatura medie pe inaltimea oalei a coborat cu 11,6 C in comparatie cu metalul obisnuit, dar capacitatea de turnare s-a imbunatatit fara asupra incalzirea suplimentara a sarjei in cuptor. In timpul turnarii otelului carbon numarul de pahare arse s-a micsorat de doua ori, iar in cazul turnarii otelului slab aliat numarul paharelor arse s-a redus de 1,3 ori. A aparut necesitatea de a arde suplimentar paharele paharelor la sfarsitul turnarii otelului. Imbunatatirea capacitatii de turnare a metalului odata cu cresterea continutului de aluminiu rezidual nu a fost constanta in mod practic.

La sarjele cu zgura ingrosata cu ajutorul calcarului a crescut rezistenta captuselii oalelor de turnare cu o jumatate de turnare. Reducerea fosforiului si arderea siliciului in timpul evacuarii metalului din cuptor s-a micsorat cu 2 % si respectiv cu 6,1 %.

Tratarea metalului cu argon cu ingrosarea preliminara a zgurii cu ajutorul calcarului a permis sa se mareasca durata mentinerii metalului in oala de la sfarstul purjarii pana la inceputul turnarii pe masina de turnare continua a semifabricatelor pana la 40 min fara reducerea rezistentei captuselii oalelor si fara incalcarea regimului de incepere a turnarii otelului. Turnarea continua a metalului tratat in prealabil cu argon in oala s-a facut prin metoda "Sar pe sarja

Suflarea cu argon a favorizat turnarea stabila a otelului pe masinile de turnare continua a semifabricatelor si prin introducerea unui amestec de fier si crom in oala. Prin aceasta s-a redus cantitatea arsa din elementele de baza cu 2,4 % si marimea imprastierii concentratiei cromului in volumul oalei cu 5,3 %. A fost nevoie insa sa se mareasca temperatura metalului la iesirea din cuptor cu 10 C.

In comparatie cu tehnologia obisnuita tratarea metalului cu argon a dus la imbunatatirea calitatii semifabricatelor turnate: numarul fisurilor axiale si longitudinale a scazut cu 0 % si respectiv cu 2,6 %. Odata cu cresterea concentratiei de carbon in baie inainte de oxidare ( %) si prin tratarea metalului cu argon cantittea de brame cu bule sub crusta s-a redus cu 7,34 %. Randamentul de metal bun a crescut cu 0 %, iar a laminatelor, cu 0,87 %.

Tratarea metalului in afara cuptorului cu argon a dus la micsorarea continutului de incluziuni nemetalice in tabla la minata (CX, CP, CH - silicati fragili, plastici si respectiv nedeformabili OK, OT - oxizi punctiformi, oxizi liniari; Cf - sulfuri) in modul urmator:

Formula B pag. 40

Aceasta asigurat o imbunatatire oarecare a proiprietatilor plastice ale metalelor, modificarea propiretatilor fizice ale metalului lichid ( vascozitatea, densitatea, tensiunea superficiala) dupa tratarea lui cu argon /6/ a influentat morfologia frontului si viteza de cristalizare, precum si configuratia campurilor de temperatura a solidificarii lingoului /7/. Toate acestea sunt confirmate de datele obtinute prin controlul macrostructurii metalului epruvetelor luate din semifabricatele turnate experimental (la numarator) si turnate in mod obisnuit (la numitor):

In conditiile diferentei insemnate de temperatura a metalului pe inaltimea oalei de turnare si a insuficientei unui volum liber tratarea otelului in afara cuptorului cu argon sub zgura de cuptor oxidata puternic cu tngrosarea zgurii cu calcar ajuta la imbunatatirea calitatilor semifabricate turnate continuu.