Kontinuirano ulivanje jekla v v železarni Store UDK: 669—147 ASM/SLA: D9 q Srečko Senčič V zadnjem desetletju se je pričelo uveljavljati v svetu ulivanja jekla preko avtomatiziranih na prav za kontinuirno ulivanje jekla v obliki gredic, predprofilov, slabov in bram. Močno razširitev procesa kontinuirnega ulivanja jekla kaže statistični podatek, da se v svetu uliva že 12 % celotne svetovne proizvodnje surovega jekla, kar znese letno cca 70 milijonov ton. Gospodarska situacija v svetu pa še bolj pogojuje nadaljni razvoj procesa kontinuirnega ulivanja jekla, ker le-ta izkazuje velike ekonomske prednosti proti klasičnemu načinu ulivanja jekla, in sicer: — manjša investicijska vlaganja, — manjše delovne površine, — večji izkoristki, — manj delovnih operacij, — manjši predelovalni stroški, — manj delovne sile, — možnosti popolne avtomatizacije procesa. Poleg naštetih ekonomskih prednosti pa danes ugotavljamo že tudi vrsto tehnoloških prednosti. Železarna štore je sledila razvoju procesa kontinuirnega ulivanja jekla in ga uvedla v svoj proizvodni program ob koncu leta 1973. V članku je podan opis naprave, kratek opis uvajanja izmen ali del. skupin, tehnološki pogoji ulivanja, rezultati proizvodnje v letu 1974 in v začetku leta 1975 ter kontrola kvalitete ulitih konti gredic. UVOD Štirižilna naprava za kontinuirno ulivanje jekla, na kateri se pridobijo gredice manjšega formata, je locirana v kompleksu Štore II v sklopu nove jeklarne in valjarne. Sama naprava je postavljena tako, da se livni sistem naprave nahaja v območju žerjava, ki služi za transport ponovc s tekočim jeklom od prve peči (v perspektivi tudi od druge) direktno na napravo, hladilne klopi pa so inštalirane v hali valjarne, kjer se gredice skladiščijo. S tem smo optimalno izkoristili lokacijo obeh objektov in dosegli izredno kratke transportne poti. Na napravi se uliva celotna proizvodnja jekla 40-tonske elektroobločne peči. Srečko Senčič je diplomirani inženir metalurgije in vodja TOZD proizvodnje 114. panoge v železarni Štore KARAKTERISTIKE IN OPIS NAPRAVE ZA KONTINUIRNO ULIVANJE JEKLA Instalirana naprava za kontinuirno ulivanje jekla firme Concast je proizvod francoske firme CREUSOT-LOIRE. Shemo te naprave prikazuje slika 1, slika 2 pa napravo med obratovanjem. Shema konti naprave Fig. 1 Scheme of the »conti« machine Naprava tip S-5 je krožnoločne izvedbe in ima naslednje karakteristike: — radij naprave je 5 m, — najvišja točka naprave je nosilec glavne ponovce na koti + 8,50 m, — livni podest je na višini 5,40 m, — transportni del naprave je na koti + 0,60 m, — temelji naprave segajo v globino — 2,30 m, z izjemo dveh jaškov na koti — 5,50 m, ki služita za zbiranje odrezkov konti gredic. Iz podanih podatkov je razvidno, da je glavni del naprave iznad nivoja in je zaradi tega zelo dostopna in enostavna za vzdrževanje. Na napravi je možno ulivati gredice v formatih 80 X 80 mm, 100 X 100 mm, 120 X 120 mm in 140 X 140 mm. Dolžine rezanja gredic so z ozirom na potrebe naše valjarne omejene na min. 2 m in max. 3 m. Možno je rezati krajše in daljše dolžine gredic, pri tem pa bi bilo potrebno izvesti delno rekonstrukcijo hladilne klopi. Letna kapaciteta naprave je 190.000 ton konti gredic ob uvedbi sekvenčnega načina vlivanja. Slika 2 in 2 a Konti naprava med obratovanjem Fig. 2 and 2a »Conti« machine during operation Glavni deli naprave 1 nosilna konstrukcija naprave, 2. voziček za prevoz pretočne ponovce, 3. pretočna ponovca, 4. kristalizator z mehanizmom za oscilacijo, 5. hladilna komora, 6. vodilo gredice, 7. pogonski stroj s hidravličnim agregatom, 8. primarni del transportnih valjčnic, 9. hidravlične škarje, 10. sekundarni del transportnih valjčnic, 11. kasete z začetniki, 12. potisni napravi, 13. hladilna klop s transporterji, 14. komandni pult in strojnica. Nosilna konstrukcija naprave Je sestavljena iz težkih jeklenih nosilcev, postavljenih v betonske temelje. Na nosilcih stoji livni podest, ki je delno betoniran, ob samih kri-stalizatorjih pa zaščiten z ognjestalno opeko. Na nosilne stebre je vezan tudi konzolni nosilec, na katerega se odstavi ponovca s tekočim jeklom. Voziček za prevoz ponovce Pred pričetkom odlivanja se pretočna ponovca postavi pozidana in posušena na voziček in se zapelje na mesto za predgrevanje. Ponovca se pred-greva s tremi gorilniki z mešanim plinom butan--propan-zrak na temperaturo cca 1000° C. Voziček služi za prevoz ponovce iz položaja za predgrevanje v položaj pripravljenosti za pričetek odlivanja nad posamezne kristalizatorje. Nadalje omogoča enostavno zamenjavo uporabljene pretočne ponovce po končanem ulivanju z novo ponovco. Pretočna ponovca Obzidava pretočne ponovce je razvidna iz slike 3. V ponovco vgrajujemo cirkonske izlivke s premerom 0 14 mm za odlivanje gredic 100 X Slika 3 Fig. 3 Pretočna ponovca Flovv through laddle Rez E-F Legenda A — zgornji del hI. B — spodnji del hI. K — mazalni pokrov J — mazalna plošča M — nosilec kokile H — notranje ohišje E 2 — valjčnice D 1 — tesnilo S — bakrena cev H 1 — tesnilo plašča plašča Slika 4 Kristalizator kv. 100 mm Fig. 4 Mould 100 x 100 mm 100 mm, za format 140 X 140 mm pa uporabljamo 0 16,5 mm. Do sedaj smo uporabljali izlivke v kvaliteti Zr - silikat in se ne kaže potreba po uporabi kvalitete Zr-oksid. Vzdržnost obzidave je povprečno 10 šarž, kar predstavlja porabo cca 18 kg ognjestalnega materiala na tono ulitega jekla. Kristalizator z mehanizmom za oscilacijo Oblika in glavni deli kristalizatorja so lepo razvidni na sliki 4. V kristalizator vgrajujemo bakreno kokilo, zakrivljeno v radiusu 5 m. Kokila je znotraj kromirana, delno konična in je dolga 800 mm. Koniciteta kokile za posamezne formate znaša: Format Koničnost od 25—400 mm Koničnost %/m Toleranca 140 X 140 mm 2,5 1,3 ± 0,1 120 X 120 mm 2,0 0,9 ± 0,1 100 X 100 mm 2,0 0,75 ± 0,1 80 X 80 mm 1,5 0,45 ± 0,1 Povprečna vzdržnost kokil je 120 litij, največ pa smo dosegli 324 litij. Po izločitvi se kokile ne dajo več uporabiti, z izjemo kokil, ki jih namensko izločimo ob prehodu na odlivanje kvalitetnih jekel. Kristalizator oscilira sinusno, pri tem pa je amplituda nihaja od 0 — 21 mm. Regulacija se vrši z ekscentrom. Ločimo dve vrsti oscilacije glede na frekvenco nihanja in sicer: — počasna 106 nih/min (za 120 in 140 kv.) — hitra 158 nih/min (za 100 in 80 kv.) Odgovarjajočo amplitudo nihaja izračunamo glede na potrebno hitrost odlivanja. Hladilna komora Je med ulivanjem zaprta in nedostopna. V radiju 5 m so postavljena _4 enodelna vodila, na enem koncu vezana kot podaljšek kristalizatorja, na drugem koncu pa postavljena na ležišče ob pogonskem stroju. Na vsakem vodilu so na vseh štirih straneh nameščene cevi s šobami za direktno hlajenje gredice z vodo. Razdelitev hladilnih con in število šob je razvidno na sliki 5. Pogonski stroj Ima dve funkciji, in sicer izvlači in ravna gredice. V stroju sta vgrajena dva pogonska valja (zgornja) in dva prosto se vrteča valja (spodnja). Ker so se nam ob pričetku obratovanja gredice krivile, smo med dva prosto vrteča se valja vgradili še dva valja. Pritisk na valjih pogonskega stroja je med 12 in 20 atm, odvisno od kvalitete jekla, ki se uliva. Sekundarno hlajenje Fig. 5 Secondary cooling Hidravlične škarje So pomične, z nastavljivo hitrostjo pomika. Pot škarij je dolga 1 m. Max. možni delovni pritisk cilindra z noži je 400 atm. Trenutno dosegamo v odvisnosti od temperature in kvalitete gredice povprečni delovni pritisk 180 atm. Vgrajeni noži vzdržijo povprečno 700 ur obratovanja. OBSEG UVAJANJA DELAVCEV IN OSVAJANJA TEHNOLOGIJE ULIVANJA JEKLA NA »KONTI« NAPRAVI S »konti« napravo smo pričeli obratovati dne 29. oktobra 1973. Mesec dni smo ulivali na napravi po eno ali dve šarži z eno izmeno. Istočasno pa smo priučevali delavce za formiranje druge izmene. S 1. decembrom smo prešli na dvoizmen-ski način dela in takoj pričeli s priučevanjem delavcev za tretjo izmeno. Po treh mesecih poiz-kusnega obratovanja smo prešli na troizmenski način dela. Na štiriizmenski način dela pa smo zaradi pomanjkanja delavcev prešli šele 20. maja 1974. že po treh mesecih smo lahko zasledili zelo ugodne ekonomske učinke, ki so bili rezultat hitrega usposabljanja delovne sile in osvajanja tehnologije ulivanja različnih kvalitet jekel. Tabela 1 podaja pregled vrst jekel, ki smo jih osvojili v tromesečnem obdobju obratovanja. Nadalje tabela podaja karakteristične pogoje vlivanja, ki jih dosegamo. Po doseženih rezultatih smo usmerili osvajanje in raziskovalno delo v letu 1974 predvsem na: — postopno optimizacijo izkoriščenosti »konti« naprave, izpopolnjevanja tehnologije in dokumentacije tehnoloških predpisov, — izpopolnitev instalirane opreme in potrebne dodatne opreme, — izpopolnitev celotne tehnologije od izdelave šarže v elektropeči do končnega izdelka za najpomembnejše skupine nizkolegiranih konstrukcijskih jekel, — sistematično primerjavo stroškov med »konti« gredico in gredico, izvaljano na blumingu, — osvajanje ulivanja novih kvalitet nizkolegiranih konstrukcijskih jekel. Rezultati izvajanja sprejete usmeritve v osvajanje in raziskovalno delo se kažejo v proizvodnih rezultatih za leto 1974, še bolj izrazito pa v prvih štirih mesecih leta 1975 in jih podaja tabela 2. Iz tabele je razvidno, da imamo v letu 1974 po mesecih največji izpad proizvodnje konti gredic pod postavko »ostale napake«, temu pa sledita skoraj z enakim količinskim deležem »predori in spuščanje zamaška«. Pod »ostale napake« razvrščamo vse šarže, ki se niso dale uliti do konca na konti napravi zaradi tehnoloških napak (slabo dezoksidirana šarža, prenizka temperatura, previsoka vsebnost aluminija) in elektromehanskih okvar konti naprave. Pri tem je delež tehnoloških napak 75 %. Bistven napredek je opazen v zadnjih mesecih leta 1974 in v prvih mesecih letošnjega leta, ko smo se odločili, da v primeru, če se naprava pokvari, prenehamo z ulivanjem jekla v kokile. temveč vračamo jeklo v peč. Še boljše rezultate pa pričakujemo, ko bomo nadomestili zamašni drog s hidravličnim zasunom in z vgraditvijo mehanizma za avtomatsko regulacijo hitrosti ulivanja na konti napravi. Kvaliteta materiala Ob pričetku obratovanja smo uvedli kontrolo kvalitete konti gredic in jo razdelili na dve področji: 1. vizuelna kontrola, 2. analiza in raziskava odvzetih vzorcev posameznih šarž in žil. Izplen % 98 98 98 98 97 97 97 Ker bomo o metodah kontrole kvalitete konti gredic podali v enem od naslednjih prispevkov širšo informacijo, ne navajam površinskih napak in metod kontrole. Poudariti pa je potrebno, da je medfazna kontrola konti gredic med jeklarno in valjamo osnovni pogoj za kvaliteten polizdelek in doseganje visokih izkoristkov pri valjanju. Pri vrsti raziskav na odvzetih vzorcih smo zasledovali predvsem pojave: — poroznosti tik pod površino in v centru, — notranjih razpok, — nekovinskih vključkov, — segregacije. Poroznost tik pod površino smo zasledili takoj v začetku pri izdelavi mehkih kvalitet. Z izpopolnitvijo dezoksidacijskega postopka in z limitira-njem spodnje meje vsebnosti silicija v jeklu na 0,20 % omenjene napake ne zasledimo več. Slika 6 Jeklo C. 0200 — centralna poroznost Fig. 6 Steel C. 0200 — central porosity Tabela 1 — Tehnološki parametri iz osvajanja odlivanja jekel na konti napravi Vrsta jekla Temperatura v peči v prSpoTovc, Hitrost ulivanja JUS DIN °C "C »C m/min C. 0200 St 37— 11 1650— 1660 1630— 1640 1570— 1580 2,8 — 3,3 C. 1121 Ck 10 1650 — 1660 1630— 1640 1570— 1580 2,8 — 3,3 C. 1531 Ck 45 1630— 1640 1610— 1620 1550— 1560 2,7 — 3,0 C. 1731 Ck 60 1610 — 1620 1590 — 1600 1530— 1540 2,5 — 3,0 C.2133 55 Si7 1590— 1600 1590— 1600 1530 — 1540 2,2 — 2,8 C. 3134 50 Mn 7 1630— 1640 1610 — 1620 1540— 1550 2,5 — 3,0 C. 4732 42 Cr Mo 4 1630— 1640 1610— 1620 1540— 1550 2,5 — 3,0 Tabela 2 — Proizvodnja konti gredic 1974 Skupaj Jan. Febr. Marec Apr. Maj Jun. Jul. Avg. Sept. Okt. Nov. Dec. Proizvodnja (t) 45.293 2.422 3.620 3.753 3.661 4.177 4.402 3.842 4.261 4.360 4.251 4.388 5.224 Štev. šarž 1.210 64 94 98 94 106 108 96 105 110 104 104 125 Odlito v kokile (t) 3.072 633 332 164 281 242 295 335 193 358 193 — 45 Odlito v kokile (°/o) 6,8 26,0 9,2 4,4 7,6 5,8 6,6 8,7 4,5 8,1 4,5 — 0,9 Spušč. zamaška (t) 465 75 102 — 24 26 — 104 32 36 66 — — Spušč. zamaška (%) 1,1 3,2 2,8 — 0,6 0,8 100 48 60 44 46 — — Predori (t) 493 110 — 49 35 — — 2,8 0,7 0,8 1,5 — — Predori (%) 1,1 4,5 — 1,3 0,9 — 2,2 1,2 1,5 1,0 1,0 — — Ostale napake (t) 2.124 448 230 115 222 216 195 183 101 278 91 — 45 Ostale napake (%) 4,6 18,3 6,4 3,1 6,1 5,0 4,4 4,7 2,3 6,3 2,0 — 0,9 Proizvodnja konti gredic 1975 Proiz- vodnja (t) 20.069 4.666 5.132 5.136 5.135 Štev. šarž 487 115 123 126 123 Povratek (t) 502 141 74 178 109 Povratek (%) 2,5 3,0 1,4 3,4 2,1 Spuš. zamaška (t) 126 65 20 38 3 Spuš. zamaška (%) 0,7 1,5 0,4 0,8 — Predori (t) 91 23 14 41 13 Predori (%) 0,4 0,4 0,3 0,7 0,3 Ostale napake (t) Ostale napake (%) 285 53 40 99 93 1,4 1,1 0,7 1,9 1,8 Centralna poroznost se pogosto pojavlja kot posledica ulivanja hladnega jekla z visoko livno hitrostjo. S pravilno nastavitvijo tehnoloških pogojev in regulacijo hladilne vode se centralna poroznost omeji na minimum, kot je primer na sliki 6. Izvršene raziskave so nam pokazale, da pojav centralne poroznosti v omenjenem primeru (do 50 mm) ni nevaren, saj se material pri minimalni stopnji redukcije 6 : 1 pri valjanju zavari. Notranje razpoke. V začetku smo opazili dva tipa razpok: a) diagonalne razpoke, b) razpoke ob robovih. Vzrok za pojav obeh tipov napak je bil v neenakomernem sekundarnem hlajenju, prevelikih hitrostih ulivanja, previsokih temperaturah, kakor tudi pomanjkljivi predpripravi določenih delov naprave. Danes se te napake pojavljajo občasno in so posledica izključno slabe predpriprave določenega dela naprave. Nemetalni vključki. Izvršene so bile mikroskopske preiskave tako v železarni štore kot na metalurškem inštitutu. Rezultati preiskav na optičnem mikroskopu in na elektronskem mikroanali-zatorju so pokazali, da se pri tehnologiji izdelave šarž, ki temelji na dezoksidaciji s silicijem ustvarja večja količina oksidov in silikatov neugodne oblike, kot je dopustno za kvalitetna jekla. Zato smo izvedli nekatere korekture v uporabi dezoksi- Tabela 3 — Nemetalni vključki v jeklu po J. K. skali u .s; — o . '—1 C3 G M n « i rt 3 'Ti 03 O ■S u > "3 t/5 < č/3 M O (n > 0351 C.2130 0,28 0,24 0,36 2,20 3,08 0353 C.2130 0,20 0,40 0,12 1,32 2,04 0354 C.2130 0,16 — 0,16 2,28 2,60 1259 C.1431 0,86 0,06 0,73 1,33 2,98 1263 Č.1531 1,26 0,16 — 1,23 2,65 1318 C.1331 1,50 0,20 — 1,03 2,73 1386 C.1221 0,70 0,03 0,66 1,10 2,49 - « -,t . Slika 7 Baumanov odtis Fig. 7 Sulphur print Slika 8 Makrostruktura gredice — C. 2330 Fig. 8 Macrostructure of the billet — C. 2330 dantov, za kvalitetna jekla pa smo uvedli prepihovanje z argonom. Tabela 3 podaja oceno vključkov po primerjalnih etalonih J. K. skale za različne kvalitete, izdelane v različnih obdobjih obratovanja. Segregacija. Baumanov odtis kaže, da je stopnja segregacije žvepla nepomembna in da je žveplo porazdeljeno enakomerno na presek (slika 7). Nadaljne preiskave vzorcev iste žile ob začetku in koncu ulivanja so pokazale zavidljivo homogenost kemične sestave jekla. Edino nihanje smo zasledili v vsebnosti fosforja med vzorcem, vzetim na začetku in koncu ulivanja. Mehanske lastnosti Izvršena je bila vrsta preiskav, kjer smo primerjali mehanske lastnosti polizdelkov, izvaljanih iz konti gredic in iz ingotov. Vsi rezultati so pokazali, da v mehanskih lastnostih ni bistvenih razlik, do izraza pa so prišle določene prednosti konti gredic kot finejše in bolj homogeno zrno in minimalne izceje. Povzetek osnovnih pokazateljev preiskav podaja tabela 4. Zaključek Konti naprava je upravičila svoj namen postavitve, pri tem je bil dosežen dober kvalitetni nivo proizvedenih gredic, prav tako pa so bile izpolnjene vse predvidene zahteve glede produktivnosti, vklopitve naprave v jeklarski proces, načina vzdrževanja, kakor tudi zamenjava določenih delov naprave, ki smo jih sami postavili. Z novo tehnologijo ulivanja jekla so bili doseženi pričakovani ekonomski učinki, dosegli smo veliko razbremenitev delovne sile v jeklarni, ostale pa so odprte velike možnosti nadaljne optimali-zacije proizvodnje z manjšimi investicijami, ki zagotavljajo še večjo eksploatacijo jeklenih proizvodov. Izvor materiala Kvaliteta C % Mn % Profil mm Meja lezenja kp/cm2 Raztezek °/o Trdnost kp/cm2 Konti gredica C.1220 0,14 0,46 10 34,4 46,8 28,9 Ingot č.1220 0,14 0,50 10 32,8 46,4 26,0 Konti gredica C.2330 0,61 1,10 25 X 12 136,8 147,8 7,2 Ingot C.2330 0,61 1,03 25 X 12 130,1 139,4 9,1 ZUSAMMENFASSUNG Im Hiittenwerk Store ging am 29. Oktober 1973 im neuen Elektrostahlwerk die Kniippelstranggiessanlage in Betrieb. Nach einer sehr kurzen Inbetriebnahmezeit ist auf dieser Anlage eine grossere Anzahl der Kohlenstoff- und Niedriglegierten Stahle in Betrieb eingenommen worden. Die Produktionsergebnisse im Jahre 1974 und im Anfamg dieses Jahres, sowie auch die Untersuchungen der Stahl-qualitat zeigen, dass die Einschliessung der neuen Anlage in den Stahlerzeugungsprozess im vollen Ausmass er-folgt ist. Die Stranggiessanlage ist fiir das Giessen der Kniippel von 80 bis 140 mm im Ouerschnitt gebaut. Die Kapazitat der Anlage ist zur Zeit noch nicht voli ausgenutzt, da sie nur von einem 401 Lichtbogenofen versorgt wird. Nach der Aufstellung des zvveiten Lichtbogenofens und nach Er-reichung der geplanten Produktion wird die Anlage optimal ausgenutzt. SUMMARY In Štore ironvvotlks the new continuous casting machd-ne vvas given in operation on October 29lh, 1973 in con-nection to the nevv steel-vvork. After extremely short testing operation casting of greater number of carbon and lovv alloyed steel vvas set in normal production. Production results in 1974 and in the beginning of this year shovv that introduction of the nevv machine into the steel-making process vvas completely successfull. The continuous casting maching vvhere square billets from 80 to 140 mm can be čast is not fully exploited at the moment as steel is produced in 40 t electric are fur-nace. Installing the second electric are furnace vvill enable optimal exploitation of the casting machine and the plan-ned production vvill be achieved. 3AKAKDMEHHE 29. OKTHGpa 1973 r b MeiaAAyprHMCKOM 3aBOAe IllTope, b co-CTase HOBoro cTaAenAaBHAbHoro itexa nymeHa b 3KcnAyTaunro ycTa-HOBKa aah HenpepuBHoS pa3AHBKH craAH. Y»e nocAe uhciil kopot-Koro BpeMami npoSHofi paGoTU Ha ycTpoiicTBe ycBOHAH H3r0T0BAeHiie CpaBlIHTeAbHO GoAblHOrO KOAHHeCTBa pa3HLlX KaneCTB yrAepOAHCTOii H HH3KOAerHpOBaHHbIX CopTOB CT3AH. nOAVHGHHbie nOAOJKHTeABHLie pe3yAbTaTti np0H3B0ACTBa 1974 r a TaKHte b TeneHim 3toro roAa, Kpo.Me Toro liccAeAOBanna KanecTBa MaTepna,\a noKa3aAH, hto bkaio-neHiie HOBOil ycTanoBKH b npouecc np0H3B0ACTBa cTaAH BnoAHe VAaino. Ho noKa ara ycranoBKa M" HenpepbiBHofi pa3AHBKH KBaApa-tob 8—140 mm He BnoAHe ncn0Ai>30Baiia, tak kak MoimrocTt 3ack-TpoAyroBoii rieMH BCero 40 T. yCTaHOBKa aa» HenpeptiBHOra AHTbfl 6yAeT ncnoAbaoBaHa BnoAHe, KaK toalko 6yAeT BbinOAHeH MOHTaJK BTOpOII 3AeKTpOAyrOBOH I10MH.