Анотація до роботи:

Штепан Євген Вікторович. Вдосконалення технології і параметрів переливу сталі з проміжного ковша в кристалізатор високошвидкісної сортової МБЛЗ. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 - Металургія чорних металів. - Державний вищий навчальний заклад «Донецький національний технічний університет», Донецьк, 2007.

Розроблено рекомендації щодо вдосконалення технології і параметрів процесу переливу сталі з проміжного ковша в кристалізатор сортової високошвидкісної МБЛЗ.

Вирішено актуальну науково-технічну задачу щодо теоретичного обґрунтування і вдосконалення технології і параметрів процесу переливу сталі з проміжного ковша в кристалізатор сортової високошвидкісної МБЛЗ, які дозволяють поліпшити якість заготовок і умови їх формування. Для умов конвертерного цеху ВАТ «Дніпровський металургійний комбінат ім. Ф.Е.Дзержинського» виконані й передані рекомендації щодо підтримання рівня металу в проміжному ковші в процесі перековшовки не менш 400 мм, що дозволило збільшити кількість плавок, що розливаються в серії в середньому на 1,12 плавки, а також рекомендації щодо підтримання витрати аргону, який вдувається у струмінь сталі крізь полий стопор-моноблок, на рівні 1,5-2,0 л/хв., що дозволило підвищити вихід годного на 0,03%.

У дисертації вирішене актуальне науково-технічне завдання по теоретичному обґрунтуванню й удосконаленню технології й параметрів процесу переливу сталі із проміжного ковша в кристалізатор високошвидкісної сортової МБЛЗ, які дозволять підвищити якість заготовок і умови їхнього формування.

Основні наукові й практичні результати роботи:

1.Виконано аналіз сучасних способів одержання сортової заготовки, а також оцінка якості заготовки залежно від способів виробництва; розглянуто проблеми й перспективи отримання сортової заготовки на високошвидкісних МБЛЗ. У результаті проведеного аналізу способів отримання довгомірної продукції показано, що отримання сортової заготовки в Україні ведеться методом перекату зі зливків і на машинах безперервного лиття заготовки. Причому останній метод, маючи безсумнівні переваги, одержує все більше поширення.

Відзначена тенденція виробництва безперервнолитої заготовки з високими швидкостями розливання (більше 3 м/хв), що отримала поширення в останні роки, і пов'язані із цим технологічні труднощі в забезпеченні якості заготовки.

2. Створено фізичну модель для вивчення процесів переливу металу з проміжного ковша в кристалізатор сортової МБЛЗ, що дозволяє досліджувати гідродинаміку потоків у проміжному ковші й кристалізаторі. Відпрацьовано методику оптимізації процесів переливу металу з проміжного ковша в кристалізатор.

3.Вперше експериментальними методами встановлено, що вихрова воронка, що формується в промківші при рівні наливу металу 300-400 мм, зберігається при подальшому підвищенні рівня металу до 600-700 м і існує протягом 5-8 хв, що сприяє захвату теплоізоляційної суміші й заростанню внутрішньої порожнини стакана-дозатора. З метою уникнення утворення вихрової воронки рекомендовано не знижувати рівень металу в промковше при перековшовках нижче 500 мм і оптимізувати потоки металу, виключивши їх вплив, що сприяє утворенню воронки.

4.Запропоновано пояснення механізму заростання цирконового стакана-дозатора, нейтрального до хімічного затягування. Показано, що механізм фізичного заростання пов'язаний із проникненням у порожнину стакана-дозатора холодного повітря й шлакових часток, що може бути наслідком утворення вихрової воронки.

5.За допомогою методів фізичного й математичного моделювання досліджено процес впливу струменя сталі на корку твердіючої в кристалізаторі заготовки й встановлено, що збільшення кута нахилу струменя, що входить у ванну кристалізатора, понад 3 градуси, і зсув місця введення струменя металу на 6% щодо вісі кристалізатора приводить до зменшення товщини скоринки на виході із кристалізатора на 5-8%, що призводить до порушення геометричної форми заготовки, утворенню тріщин і проривів.

6.Уперше експериментальними й розрахунковими методами встановлено, що при вдуванні аргону крізь стопор-моноблок промковша досягається зменшення глибини проникнення струменя металу у ванну кристалізатора в 1,5-2,0 рази. Максимальний ефект досягається при витратах аргону на рівні 1,5-2,0 л/хв. При збільшенні витрати глибина проникнення струменя зростає, що супроводжується підвищенням ступеня бурління меніска й, як наслідок, забруднення сталі неметалічними включеннями.

7. Показано, що наявність оптимальної витрати аргону, що вдувається крізь стопор-моноболок, пов'язане з діаметром бульбашок, що проникають у кристалізатор і пов'язаної з ним піднімальної сили, що протидіє проникненню струменя металу у ванну кристалізатора.

8. Рекомендації щодо оптимізації процесів переливу металу із проміжного ковша в кристалізатор високошвидкісної сортової МБЛЗ використано при виробництві заготовки перетином 160х160 мм в умовах шестиструмкової МБЛЗ №2 ВАТ «Дніпровський металургійний комбінат ім. Ф.Е.Дзержинського» з можливістю одночасного отримання блюмової (335x400) і сортової заготовки (160x160), а також при створенні базового проекту високошвидкісної МБЛЗ ВАТ «Новокраматорський машинобудівний завод».

Публікації автора:

1. Еронько С.П., Штепан Е.В., Зуб В.В. Физическое моделирование процессов перемешивания металла в кристаллизаторе МНЛЗ // Металлургическая и горнорудная промышленность.- 2002.- №10.- С. 92-94.

2. Влияние условий разливки на характер затвердевания непрерывной сортовой заготовки / А.Н.Смирнов, Е.В.Штепан, С.П.Еронько, А.Ю.Цупрун // Наукові праці ДонНТУ. Серія: Металургія. – Донецьк: ДонНТУ, 2004.- Вип. 73.- С. 47-53.

3. К вопросу изменения рабочего диаметра стакана-дозатора при непрерывной разливке стали / А.Н.Смирнов, Е.В.Штепан,. И.А.Орлов, Е.Ю.Жибоедов // Наукові праці ДонНТУ. Серія: Хімія і хімічна технологія. – Донецк: ДонНТУ, 2004.- Вип. 77.- С. 43-49.

4. Исследование условий стабильности функционирования системы дозирования стали в промковше МНЛЗ / С.П.Еронько, И.А.Орлов, Д.А.Яковлев, Е.В.Штепан, А.В.Сидоров // Металлургическая и горнорудная промышленность.- 2004.- №8.- С. 126-129.

5. Технологическое развитие параметров высокоскоростной разливки стали на сортовых МНЛЗ / А.Н.Смирнов, Е.В.Штепан, Г.И.Касьян, А.Я.Минц // Металлургическая и горнорудная промышленность.- 2004.- №8.- С. 140-143.

6. Некоторые особенности развития вихреобразных потоков при истечении металла из промковша / Г.А.Редько, А.Н.Смирнов, Е.В.Штепан, Е.Ю.Жибоедов // Металлургическая и горнорудная промышленность.- 2004.- №8.- С. 180-183.

7. Процессы воздействия инжекции аргона в струю стали на качество непрерывнолитой сортовой заготовки / Е.В.Штепан,.Г.А.Редько, В.Е.Ухин, А.В.Науменко, Е.Ю.Жибоедов // Наукові праці ДонНТУ. Серія: Металургія. – Донецьк: ДонНТУ, 2005.- Вип. 102.- С. 56-62.

8. Особенности автоматической системы стопорной розливки стали для сортовой МНЛЗ / А.Н.Минтус, А.Ю.Цупрун, Д.А.Денисенко, Е.В.Штепан // Металл и литье Украины. - 2006.- №1.- С.69-73

9. Патент на винахід №74507. МКВ M22D41/56. Пристрій для заміни стакана-дозатора проміжного ковша машини безперервного лиття заготовок / С.П.Єронько, О.М.Смірнов, Цупрун О.Ю., Штепан Є.В., Білобров Ю.М., Сусь Ю.В., Плугатарь В.С., Тіунов В.М. - Опубл. 15.12. 2005. Бюл.№12.

10. Технологическое развитие параметров высокоскоростной разливки стали на сортовых МНЛЗ / А.Н.Смирнов, Г.И.Касьян, А.Я.Минц, Е.В.Штепан // Труды восьмого конгресса сталеплавильщиков (г.Нижний Тагил, 18-22 октября 2004г.).- Москва, 2005.-С.484-491.

11. Штепан Е.В., Ухин В.Е., Жибоедов Е.Ю. Физическое моделирование процессов затвердевания сортовой заготовки в кристаллизаторе МНЛЗ // Зб. трудів 3-ї міжнародної науково-практичної конференції «Прогресивні технології у металургії сталі: ХХІ сторіччя».- Донецьк: ОАО «Норд Пресс», 2005.- С.384-388.

12. Штепан Е.В., Науменко А.В., Ухин В.Е. Исследование процессов воронкообразования при переливе металла из промковша в кристаллизатор МНЛЗ // Металлургия и обработка металлов (выпуск 8). Материалы научно-технической конференции.- Донецк: ДонНТУ, 2005. – С.31-32.

13. Modeling geometry behavior of billet ingots during solidification /Ye. Smirnov, A.Smirnov, Ye.Shtepan, M.Grigoriev, G.Redko // II International Conference on continuous casting of steel. Technology. Modelling. Defects of CCS ingots.- Krynica, 2004. P.36-40.

14. Смирнов А.Н., Штепан Е.В., Жибоедов Е.Ю. Влияние условий разливки на характер затвердевания непрерывнолитой сортовой заготовки // Современные проблемы теории и практики производствакачественной стали. Тезисы докладов Международной научной конференции.- Маріуполь: ПГТУ, 2004. С.167-169.

15. Штепан Е.В., Абакумов Д.В. Усовершенствование системы подачи аргона через стопор-моноблок промежуточного ковша при разливке стали на МНЛЗ // Автоматизація технологічних об’єктів та процесів. Пошук молодих. Збірник наукових праць II Міжнародної науково-технічної конференції аспірантів та студентів в м.Донецьку 25 – 26 квітня 2002р.- Донецьк: ДонНТУ, 2002. С.299-301.

Особистий внесок здобувача в опублікованих роботах:

[1-2] - Створено фізичну модель для дослідження процесів проникнення струменя металу в кристалізатор сортової МБЛЗ. Виконано фізичне моделювання процесів проникнення струменя металу в кристалізатор сортової МБЛЗ. Отримано результати щодо зменшення глибини проникнення струменю сталі в рідку ванну кристалізатора при вдування в неї (1,5-2,0) л/хв. аргону. [3] - Виконано дослідження механізму заростання стакана-дозатора.[4] - Створено модель проміжного ковша МБЛЗ. [5] - Виконано фізичне моделювання процесу впливу струменя металу, що проникає в кристалізатор високошвидкісної МБЛЗ на формування скоринки заготовки. [6] - З використанням створеної фізичної моделі для вивчення процесів переливу металу із промковша в кристалізатор досліджено процеси воронкоутворення в промковші сортової МБЛЗ, отримано результати щодо поведінки вихрової воронки при зростанні рівня металу в проміжному ковші. [7] - Виконано дослідження з оптимізації витрат аргону, що вдувається в струмінь сталі крізь стопор-моноблок. Отримано результати щодо впливу параметрів відхилення струменю сталі, що проникає в кристалізатор на динаміку твердіння. [8] - Досліджено показники якості сортової заготовки при розливанні відкритим і закритим струменем. [10] - Виконано фізичне моделювання процесу впливу струменя металу, що проникає в кристалізатор високошвидкісної МБЛЗ на формування скоринки заготовки. [11] – Виконано дослідження процесів нерівномірності затвердіння сортової заготовки. [12] - З використанням створеної фізичної моделі для вивчення процесів переливу металу із промковша в кристалізатор досліджено процеси воронкоутворення в промковші сортової МБЛЗ, отримано результати щодо поведінки вихрової воронки при зростанні рівня металу в проміжному ковші. [13] - Виконано фізичне моделювання процесу виникнення напруг у скоринці безперервнолитої заготовки. [14] - Виконано фізичне моделювання процесу твердіння безперервнолитої заготовки. [15] - Досліджено процес подачі аргону крізь стопор-моноблок проміжного ковша при розливанні сталі на МБЛЗ.