zavádění výroby bram mikrolegovaných ocelí v ispat

METAL 2005
24.-26.5.2005, Hradec nad Moravicí
___________________________________________________________________________
ZAVÁDĚNÍ VÝROBY BRAM MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ
v Mittal Steel Ostrava a.s.
ESTABLISHING THE SLAB PRODUCTION OF MICROALLOY STEEL
GRADES
at Mittal Steel Ostrava a.s.
Ladislav Váleka
Radim Pachlopníka
Luděk Mokrošb
a
Mittal Steel Ostrava a.s., Vratimovská 689, 707 02 Ostrava 7, ČR
Technický rozvoj a ekologie - Výzkum, [email protected],
[email protected]
b
Ocelárna - Metalurgie, [email protected]
Abstrakt
V rámci řešení výzkumného úkolu v Mittal Steel Ostrava a.s. bylo vyrobeno téměř 110 kt,
tj. 544 taveb mikrolegovaných jakostí oceli pro bramové ZPO, a to v období 2002 až říjen
2004. Celkem bylo vyráběno osm jakostí ocelí chemického složení dle požadavků norem
ČSN EN 10149-2 a ČSN EN 10208-2.
Výrobu tekuté oceli a plynule litých bram (dále jen bram) lze považovat za zavedenou.
Zavedené detailní technologické předpisy byly verifikovány při výrobě a odlévání
mikrolegovaných ocelí. Nejdiskutovanějším problémem výroby tekuté oceli je dosahování
obsahu síry do 0,010 %hm a zužování intervalu obsahu mikrolegur. Nebezpečí rozkmitu
hladiny oceli v krystalizátoru je rizikem odlévání bram na ZPO.
Z pohledu kvality bram je výroba mikrolegovaných ocelí dobrá. Za období leden až říjen
2004 byly zjištěny pouze 3 bramy s podélnou trhlinou a 6 bram s příčnou trhlinou. Jedna
brama byla šrotována. Z pohledu kvality bram lze poukázat na vady středu (středová porezita,
segregace, trhliny) a možnost vzniku příčných rohových trhlin. Tyto trhliny mohou být
příčinou podélných vad na okraji pásu (zejména tloušťky pásu nad 8 mm).
Problematika byla částečně řešena v rámci grantového projektu (reg. č. 106/04/0024) za
finanční podpory Grantové agentury ČR.
1. VÝROBA PLOCHÝCH VÝROBKŮ v Mittal Steel Ostrava a.s.
Výroba za tepla válcovaných plochých výrobků (obrázek 1 - bez zaznačení hrabla pro
stahování strusky z licí pánve) je založena v Mittal Steel Ostrava a.s. na dlouholeté tradici.
Výroba byla zahájena v roce 1958, na dnes již zrušené trati P250. Další tratí pro válcování
plochých výrobků byla trať P800 (1960), která válcovala pásy maximální šíře 830 mm,
(brama maximálně šíře 840 mm). Trať P250 mohla válcovat svitky do šíře 300 mm. Dlouhá
léta byly vstupním materiálem těchto tratí bramy válcované z ingotů.
V létech 1997 a 1999 došlo k zásadní modernizaci výrobních zařízení pro výrobu pásů
válcovaných za tepla. V listopadu roku 1997 bylo uvedeno do provozu bramové ZPO
(s pánvovou pecí). Tím byla zahájena výroba v Minihuti (s širokopásovou válcovací tratí).
Vlastní výroba pásu (šířka 740 až 1575 mm, tloušťka 1,5 až 15 mm, max. průměr svitku
2,1 m) začala na nové širokopásové trati teprve od 2/2 poloviny roku 1999, kdy byla
v Minihuti uváděna do provozu Steckelova válcovací trať.
1
METAL 2005
24.-26.5.2005, Hradec nad Moravicí
___________________________________________________________________________
Výroba v Minihuti
spočívá v mimopecním
zpracování tekuté oceli
na pánvové peci, poté
jejím odlití na ZPO,
transportu
odlitých
bram (dopravníkem) do
ohřívací krokové pece.
Po ohřátí na válcovací
teplotu
a následném
odstranění okují jsou
bramy zavedeny do
tandemové
vratné
válcovací tratě s dvěma
kvarto stolicema, mezi
kterými jsou vertikální
pěchovací
stolice.
Obr. 1 Výroba pásů válcovaných za tepla
Válcovací
trať
je
vybavena
pecními
Fig. 1 Production of Hot Rolled Strips [1]
navíječkami
(2x).
Během válcování je pás
řízeně chlazen tak, aby při výstupu z úseku válcovacích stolic měl požadovanou doválcovaní
teplotu. Po výstupu z válcovacího úseku je pás chlazen v úseku laminárního chlazení na
požadovanou navíjecí teplotu a následně navinut do svitku v koncové navíječce pásu. Poté se
provádí vážení a adjustáž. Blíže viz tabulka 1.
Tabulka 1 Základní údaje týkající se trati P1500
Table 1 Basic information regarding rolling mill P1500
Kroková pec ... fa STEIN HEURTEY s čelním vstupem a výstupem
výkon
250 t/hod – teplá brama (800°C); 130 t/hod studená brama
efektivní délka pece
19200 mm (max. délka bram 18200 mm)
tmax. v ohřívacím prostoru 1350°C
palivo
zemní plyn; výhřevnost 35,9 MJ/m3
Válcovací pořadí
tlak vody pro ostřik okují 18 MPa
válcovací rychlost
max. 13,3 m/s
teplota pecních navíječek 1100°C
pracovní válce
průměr min. 760 mm / max. 840 mm; délka 1925 mm
opěrné válce
průměr min. 1600 mm / max. 1730 mm; délka 1725 mm
poháněné válce
pracovní – spodní i horní
stavění válců
mechanicky nezávislé na sobě, elektromechanické
regulace tloušťky
hydraulickými válci
výběhový úsek válcovny
laminární vodní chlazení
odbavovací úsek
dělící nůžky, tažné válce, koncové navíječky teplého pásu,
obvodový vazač svitků, váhy svitků, značkovací stroj, krokový
odbavovací dopravník, nůžky pro stříhání zkoušek, mořící
zařízení pro kontrolu povrchu pásů
2
METAL 2005
24.-26.5.2005, Hradec nad Moravicí
___________________________________________________________________________
Zavádění výroby na P1500 neprobíhalo bez problémů. Požadovaných výkonových
parametrů bylo dosaženo až v roce 2004 (výroba přes 1 mil. tun). Stará trať P800 byla
uzavřena během nájezdu tratě P1500. Část produkce bram (během nájezdu Steckelovy
válcovny; přetlak výroby na bramovém ZPO) byla válcována přímo na trati P1500 a u části
produkce plynule litých bram bylo provedeno podélné dělení a poté jejich válcování na staré
trati P800. Trať P250 byla uzavřena později (zavedení příčných a podélných dělících linek).
Za zvláštnosti Minihutě je možno (pro danou dobu) označit: výroba oceli na tandemových
pecích, dodávky tekuté oceli z ocelárny do Minihutě pomocí speciálního převážecího vozu
(1,2 km), výroba bram střední tloušťky (125 mm), ZPO s poloměrem oblouku 5 m, možnost
odlévání dvou bram vedle sebe na jednom proudu (tzv. TWIN CAST) a následné válcování
teplého pásu reverzním způsobem na unikátní dvoustolicové trati typu Steckel.
Svitky za tepla válcovaných pásů z P1500 (max. hmotnost 33 t) jsou dodávány přímo
externím zákazníkům nebo jsou zpracovávány v Mittal Steel Ostrava a.s. (dělící a profilovací
linky, spirálově svařované trubky). Popis linek je uveden v tabulce 2.
Tabulka 2 Popis dělících linek v Mittal Steel Ostrava a.s.
Table 2 Description of slitting lines at the Mittal Steel Ostrava a.s.
Podélné dělící linky – parametry
Linka
Výrobce
Tloušťka
Šířka pásů, (mm)
Kapacita
pásů
(kt/rok)
vstupní
výstupní
(mm)
PDL1
Siemag
150
1,5 ÷ 6,0 470 ÷ 1050
120 ÷ 1000
PDL2
Žďas
340
1,5 ÷ 8,0 500 ÷ 1600
200 ÷ 1575
DLR
Ruthner
70
1,5 ÷ 5,0
120 ÷ 460
20 ÷ 450
Příčné dělící linky – parametry
Linka
Výrobce
Tloušťka
Šířka plechů Délka plechů Kapacita
pásů
(mm)
(mm)
(kt/rok)
(mm)
PřDL1
Siemag
70
1,5 ÷ 10,0 250 ÷ 1000
1200 ÷ 10000
PřDL2
Fimi
200
1,5 ÷ 15,0 600 ÷ 1600
1000 ÷ 12000
PřDL3
Novastilmec
160
1,5 ÷ 8,0 700 ÷ 1550
500 ÷ 12000
Profilovací linky – parametry
Linka
Výrobce
Šířka
Tloušťka
Délka profilu Kapacita
vstupního
(mm)
(mm)
(kt/rok)
pásu (mm)
S1, S2
Somenor
70
70 ÷ 420
2,0 ÷ 5,0
4000 ÷ 12000
WD
Wean-Damiron
50
150 ÷ 850
1,9 ÷ 7,6
4000 ÷ 12400
Svodnicová Arnold
3,0
40
435 ÷ 475
4300 ÷ 4400
2. VÝROBA BRAM NA ZPO
2.1
Technická specifikace bramového ZPO
Historicky první bramy byly odlévány do tloušťky 150 mm, přičemž bylo využíváno
možnosti odlévání bram v již zmíněném TWIN CASTu (dvě bramy vedle sebe na jeden
krystalizátor / proud). Po nájezdu Steckelovy válcovny byl TWIN CAST zrušen a bylo
3
METAL 2005
24.-26.5.2005, Hradec nad Moravicí
___________________________________________________________________________
zahájeno odlévání bram tloušťky 125 mm s maximální šířkou 1575 mm. Bramy tloušťky 125
mm byly odlévány až do prosince roku 2003, kdy byla provedena generální oprava ZPO.
Hlavní změnou bylo přidání nového horizontálního segmentu (segment č. 8) a zavedeno
odlévání bram tloušťky 150 mm. Cílem bylo zvýšit výrobnost na 1,27 mil. tun oceli za rok.
Současně byly upraveny parametry oscilace, byl upraven úkos krystalizátoru, byl nakoupen
nový dynamický model chlazení Dynacs a byla zavedena nová čtyřotvorová ponorná výlevka.
V říjnu 2004 byla zavedena statická soft redukce, a to v rámci zavedení rychlé změny šířky.
Ta umožňuje změnu šířky plynule odlévaného proudu při vyšších rychlostech odlévání:
1,7 m/min (při změně šířky do 4 cm lze odlévat na maximální licí rychlosti 2,2 m/min).
Na ZPO (VAI) jsou provedeny (od uvedení do provozu) základní konstrukční úpravy pro
zprovoznění druhého licího proudu. Základní technická data ZPO jsou uvedena v tabulce 3,
a to i se začleněním modernizačních prvků.
Další vývoj modernizací na ZPO č. 2 se plánuje. V tomto roce se připravuje investiční
akce pro instalaci dalšího horizontálního segmentu.
Tabulka 3 Základní údaje k ZPO č. 2
Table 3 Basic parameters of the CCM No. 2
nlicích proudů / mtavby
roblouku / lmet. / vmax.
brama / tna výstupu
stojan licí pánve
stojan mezipánve
mezipánev
krystalizátor
oblouk
sekundární chlazení
další
1 (2 – přípraven) / 205 t
5 m / 18,148 m / 2,2 m⋅min-1
150 × 740 ÷ 1575 × 6000 ÷ 18000 mm / cca. 1000°C
otočný s vážícím zařízením
dva vozy, vážící zařízení, ponorná výlevka s regulací ponoru (letmá
výměna mezipánve i ponorné výlevky)
objem oceli 23 t, výška oceli cca 1 m, plynulé měření teploty,
interstop, zátková tyč s automatickým řízením hladiny oceli
v krystalizátoru, používání turbostopů
rovný, 900 mm, predikce průvalu (tři řady termočlánků, model
odvodu tepla), EMBR, změna šířky pomocí 4 el. pohonů na
zvedacím stole, rychlá změna šířky při max. licí rychlosti, servohydraulické řízení oscilace, on-line měření úkosu, plynulé dávkování
licího prášku
1 ohýbací, 3 obloukové, 2 rovnací, 3 horizontální segmenty, statická
soft redukce
vodovzdušné, 7 nezávislých zón (nezávisle střední a krajní oblast)
dynamický model chlazení Dynacs, model predikce kvality CAQA,
měření teplot na konci sekundárního chlazení, pálicí stroj,
odstraňovač otřepů, značkovací stroj
2.2
Výrobní sortiment bramového ZPO
Výroba bram na ZPO je patrná z obrázku 2. Rovněž je z tohoto obrázku patrné, v kterém
období se vyráběly bramy tloušťky 125 mm. Rok 1997 je charakteristický zahájením odlévání
bram (konec roku). V roce 1998 bylo pokračováno s odléváním bram tloušťky 150 mm
v režimu TWIN CAST. Rok 1999 byl přelomový: byl zrušen TWIN CAST a současně bylo
zahájeno odlévání bramy tloušťky 125 mm (výroba na válcovací trati pouze 1000 tun). V roce
2000 byla výroba na ZPO velmi dobrá, což lze připsat dělení širokých bram a jejich válcování
na staré trati P800 (na Steckelu bylo vyrobeno 268600 tun svitků). V roce 2001 až 2003 rostla
4
METAL 2005
24.-26.5.2005, Hradec nad Moravicí
___________________________________________________________________________
výroba na ZPO, a to díky zvyšujícímu se výkonu Steckelové válcovny (2001 - 579100 t; 2002
- 809500 t; 2003 - 913100 t). Na konci roku 2003 byla uskutečněna již zmíněná generální
oprava se zavedením bramy tloušťky 150 mm. Výkon ZPO začínal být limitujícím článkem.
Po generální opravě se toto změnilo. Rekordní výroba v roce 2004 byla také díky zavedení
rychlé změny šířky na ZPO a díky zvýšení rychlostí odlévání u některých jakostí a šířek bram
(na Steckelu se vyrobilo 1035800 t oceli).
V souladu s výše
popsanou historií vývoje
na bramovém ZPO šel
i vývoj
jakostního
sortimentu. Z obrázku 3
(graf vlevo) je zřejmé, že
převážně jsou vyráběny na
bramovém
ZPO
Konstrukční
oceli
s obsahem uhlíku do 0,12
%hm. Zřejmý je plynulý
přechod,
nahrazování
křemíkových ocelí tzv.
Obr. 2 Výroba bram na ZPO
bezkřemíkovými ocelemi
Fig. 2 Slab production on caster
(max. obsah křemíku
0,034 nebo 0,028 %hm),
který souvisel s osvojováním výroby tzv. bezkřemíkových ocelí. Těmto jakostem, z pohledu
chemického složení, jsou blízké Konstrukční oceli pro tváření za studena, které mají však
nižší obsah manganu a uhlíku (cca 0,04 %hm). Čtvrtou nejčastěji vyráběnou jakosti (v roce
2004) jsou Konstrukční oceli vyšších pevností (St 52-3).
Vývoj výroby ostatních jakostí je zachycen na obrázku 3 (graf vpravo). Patrná je rostoucí
výroba Mikrolegovaných ocelí pro tváření za studena a rovněž pro trubky. Rostoucí trend je
zachycen rovněž u ocelí pro elektrotechnický průmysl.
Obr. 3 Vývoj jakostního sortimentu na bramovém ZPO
Fig. 3 Development of product mix of slab caster
Podrobnější přehled výroby jakostí za rok 2004 je uveden na obrázku 4.
5
METAL 2005
24.-26.5.2005, Hradec nad Moravicí
___________________________________________________________________________
Obr. 4 Vývoj jakostního sortimentu na bramovém ZPO za rok 2004
Fig. 4 Development of product mix of slab caster at 2004
3. ČLENĚNÍ MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ
Mikrolegované oceli jsou oceli, které byly navrženy pro zajištění vyšších požadavků na
mechanické a křehkolomové vlastnosti než jaké je možno dosáhnout u běžných uhlíkových
ocelí. Tyto požadavky vyvstaly s požadavky na zajištění nižších hmotností a vyšších odolností
proti dynamickému namáhání ocelových konstrukcí, automobilů a plynovodů.
Mikrolegované oceli jsou oceli s vyšší mezí kluzu. Mikrolegované oceli lze zařadit do
skupiny výšepevných jakostí (HSS) [2]:
- mikrolegované oceli (HSLA) ... nízkouhlíkové oceli s precipitačním zpevněním
dosaženým přísadou mikrolegujících prvků;
- refosforizované oceli (Phosphorous alloyed steel grades) ... zpevnění tuhého roztoku
fosforem a manganem;
- BH oceli (Bake-Hardening steel grades) ... zvyšování meze kluzu během tepelného cyklu,
který je součástí procesu lakování;
- izotropní oceli (Isotropic steel grades) ... izotropní oceli jsou oceli s plošnou anizotropií
blízkou nule, tzn. že tyto oceli mají při lisování s jednoosou a dvojosou napjatostí
výbornou tvařitelnost;
- výšepevné IF oceli (High-strength IF-steel grades, HSIF) … oceli s velmi nízkým
obsahem uhlíku a dusíku, legované karbo a nitridotvornými prvky.
Chemické složení mikrolegovaných ocelí se může značně lišit v závislosti na jejich
použití, popř. i vzhledem k finální tloušťce pásu. Mikrolegované oceli pro výrobu pásů popř.
plechů jsou nízkouhlíkové oceli (0,05 až 0,20 %hm) s obsahem Mn až do 2 %hm.
6
METAL 2005
24.-26.5.2005, Hradec nad Moravicí
___________________________________________________________________________
Požadované mechanické vlastnosti jsou zajištěny legováním mikrolegujících prvků. Tyto
zajišťují tvorbu jemnějšího zrna nebo precipitačního zpevnění pomocí stálých karbidů nebo
nitridů. Nejčastěji používané mikrolegující prvky jsou Nb, V, Ti, Mo, kovy vzácných zemin
a další. Vliv nejpoužívanějších mikrolegur lze uvést takto[3]:
- vanad. Vanad je využíván především u za tepla válcovaných ocelí. Nejčastěji je využíván
do obsahu 0,12 %hm. Vanad vytváří velmi jemné karbonitridy V(CN) o velikosti
5 až 100 nm, tyto se intenzivně vylučují ve feritu během chlazení po válcování za tepla
(600 až 750°C);
- niob. Niob stejně jako vanad zvyšuje mez kluzu precipitačním zpevněním. Velikost
zpevnění závisí opět na velikosti a množství precipitátů karbidů niobu. Niob působí také
velmi efektivně na zjemňování struktury. Běžný obsah niobu v mikrolegovaných ocelích
je 0,02 až 0,06 %hm;
- titan. Titan zjemňuje strukturu, precipitačně zpevňuje matrici a ovlivňuje tvar sulfidických
nekovových vměstků. Pro svou vysokou afinitu ke kyslíku však může být využit jen
u uklidněných ocelí (dezoxidovaných Al). Používá se v množstvích 0,01 až 0,20 %hm;
- vanad a niob. Běžně jsou tyto oceli vyráběny s nízkým obsahem uhlíku (do 0,10 %hm).
Při tomto obsahu uhlíku se redukuje obsah perlitu v oceli a tím se zvyšují křehkolomové
charakteristiky a svařitelnost. Při konvenčním válcování mají tyto oceli vyšší mez kluzu,
než je tomu u ocelí legovaných jen jedním z těchto prvků;
- titan a niob. Tyto mikrolegury jsou používány u nízkouhlíkových ocelí z důvodu nižších
křehkolomových vlastností. Titan zvyšuje efektivitu niobu tvorbou TiN, který brání tvorbě
nitridů niobu a zároveň bržděním růstu austenitického zrna. Toto způsobuje vyšší
rozpustnost niobu v austenitu, zajišťující vyšší precipitační zpevnění Nb(C,N) ve feritu.
V Mittal Steel Ostrava a.s. je na bramovém ZPO zavedena řada mikrolegovaných jakostí
ocelí, rozdělených do čtyř skupin takto:
- mikrolegované oceli pro trubky ... celkem zavedeno 8 interních jakostí. Zástupci této
skupiny běžně vyráběny (B02M, B03M, B04M, B05M, B06M, B07M, B08M, B10M);
- mikrolegované oceli pro profily ... 1 interní jakost. Zatím nebyla vyráběna;
- mikrolegované oceli pro tváření za studena ... 7 interních jakostí. Výroba těchto jakostí je
největší (B34M, B35M, B38M, B42M, B46M, B50M, B55M);
- mikrolegované oceli pro válcování za studena ... 10 interních jakostí. Nevyráběno.
4. ZAVÁDĚNÍ MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ NA BRAMOVÉM ZPO
V rámci řešení výzkumného úkolu v Mittal Steel Ostrava a.s. bylo vyrobeno 110 kt oceli,
tj. 544 taveb mikrolegovaných jakostí oceli pro bramové ZPO, a to v období 2002 až říjen
2004. Celkem bylo vyráběno osm interních jakostí ocelí chemického složení dle požadavků
norem ČSN EN 10149-2 a ČSN EN 10208-2 (tabulka 4).
Obsah uhlíku souvisí s problémy s peritektickou reakcí. Problémy lze očekávat od obsahu
cca 0,07 do cca 0,15 %hm. Problémy souvisí s periodickým rozkmitem hladiny oceli
v krystalizátoru (od několika mm až do cca 30 cm). V takových případech je nutno snižovat
rychlost odlévání. Kromě snížení výrobnosti ZPO hrozí snížená kvalita odlévaných bram
(špatné natavování licího prášku, nestandardní podmínky odvodu tepla v krystalizátoru) nebo
i vznik průvalu. K potlačení rozkmitu a snížení rizika vzniku trhlin bram je plánováno
zkoušení nové křivky sekundárního chlazení. Obecně je však snahou, dosahovat obsahy
uhlíku do 0,07 %hm. Vyšší obsahy uhlíku jsou způsobovány vyššími přídavky FeMnC a delší
dobou ohřevu oceli na pánvové peci.
7
METAL 2005
24.-26.5.2005, Hradec nad Moravicí
___________________________________________________________________________
Tabulka 4 Specifikace chemických složení (ČSN EN 10149-2 a ČSN EN 10208-2)
Table 4 Specification of the chemical composition (ČSN EN 10149-2 a ČSN EN 10208-2)
ČSN
C Mn Si
P
S
Alc.
N Al/ Ti
V
Nb
Mo
/ interní
N
ekvivalent
0,015
2/1
L290MB
/ B02M 0,16 1,5 0,45 0,025 0,020 0,060 0,012
0,04 0,04 0,10
0,015
2/1
L360MB
/ B04M 0,16 1,6 0,45 0,025 0,020 0,060 0,012
0,04 0,05 0,05 0,10
0,015
2/1
L415MB
/ B06M 0,16 1,6 0,45 0,025 0,020 0,060 0,012
0,06 0,08 0,05 0,10
0,015
2/1
L485MB
dohodou
/ B08M 0,16 1,7 0,45 0,025 0,020 0,060 0,012
0,06 0,10 0,06 do 0,35
0,015
S315MC
/ B34M 0,12 1,30 0,50 0,025 0,020
0,15 0,20 0,09
0,015
S355MC
/ B38M 0,12 1,50 0,50 0,025 0,020
0,15 0,20 0,09
0,015
S420MC
/ B42M 0,12 1,60 0,50 0,025 0,015
0,15 0,20 0,09
0,015
S460MC
/ B46M 0,12 1,60 0,50 0,025 0,015
0,15 0,20 0,09
Nejčastěji vyráběné interní jakosti: B38M (271 taveb), B04M (126 taveb) a B46M (90 taveb).
Σ V,
Nb,
Ti
0,15
0,22
0,22
0,22
0,22
V souvislosti s obsahem křemíku (jakost B38M: max. obsah křemíku 0,034 %hm) lze
poukázat na rizika související se zarůstáním výlevek a nedodržení obsahu Si do 0,034 %hm.
Lze konstatovat, že pouze jedna tavba (ze 179 taveb) byla vrácena na ocelárnu z důvodu
zarůstání. Zarůstání bylo v závěru tavby a bylo dáno vyšším obsahem síry (0,014 %hm)
a nedostatečnou dobou čeření na pánvové peci. Celkem bylo 7. taveb s projevy zarůstání
výlevek. Po rozboru lze uvést, že tyto tavby byly více přefoukány na Tandemové peci, o čemž
svědčí nižší příjezdové obsahy hliníku na pánvové peci (0,014 až 0,032 %hm). Obsahy síry
byly vyšší (střední hodnota od 0,010 do 0,013 %hm). I když byla u těchto taveb stažena pecní
struska z licí pánve, na pracovišti pro stahování strusky (po odpichu oceli), přesto byly
dosaženy vyšší obsahu fosforu v oceli (z redukce P2O5), což svědčí také o více přeoxidované
strusce. Celkově lze situaci (z pohledu zarůstání) považovat u daných jakostí za dobrou.
Při řešení válcovenské části bylo zjištěno, že obsah síry může ovlivňovat křehkolomové
vlastnosti oceli. Je požadováno dosahovat velmi nízké obsahy síry 0,002 až 0,005 %hm. To je
v současných podmínkách obtížně dosažitelné, a to z pohledu spolehlivosti dosahování těchto
obsahů. Na obrázku 5 jsou uvedeny četnosti obsahu síry u vybrané jakosti. Příčiny vyšších
obsahů síry lze spatřovat ve: vyšším příjezdovém obsahu síry na pánvové peci (0,017 až 0,020
%hm), zkracování doby zpracování na pánvové peci (zvyšování výkonu ZPO). Důležitá je
tedy čistota vsázky, doba zpracování a intenzita odsiřování na pánvové peci.
Obsahům plynů nebyla věnována speciální pozornost. Dá se říct, že obsahy dusíku jsou
u mikrolegovaných jakostí v běžných obsazích, které se vyskytují na bramovém ZPO, tedy
cca 40 až 50 ppm. Obsahy vodíku nabývají hodnot cca 7 až 9 ppm.
Obsahy mikrolegur byly pod neustálým vývojem. Pozornost byla věnována problematice
legování niobu. Pro zajištění max. homogenity mechanických vlastností pásů různých taveb
bylo požadováno zúžit rozmezí obsahu Nb na interval 0,01 %hm. Toto naráží na problematiku
přesnosti chemických analýz (odchylka dvou měření činí 0,009 %hm a na dvou různých
přístrojích dokonce 0,015 %hm; nejistota měření je +/- 0,006 %hm).
8
METAL 2005
24.-26.5.2005, Hradec nad Moravicí
___________________________________________________________________________
Obr. 5 Četnosti obsahu síry u jakosti B04M (01 až 10 2004)
Fig. 5 Frequency of sulphur content for B04M (01 to 10 2004)
Stabilitu legování mikrolegur lze však požadovat za dobrou. Pouze u čtyř taveb (jakost
B38M) byly obsahy vyšší než maximální.
Základní parametry plynulého odlévání (vyjádřené střední hodnotou) ocelí na ZPO jsou
uvedeny v tabulce 5.
Tabulka 5 Základní parametry plynulého odlévání
Table 5 Basic parameters of continuous casting
B04M
B38M
B46M
Šířka bram, τ pobytu oceli v KR, Odlitá hmotnost t mezipánev,
vG,
(mm)
z
pánve,
(kg)
(°C)
(m/min)
(min)
1238
80
201732
1553
1,8
1444
72
202668
1554
1,7
1295
76
205076
1557
1,8
Výkon ZPO
(t/hod)
151
168
160
Vzhledem k tabulce je možné se pozastavit nad licími rychlostmi. Zejména se jedná
o nízké licí rychlosti, při kterých mohou vznikat vady na bramách. Nízké rychlosti (1,4 m/min
a méně) mohou nastat v těchto případech (náhodně řazeno):
- výměna ponorné výlevky ... provádí se každou 3. až 4. tavbu;
- změna šířky bramy ... v současnosti vyřešeno zavedením rychlé změny šířky;
- alarm protiprůvalového systému ... zavedením tloušťky bramy 150 mm a zavedením
protiprůvalových systémů je situace podstatně lepší, než u bramy tloušťky 125 mm;
- rozkmit hladiny oceli v krystalizátoru ... trhliny mohou vznikat nejen pod 1,4 m/min;
- letmá výměna mezipánve ... používá se stále častěji s ohledem na výkon a ekonomiku;
- začátek a konec sekvence.
-
Odlévatelnost mikrolegovaných ocelí, lze komentovat za období leden až říjen 2004 takto:
jedenkrát došlo k průvalu (z 283 taveb);
jedenkrát došlo k zanesení výlevky a vrácení tavby na ocelárnu;
9
METAL 2005
24.-26.5.2005, Hradec nad Moravicí
___________________________________________________________________________
-
jedenkrát došlo k rozkmitu oceli v krystalizátoru takovému, že došlo k vrácení tavby;
u žádné tavby nedošlo k přelití oceli při startu.
Z pohledu kvality bram lze uvést, že za období leden až říjen roku 2004 (dle evidence
metalurgů), byla pouze jedna brama šrotována, a to u jakosti B38M (trhlina
u předprůvalového kusu). Celkem byly za rok 2004 vyrobeny tři bramy s podélnou trhlinou
a šest bram s příčnou trhlinou. Pokud se i nadále najde uplatnění ojedinělých bram
se sníženou jakostí, pak výroba bram mikrolegovaných ocelí je bez problémů (z daného
pohledu) a výskyt vad diskutovaného charakteru lze považovat za srovnatelný s běžnými
jakostmi odlévanými na bramovém ZPO.
Z pohledu metalografických analýz, dle zavedené metodiky, lze poukázat zejména na
vady středu (středová porezita, segregace, trhliny). Za rok 2004 se v jednom případě vyskytl
stupeň kvality "5" a jednou "4" (nejhorší stupně kvality = neznamená nevyhovující).
Z pohledu kvality bram nutno také uvést problematiku příčných rohových trhlin. Tyto
trhliny mohou být příčinou podélných vad na okraji pásu. Tyto vady nejsou fenoménem
mikrolegovaných ocelí, ale zejména jakostí ST 52-3. Situace ve výskytu příčných rohových
trhlin je prokazatelně lepší po zavedení odlévání bramy tloušťky 150 mm a zavedení dalších
opatření, která byla realizována během generální opravy ZPO.
5. ZÁVĚR
Výrobu tekuté oceli a plynule litých bram mikrolegovaných ocelí (v podmínkách Mittal
Steel Ostrava a.s.) lze považovat za zavedenou, a to pro dané jakosti ocelí. Zavedené detailní
technologické předpisy jsou vhodné k dalšímu používání. Nejdiskutovanějším problémem
výroby tekuté oceli je dosahování nízkých obsahů síry a zužování obsahu intervalu
mikrolegur. Z pohledu kvality bram je výroba mikrolegovaných ocelí dobrá.
Připravuje se výroba dalších jakostí mikrolegovaných ocelí. V rámci řešení dané
problematiky byly formulovány body pro další zlepšování. Týká se to: dosahování nízkých
obsahů síry, přesnosti analýz mikrolegur, možnosti zužování intervalu obsahu mikrolegur,
vývoje modelu rozkmitu hladiny oceli v krystalizátoru, zlepšení středové kvality bram,
sledování kvality na hranách bram a zlepšování predikce kvality bram.
Práce jsou také řešeny za pomocí grantového projektu GAČR ev. č. 106/04/0024.
LITERATURA
[1] Ploché výrobky válcované za tepla. Výrobní program, Mittal Steel Ostrava, červen, 2004.
[2] Pimminger, M, Pichler, A. High-strength steel grades for automotive industry – Market
trends concerning steel grades and quality Requirements. In. 4th European Oxygen
Steelmaking Conference, Voestalpine STAHL GmbH, Linz, Austria, 12-15 May 2003.
[3] Pachlopník, R., Černý, L. Hodnocení vlastností spirálově svařovaných trub, vyrobených
z výšepevných mikrolegovaných pásů, určených pro transport hořlavých médií. In. 14.
mezinárodní kolokvium Spolehlivost vysokotlakých ocelových potrubí, Český plynáresnký
svaz, 5. - 6. dubna 2005, Praha, Česká republika.
[4] Válek, L. Válcování mikrolegovaných ocelí vyšších jakostních stupňů na trati P1500
- ocelárenská část. Závěrečná zpráva výzkumného úkolu, H-03-103/802, Mittal Steel
Ostrava a.s., prosinec 2004, 56 s.
10