Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев, Украина:

А. Н. Смирнов, докт. техн. наук, профессор

Старооскольский технологический институт им. А. А. Угарова (филиал) ФГАОУ ВО «НИТУ МИСиС», Москва, Россия:
Е. Н. Смирнов, докт. техн. наук, профессор кафедры металлургии и металловедения им. С. П. Угаровой
В. А. Скляр, канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии и металловедения им. С. П. Угаровой

ФГБОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия:
Г. А. Орлов, докт. техн. наук, профессор кафедры ОМД, эл. почта: en_smirnov@i.ua

Показано, что при выборе шлакообразующей смеси (ШОС) необходимо принимать во внимание не только стандартные (химический состав, основность, температура расплавления и разжижения, вязкость в области рабочих температур), но и дополнительные характеристики (физическое состояние, эффект несмачивания поверхности кристаллизатора ее каплями, температура начала затвердевания — «излома»), которые оказывают существенное влияние на формирование заготовки. Это позволит обеспечить оптимальное наращивание твердой корочки, достигаемое за счет толщины слоя ШОС. Показано, что ШОС известных мировых производителей, используемые при непрерывной разливке сортовой заготовки, обладают низкими показателями величины смачивания — 154±2 град. В ходе лабораторных исследований установлено, что не во всех ШОС наблюдается характерная кривая «излома», так как в этих шлаках при затвердевании не выделяется кристаллическая фаза, и данные ШОС образуют при затвердевании стекловидную фазу. Разработан простой в реализации экспериментальный метод определения степени кристалличности шлакообразующих смесей. Установлена взаимосвязь температуры начала затвердевания и содержания кристаллической фазы в шлаках ШОС для разливки сортовой заготовки. В промышленных условиях получила подтверждение гипотеза о необходимости учета при подборе ШОС именно совокупности характеристик. Исследование по выявлению подкорковых пузырей, которое проводили при помощи визуального осмотра поверхности заготовок после фрезерования граней, показало, что на поверхности последней присутствуют два вида пузырей, обусловленные низкой технологичностью выбранной ШОС и полученные в результате аргонной продувки металла. Показано, что при разливке стали c использованием гранулированной ШОС, подобранной по совокупности характеристик, в сравнении с порошкообразной ШОС текущего производства наблюдается резкое снижение числа проявлений дефекта «подкорковый пузырь» на поверхности заготовки после ее зачистки. Сопоставление данных о разливке с продувкой аргоном и без нее показало, что при разливке с аргоном число выявленных пузырьков больше, чем при отсутствии продувки.

1. Smirnov A. N., Khobta A. S., Smirnov E. N., Serov A. I., Verzilov A. P. Casting of steel from the tundish of a continuous caster with a sliding gate // Russian Metallurgy (Metally). 2012. No. 12. Р. 1–5.
2. Smirnov A. N., Efimova V. G., Kravchenko A. V. Flotation of nonmetallic iclusions during argon injection into the tundish of a continuous casting machine. Part 2 // Steel in Translation. 2014. Vol. 44, Iss. 1. P. 11–16.
3. An H., Bao Y., Wang M., Zhao L. Effects of electromagnetic stirring on fluid flow and temperature distribution in billet continuous casting mould and solidification structure of 55SiCr // Metallurgical Research and Technology. 2018. Vol. 1, Iss. 115, P. 103–114.
4. Smyrnov Y. N., Belevitin V. A., Skliar V. A., Orlov G. A. Physical and computer modeling of a new soft reduction process of continuously cast blooms // Journal of Chemical Technology and Metllurgy. 2015. Vol. 50, Iss. 6. Р. 589–594.
5. Лейтес А. В. Защита стали в процессе непрерывной разливки. — М. : Металлургия, 1984. — 198 с.
6. Селиванов В. Н., Филиппов А. В., Дюльдина Э. В., Чернов В. П. Исследование ассимиляции шлаком кристаллизатора неметаллических включений при непрерывной разливке стали // Черные металлы. 2017. № 8. С. 38–43.
7. El–Bealy M. O. Transient Simulation of Mold Heat Transfer and Solidification Phenomena of Continuous Casting of Steel // Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy and Materials Processing Science. 2016. Vol. 47, Iss. 5. Р. 3013–3038.
8. Sridhar S., Mills K. S., Ludlow V. et al. Сomparison of the mould powders used to cast slabs, billets and blooms // 3^rd European Conf. on Continuous Casting, Madrid–Spain, Оctober 20–23, 1998. Madrid, 1998. P. 807–816.
9. Krasilnikov A., Fanghänel F., Lieftucht D., Reifferscheid M., Laughlin J. Local heat transfer through mold flux film and optimal narrow face taper adjustment // AISTech – Iron and Steel Technology Conference Proceedings. 2015. Р. 2485–2493.
10. Смирнов Л. А., Смирнов А. А., Старцев В. А., Балахонов Е. Н. Разработка составов силикатных шлаковых расплавов для непрерывной разливки стали. — Екатеринбург : УрОРАН, 2007. — 121 с.
11. Yang J., Zhu M. Evolution of compositions and properties of CaO–SiO₂ based mold flux for continuous casting high Mn steel // ISIJ International. 2016. Vol. 56, Iss. 12. P. 2191–2198.
12. Гущин В. Н., Ульянов В. А. Исследование влияния неравномерности фронта затвердевания на осевую пористость непрерывнолитых сортовых заготовок // Черные металлы. 2016. № 12. С. 21–25.
13. Neumann F., Neal J., Pedroza M. A. et al. Mold fluxes in high speed thin slab casting // Proc. 79^th Steelmaking Conf. Pittsburgh: Iron and Steel Society. 1996. P. 249–257.
14. Li H. R., Sun L. G., Ai L. Q. The overview on sticking breakout behavior
for thin slab continuous casting // Advanced Materials Research.
2014. Vol. 1022. P. 201–204.
15. Mills K. C., Fox A. B., Thackray R. P., Li Z. The performance and properties of mould fluxes // Proc. 7^th Int. Conf. on Molten Slags, Fluxes and Salts. Cape Town : The South African Institute of Mining and Metallurgy. 2004. P. 713–721.
16. Zhou L., Wang W., Zhou K. A study of the heat transfer behavior of mold fluxes with different amounts of Al₂O₃ // Metals. 2016. Vol. 6, Iss. 6. P. 139.
17. ГОСТ 21014–88. Прокат черных металлов. Термины и определения дефектов поверхности. — Введ. 01.01.1990.
18. Шульц Т., Янке Д., Хеллер Х. П., Дихатц Б. Экологически безопасные шлакообразующие смеси для процесса непрерывной разливки // Черные металлы. 2008. № 9. С. 32–40.
19. Милз К., Фокс А. Обзор исследований свойств и выполняемых функций ШОС, используемых в кристаллизаторе: 4–я Европейская конференция. 14 окт. 2002 г. Бирмингем, Англия. С. 342–349.
20. Цылев Л. М. Прибор для измерения вязкости металлургических шлаков // Заводская лаборатория. 1951. № 5. С. 594–597.
21. Smirnov A. N., Kuberskii S. V., Smirnov E. N., Verzilov A. P., Maksaev E. N. Influence of meniscus fluctuations in the mold on crust formation in slab casting // Steel in translation. 2017. Vol. 47, Iss. 7. P. 476–482.