Южно-Уральский государственный университет (Национальный исследовательский университет), Челябинск, Россия:

С. А. Ботников, докторант кафедры материаловедения и физико-химии материалов, канд. техн. наук, эл. почта: sbotnikov@bk.ru

Чистота стали является важным фактором ее качества, и потребность в более чистых сталях растет с каждым годом. В настоящее время отсутствует универсальный комплексный подход к разработке, внедрению и обеспечению стабильного функционирования технологии получения стали высокой чистоты в условиях современного сталеплавильного производства. Развит подход к термодинамическому анализу процессов сталеплавильного производства с учетом осложненного явления вторичного окисления металла на всех этапах технологического цикла. Основной научной идеей созданного комплекса SyTherMa (STM) является положение о ведущей роли окислительного потенциала в системе металл – шлак – газ и контроле внешнего поступления кислорода из атмосферы, материалов, шлака и футеровки. Эта идея обеспечивает быстрое определение критических точек в разрабатываемых и действующих технологиях, помогает найти эффективные способы решения возникающих проблем качества чистых и сверхчистых сталей. Предложенный подход к разработке эффективной технологии производства стали с низким содержанием неметаллических включений с учетом всех происходящих процессов в единой технологической цепочке выплавка – выпуск плавки – внепечная обработка – разливка стали исключает принятие неверных решений, касающихся себестоимости стали или производительности цеха. Выполненный анализ комплекса мероприятий по производству высококачественных сталей от выплавки до разливки позволил применить комплексный подход к разработке технологии производства чистой и суперчистой сталей с применением доступных современных технологий и инструментов.

По материалам XVII Международного конгресса сталеплавильщиков и производителей металла «От руды до стали» (3–7 апреля 2023 г., Магнитогорск).

1. Ботников С. А. Разработка и внедрение алгоритма корректировки технологии производства «чистой стали» на базе комплексного учета повышенных требований к качеству металлопродукции и производительности цеха : сборник трудов XVI Международного конгресса сталеплавильщиков. — Екатеринбург, 2021. С. 44–51.
2. Григорович К. В. Фракционный анализ кислорода в металлах — особенности и возможности метода // Аналитика и контроль. 2002. Т. 6. № 2. С. 151–158.

3. Birat J.-P. Steel cleanliness and environmental metallurgy // Metallurgical Research and Technology. 2016. Vol. 113. № 2. 201.
4. Sahai Y. Tundish technology for casting clean steel: a review / Metall. Mater. Trans. B. 2016. Vol. 47. P. 2095–2106. DOI: 10.1007/s11663-016-0648-3.
5. Liu C., Huang F., Wang X. The effect of refining slag and refractory on inclusion transformation in extra low oxygen steels // Metall. Mater. Trans. B. 2016. Vol. 47. P. 999–1009. DOI: 10.1007/s11663-016-0592-2
6. Bhattacharya T., Brown A. J., Muller C. M., Angelo J. P., Lee M. S., Singh K. N., Kaushik P. Development of next-generation impact pads for producing ultraclean steel using mathematical models and plant trials // AISTech. 2016. P. 1547–1572.
7. Kazakov A. A., Zhitenev A. I. Assessment and interpretation of nonmetallic inclusions in steel // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 16. P. 33–38.
8. Казаков А. А., Мурысев В. А., Киселев Д. В. Интерпретация неметаллических включений при оценке качества металлопродукции в условиях заводской практики // Черные металлы. 2021. № 9. С. 47–54.
9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021669194. SyTherMa-равновесие / А. А. Толстолуцкий, Г. И. Котельников, С. А. Ботников ; заявл. 19.10.2021 ; опубл. 11.11.2021.
10. Slag Atlas. 2^nd Edition. Ed. by Verein Deutscher Eisenhüttenleute (VDEh). — Düsseldorf : Verlag Stahleisen GmbH., 1995. — 616 p.
11. Bruggman С. Contribution to the slagging of MgO in secondary metallurgical slags // Refractories worldforum. 2011. Vol. 3, Iss. 1. P. 105–109.
12. Pires J. C., Garcia A. Modification of oxide inclusions presents in aluminumkilled low carbon steel by addition of calcium // Rem Revista Escola de Minas. 2004. Vol. 3. № 57. P. 183–189. DOI: 10.1590/S0370-44672004000300008
13. Bannenberg N. Inclusion modification to prevent nozzle clogging // ISS Steelmaking Conference Proceedings. 1995. P. 457–463.
14. ГОСТ Р 54153–2010. Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа. — Введ. 01.01.2012.
15. Соммервиль И. Д. Измерение, прогноз и применение емкостей металлургических шлаков // Тр. IV Междунар. конф. «Инжекционная металлургия 86» (11–13 июня 1986 г., Лулеа, Швеция). — М. : Металлургия, 1990. С. 107–120.
16. Nakamura T., Ueda Y., Toguri J. M. A new development of the optical basicity // Journal of the Japan Institute of Metals and Materials. 1986. Vol. 50. № 5. P. 456–461. DOI: 10.2320/jinstmet1952.50.5_456
17. Кожеуров В. А. Термодинамика металлургических шлаков. — Свердловск : Гос. н.-т. изд-во литературы по черной и цветной металлургии, 1955. — 163 с.
18. Григорян В. А., Белянчиков Л. Н., Стомахин А. Я. Теоретические основы электросталеплавильных процессов. — М. : Металлургия, 1987. — 272 с.
19. Chung S. D. Stopper rod dithering trials at ArcelorMittal Dofasco’s № 1 continuous caster // AISTech. 2011. P. 1557–1566.
20. Torga G., Atchabahian D. G., Scoccia J. Development and application of a quantitative tool to assess casting behavior // AISTech. 2011. P. 433–439.
21. Yang S., Wang Q., Zhang L., Li J., Peaslee K. D. Formation and modification of MgO·Al2O3-based inclusions in alloy steels // Metallurgical and Materials Ttansactions B. 2012. Vol. 43. P. 731–750.
22. Ботников С. А., Макровец Л. А., Бакин И. В., Михайлов Г. Г. Фазовые равновесия при обработке алюминием и кальцием экономнолегированной марганецсодержащей стали в агрегатах, футерованных огнеупорами на основе магнезита // Бюллетень научно-технической и экономической информации. Черная металлургия. 2023. Т. 79. № 3. C. 220–230.
23. Пат. 2740949 РФ. Способ получения суперчистой стали, раскисленной алюминием, для производства высококачественной металлопродукции / С. А. Ботников, Д. В. Моров ; заявл. 22.07.2019 ; опубл. 21.01.2021.