ZAVÁDĚNÍ VÝROBY BRAM MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ v Mittal Steel Ostrava a.s

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


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


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

ZAVÁDĚNÍ VÝROBY BRAM MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ v Mittal Steel Ostrava a.s

Recommend Documents