Numerická a experimentální analýza atypického průvalu ocelové bramy v pásmu rovnání při plynulém odlévání ve VÍTKOVICE STEEL a.s.

prof. Ing. František Kavička, CSc.¹; prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.²; prof. Ing. Karel Stránský, Dr.Sc.¹; prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.¹; doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.¹; Ing. Tomáš Mauder, Ph.D.¹; Ing. Bohumil Sekanina, CSc.¹

Stáhnout článek v PDF

V zóně sekundárního chlazení ZPO, v místě začátku rovnání bramy, může dojít k průvalu zvýšením lokální a teplotní heterogenity oceli, zvýšením napětí způsobeného ohybem bramy a vysokou lokální koncentrací nekovových struskových vměstků. Zvlášť nebezpečné jsou změny v chemickém složení oceli během plynulého lití. V případě, že dvě tavby jsou odlity těsně po sobě, tj. v případě sekvenčního odlévání oceli A a B, může dojít k automatickému zastavení ZPO a ke vzniku atypického průvalu. Ve VÍTKOVICE STEEL a.s. k němu došlo při plynulém lití bramy o příčném průřezu 250 × 1530 mm za 20 min. po letmé výměně mezipánve.

Proto teplotní model simuloval teplotní historii každého bodu příčného řezu bramou během jeho pohybu celým ZPO od hladiny taveniny v krystalizátoru až po pálicí stroj pro obě tavby a pro jejich směs (s průměrným chemických složením). Výpočet teplotního pole se zaměřil především na část bramy před místem průvalu a v jeho okolí. Cílem práce bylo také experimentálně studovat příčiny průvalu se zaměřením na studium segregačního chování vybraných prvků v podélném řezu ocelové bramy, v místě průvalu. Celkem bylo odebráno 11 vzorků z řezu bramy. Vzorky byly odebrány jednak z i místa vlastního průvalu a jednak z oblastí nedotčených průvalem. K analýzám byly využity různé experimentální metody.

Rozměrovou analýzou bylo odvozeno 8 kritérií podobnosti. Byla sestavena tabulka 12 technologických, geometrických a termofyzikálních veličin vstupujících do těchto kritérií, které charakterizují kvalitu obou ocelí A a B a průběh jejich plynulého lití. Aplikace teorie fyzikální podobnosti jednoznačně prokázala výrazně zvýšený sklon oceli B k průvalu ve srovnání s ocelí A. Aby se tato havárie na ZPO neopakovala pro jinou dvojici sekvenčně ocelí odlévaných, je třeba vyhodnotit jednotlivá odvozená kritéria podobnosti pro obě oceli, a další operace s těmito kritérii. Cestu ke snížení rizika průvalu lze hledat ve změně zejména termofyzikálních vlastností obou ocelí spočívající především v omezení rozdílů v chemickém složení obou taveb tak, aby parciální podíly kritérií podobnosti byly blízké hodnotě jedna.

1. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, Technická 2896/2, 616 69 Brno, Česká republika
2. VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, 17. listopadu 15/2172, 708 00 Ostrava-Poruba, Česká republika