VÝZKUMNÁ ČINNOST PŘI VÝROBĚ SOCHORŮ v ArcelorMittal Ostrava a.s. RESEARCH ACTIVITY CONNECTED WITH BILLETS PRODUCTION at ArcelorMittal Ostrava a.s.

Podobné dokumenty
NÁVRH A REALIZACE MODELU SMĚSNÝCH KUSŮ PRO BRAMOVÉ ZPO V PODMÍNKÁCH ArcelorMittal Ostrava a.s. Ladislav VÁLEK, Pavel JAGLA, Aleš MAREK

Stanovení délky tekutého jádra na sochorovém ZPO č. 1 Liquid core determination on billet CCM 1

NOVÉ MOŽNOSTI VÝROBY KRUHOVÝCH SOCHORŮ NA MODERNIZOVANÉM ZPO č. 1 V ARCELORMITTAL OSTRAVA A.S.

VYBRANÉ POZNATKY Z VÝROBY BRAM DYNAMO OCELÍ SELECTED KNOWLEDGE S FROM PRODUCING SLABS OF GRAIN NON ORIENTED STEELS. Ladislav Válek a Luděk Mokroš b

Stanovení profilu tekutého jádra při plynulém odlévání oceli metodou radioaktivních indikátorů Mayer Jiří, Rosypal František VÚHŽ,a.s.

POROVNÁNÍ MIKROČISTOTY OCELI PŘI POUŽITÍ DVOU TYPŮ PONORNÝCH VÝLEVEK. Jaroslav Pindor a Karel Michalek b

VÝZKUM A VÝVOJ TECHNOLOGICKÝCH POSTUPŮ V OBLASTI MEZIPÁNVE RESEARCH AND DEVELOPMENT OF TECHNOLOGICAL METHODS WITHIN TUNDISH AREA

OVĚŘENÍ ODLÉVÁNÍ BRAM S VYUŽITÍM TVAROVĚ UPRAVENÝCH ÚZKÝCH DESEK KRYSTALIZÁTORU. Ladislav VÁLEK, Aleš MAREK, Robert MOKROŠ, Libor WITALA

TEPELNÁ PRÁCE TRUBKOVÉHO KRYSTALIZÁTORU THERMAL WORK OF THE TUBE CC MOULD

Vliv tvaru ponorné výlevky na mikročistotu plynule odlévané oceli

Ing. Tomáš MAUDER prof. Ing. František KAVIČKA, CSc. doc. Ing. Josef ŠTĚTINA, Ph.D.

MOŽNOSTI PREDIKCE DOSAŽENÍ POŽADOVANÉ LICÍ TEPLOTY OCELI PRO ZAŘÍZENÍ PLYNULÉHO ODLÉVÁNÍ

MOŽNOSTI VÝROBY SOCHORŮ MALÝCH KRUHOVÝCH PRŮMĚRŮ V ArcelorMittal Ostrava a.s. Ladislav VÁLEK, Radim PACHLOPNÍK, Jan PASTOREK, Aleš MAREK

BRDSM core: Komplexní systém dynamického řízení kvality plynule odlévané oceli

DOSAŽENÉ VÝSLEDKY PRI POUŽÍVÁNÍ KUBICKÝCH CU VLOŽEK KRYSTALIZÁTORU NA ZPO 1 V TŽ, A.S. TRINEC

OPTIMALIZACE VNITŘNÍ KONFIGURACE MEZIPÁNVE PRO DOSAŽENÍ TEPLOTNÍ HOMOGENITY PLYNULE ODLÉVANÉ OCELI

VYUŽITÍ METOD TERMICKÉ ANALÝZY PRO STUDIUM TEPLOT FÁZOVÝCH PŘEMĚN REÁLNÝCH JAKOSTÍ OCELÍ VE VYSOKOTEPLOTNÍ OBLASTI

HODNOCENÍ VZORKŮ BRAM V METALOGRAFICKÉ LABORATOŘI A NOVÉ MOŽNOSTI ZAVÁDĚNÉ V RÁMCI ŘEŠENÍ GRANTOVÉHO PROJEKTU

VÝVOJ V AUTOMATOVÝCH OCELÍCH, ZVYŠOVÁNÍ OBROBITELNOSTI BISMUTEM ; OLOVEM V TŽ, A.S.

VÝVOJ METODY PRŮBĚŽNÉHO SLEDOVÁNÍ NÁKLADŮ V OCELÁRNĚ VÍTKOVICE STEEL, a.s. OSTRAVA

Zkušenosti s provozním využíváním modelu směsných oblastí na ZPO č. 2 v Třineckých železárnách, a.s.

Teplotní profily ve stěně krystalizátoru blokového ZPO

BRDSM: Komplexní systém dynamického řízení kvality plynule odlévané oceli

NOVÉ VÝROBNÍ TECHNOLOGIE VYBRANÝCH JAKOSTÍ SE ZAMĚŘENÍM NA SNÍŽENÍ VÝROBNÍCH NÁKLADŮ

VLIV ZPŮSOBU ODBĚRU VZORKU TEKUTÉ OCELI NA OBSAH KYSLÍKU INFLUENCE OF SAMPLING TO FINAL OXYGEN CONTENT

SLEDOVÁNÍ AKTIVITY KYSLÍKU PŘI VÝROBĚ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM

POROVNÁNÍ SOUČINITELE SDÍLENÍ TEPLA PŘI VODOVZDUŠNÉM A VODNÍM CHLAZENÍ. Jiří Molínek Miroslav Příhoda Leoš Václavík:

PARAMETRY OVLIVŇUJÍCÍ ZARŮSTÁNÍ VÝLEVEK MEZIPÁNVE PŘI ODLÉVÁNÍ SBQ OCELÍ

FYZIKÁLNÍ MODELOVÁNÍ ROZSAHU SMĚSNÉ OBLASTI VZNIKAJÍCÍ ZA NESTANDARDNÍCH PROVOZNÍCH PODMÍNEK

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství VŠB-TUO a její spolupráce s průmyslem

VLIV VYSOKÉHO OBSAHU LEGUJÍCÍCH PŘÍSAD AL A TI NA TECHNOLOGII ZPRACOVÁNÍ OCELOVÉ TAVENINY

VLIV TECHNOLOGICKÝCH PARAMETRŮ ODLÉVÁNÍ NA ROZLOŽENÍ TEPLOT V KRUHOVÉM KRYSTALIZÁTORU ZPO

STANOVENÍ PRŮBĚHU ENTALPIE VYZDÍVKY PRO MODELOVÁNÍ OBĚHU LICÍCH PÁNVÍ V PODMÍNKÁCH OCELÁRNY MITTAL STEEL OSTRAVA

Proudění vzduchu v chladícím kanálu ventilátoru lokomotivy

MODELOVÁNÍ VLIVU TECHNOLOGICKÝCH PARAMETRŮ NA POVRCHOVOU TEPLOTU KRUHOVÉHO PŘEDLITKU

VLIVY TECHNOLOGICKÝCH PARAMETRŮ ODLÉVÁNÍ NA TŘENÍ V KRYSTALIZÁTORU ZPO

ZÁSADNÍ POZNATKY Z ODLÉVÁNÍ JAKOSTI 19312

LICÍ PÁNVE V OCELÁRNĚ ARCELORMITTAL OSTRAVA POUŽITÍ NOVÉ IZOLAČNÍ VRSTVY

VLIV PROVOZNÍCH FAKTORŮ NA OPOTŘEBNÍ VYZDÍVKY LICÍCH PÁNVÍ JANČAR, D., HAŠEK, P.* TVARDEK,P.**

NÁSTROJE STATISTIKY VYUŽITÉ K IDENTIFIKACI VAD SOCHORU A VÝSLEDKY JEJICH APLIKACE

Vývoj modelu směsných oblastí pro ZPO č.1 v Třineckých železárnách, a.s.

HODNOCENÍ VLASTNOSTÍ VÝKOVKŮ ROTORŮ Z OCELI 26NiCrMoV115

MĚŘENÍ A MODELOVÁNÍ TEPLOTNÍCH POLÍ KOKILY S NÁTĚREM. Technická univerzita v Liberci, Háklova Liberec 1, ČR

Michalek Karel*, Gryc Karel*, Morávka Jan**

Systém větrání využívající Coanda efekt

Vliv mikrolegování oceli dle ČSN na mechanické vlastnosti. Ludvík Martínek, Martin Balcar, Pavel Fila, Jaroslav Novák, Libor Sochor

VLIV TECHNOLOGIE ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ NA VLASTNOSTI ŽÁROVĚ ZINKOVANÝCH OCELÍ

ASTM A694 F60 - TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI ASTM A694 F60 HEAT TREATMENT AND MECHANICAL PROPERTIES

VÝZNAMNÉ ETAPY MODERNIZACE OCELÁRNY VÍTKOVICE STEEL A.S. IMPORTANT STAGES OF THE MODERNIZATION OF THE STEEL WORK IN VÍTKOVICE STEEL A.S.

Numerická simulace přestupu tepla v segmentu výměníku tepla

MODELY PRO AUTOMATIZOVANÝ SYSTÉM RÍZENÍ OCELÁRNY A OPTIMALIZACE TEPELNÉ PRÁCE LICÍ PÁNVE

VLIV PROUDĚNÍ OCELI V KRYSTALIZÁTORU NA HLADINU NOVÝMI TYPY PONORNÝCH VÝLEVEK

TECHNOLOGIE OHREVU PÁNVÍ NA VOD A JEJÍ PRÍNOSY TECHNOLOGY OF HEATING OF VOD LADLES AND ITS BENEFITS. Milan Cieslar a Jirí Dokoupil b

VLÁKNITÉ VYZDÍVKY OHŘEVOVÝCH VÍK PROVOZOVANÝCH V TŘINECKÝCH ŽELEZÁRNÁCH, A.S.

Centrum výzkumu Řež s.r.o. Centrum výzkumu Řež se představuje

předválcovací vratné stolice Spojité hotovní pořadí

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

NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ VLIVU SEKUNDÁRNÍHO CHLAZENÍ NA PROCES TUHNUTÍ SOCHOROVÉHO PŘEDLITKU

VÝSLEDKY OVĚŘENÍ NOVÉHO TVARU KOKILY TYPU 8K9,2 PRO ODLÉVÁNÍ INGOTŮ NÁSTROJOVÝCH OCELÍ

MODEL PREDIKCE KVALITY PLYNULE LITÝCH KRUHOVÝCH PŘEDLITKŮ NA ZPO 1 V TŽ, A.S.

Projekty podpořené z programu TAČR

Seznam platných norem NDT k

VYHODNOCOVÁNÍ RADIOGRAFICKÝCH ZKOUŠEK POMOCÍ VÝPOČETNÍ TECHNIKY

, Ostrava, Czech Republic

Nová tavící technologie firmy Consarc -vakuum CAP - ve vakuu nebo v ochranné atmosféře

NUMERICKÁ OPTIMALIZACE PROCESU ODLÉVÁNÍ INGOTŮ

Hodnocení korozí odolnosti systémů tenká vrstva substrát v prostředí kompresorů

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - 7. GSŘ 2015, Herbertov 6. a

PROVOZNÍ VÝZKUM PÁNVE V NOVÝCH TECHNOLOGICKÝCH PODMÍNKÁCH OCELÁRNY FULL-SCALE RESEARCH OF LADLE IN NEW TECHNOLOGICAL CONDITIONS OF STEELWORK

PRVNÍ POZNATKY Z VÁLCOVÁNÍ MIKROLEGOVANÝCH PÁSŮ S MEZÍ KLUZU NAD 460 MPa NA TRATI STECKEL. Radim Pachlopník Pavel Vavroš

2 VLIV POSUNŮ UZLŮ V ZÁVISLOSTI NA TVARU ZTUŽENÍ

VLIV OBSAHU NIKLU NA VLASTNOSTI LKG PO FERITIZAČNÍM ŽÍHÁNÍ EFFECT OF THE CONTENT OF NICKEL ON DI PROPERTIES AFTER FERRITIZATION ANNEALING

Odborná zpráva projektu TAČR GAMA č. TG rok Evidovaná APOLLO

PROHLÁŠENÍ O VLASTNOSTECH číslo 17/2014/09

ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE SLÉVÁRENSKÁ TECHNOLOGIE

PODĚKOVÁNÍ. Ladislav Pavlík

NĚKTERÉ SOUVISLOSTI VÝVOJE A ZAVÁDĚNÍ NOVÉ TECHNOLOGIE INTEGROVANÉHO SYSTÉMU SEKUNDÁRNÍ METALURGIE

NÁBĚH INTEGROVANÉHO SYSTÉMU SEKUNDÁRNÍ METALURGIE V OCELÁRNĚ VÍTKOVICE STEEL, a.s. OSTRAVA

vlastností odlitků, zvláště pak na únavovou životnost. Jejich vliv Cena opravných prací těchto vad (připečeniny, zapečeniny) je

Výpočet skořepiny tlakové nádoby.

, Hradec nad Moravicí POLYKOMPONENTNÍ SLITINY HOŘČÍKU MODIFIKOVANÉ SODÍKEM

Teplárenská struska a její využití jako náhrada drobného kameniva

Numerické řešení proudění stupněm experimentální vzduchové turbíny a budících sil na lopatky

Nedestruktivní zkoušení - platné ČSN normy k

COMPARISON OF VOLATILE OIL CONTENT EVALUATION METHODS OF SPICE PLANTS SROVNÁNÍ METOD STANOVENÍ OBSAHU SILICE V KOŘENINOVÝCH ROSTLINÁCH

Praktické poznatky z využití lisovaných filtrů Pyral 15 při filtraci hliníkových odlitků

OCELOVÉ KONSTRUKCE A TECHNOLOGICKÉ CELKY STEEL CONSTRUCTIONS AND TECHNOLOGICAL UNITS

VÝZKUMNÉ ENERGETICKÉ CENTRUM

CFD SIMULACE VE VOŠTINOVÉM KANÁLU CHLADIČE

VLIV OKRAJOVÝCH PODMÍNEK NA VÝSLEDEK ZKOUŠKY TEPELNÉHO VÝKONU SOLÁRNÍHO KOLEKTORU

Ploché výrobky válcované za tepla

Seznam platných norem z oboru DT k

Simulace oteplení typového trakčního odpojovače pro různé provozní stavy

Skupina oborů: Hornictví a hornická geologie, hutnictví a slévárenství (kód: 21)

STŘEDNÍ PŘIROZENÉ DEFORMAČNÍ ODPORY PŘI TVÁŘENÍ OCELÍ ZA TEPLA - VLIV CHEMICKÉHO A STRUKTURNÍHO STAVU

Využití cepstrální informace pro diagnostiku technologie plynulého odlévání oceli

obalového souboru způsobem nezbytným k zajištění

obalového souboru způsobem nezbytným k zajištění

PROHLÁŠENÍ O VLASTNOSTECH číslo 20/2014/09

Zamyšlení nad možnostmi modernizace technologie výroby oceli ve společnosti NOVÁ HUŤ, a. s.

Transkript:

VÝZKUMNÁ ČINNOST PŘI VÝROBĚ SOCHORŮ v ArcelorMittal Ostrava a.s. RESEARCH ACTIVITY CONNECTED WITH BILLETS PRODUCTION at ArcelorMittal Ostrava a.s. Ladislav Válek a Rudolf Moravec b Jiří Pyš a František Rosypal c Pavel Šonovský d a ArcelorMittal Ostrava a.s., Vratimovská 689, 707 02 Ostrava 7, ČR, ladislav.valek@arcelormittal.com, jiri.pys@arcelormittal.com b ArcelorMittal Global R&D - East Chicago, 3001 E Columbus Drive, East Chicago, USA, rudolf.moravec@arcelormittal.com c VÚHŽ a.s., 739 51 Dobrá 240, ČR, rosypal@vuhz.cz d Ekoenerg, Cholevova 33, 70030 Ostrava 3, ČR, pavel.sonovsky.ext@arcelormittal.com Abstrakt V rámci grantového projektu Tandem ev. č. FT-TA2/057 (2005 až 2008) bylo řešeno několik výzkumných oblastí z oblasti výroby sochorů v ArcelorMittal Ostrava a.s. Nositelem grantového projektu je VÚHŽ a.s. Řešení v ArcelorMittal Ostrava a.s. probíhalo také v rámci několika výzkumných úkolů a za spolupráce externích partnerů. Mezi nejvýznamnější partnery ArcelorMittal Ostrava a.s. se řadí ArcelorMittal Global R&D - East Chicago, VŠB-TU Ostrava, TechSoft Engineering s.r.o., R.T.S.cs, spol. s r.o., Ingeteam a.s. Cílem projektu bylo získat nové poznatky z oblasti plynulého odlévání sochorů, a to zejména s využitím aktivních a neaktivních stopovacích metod. V oblasti mezipánve ZPO č. 1 bylo využito aktivních metod pro zjištění retenčních časů oceli v mezipánvi, a to pro dvě různá uspořádání mezipánve (běžné dopadové místo a turbostop). Výsledky byly doplněny a konfrontovány numerickým a fyzikálním modelování. Fyzikální modelování bylo provedeno rovněž v ArcelorMittal Ostrava a.s. V oblasti primárního až terciárního chlazení byly zjišťovány (aktivními i neaktivními metodami) rozměry tekutého jádra v plynule litém proudu. Byla provedena řada experimentů na ZPO č. 1, a to u jednotlivých odlévaných formátů (kulatina 160 a 210 mm, kvadrát 180 mm). Výsledky byly opět doplněny o numerické simulace. Speciální pozornost byla zaměřena rovněž na zjišťování vlivu míchání oceli v krystalizátoru, a to u vyvíjeného typu elektromagnetického míchání. V rámci projektu byla věnována pozornost také problematice cukání licích proudů na ZPO č. 3. Souhrnné a vybrané poznatky jsou předmětem publikačního příspěvku. Abstract In terms of grant project Tandem Reg. No. FT-TA2/057 (2005 to 2008) was solved several research domain from billet production area in ArcelorMittal Ostrava a.s. Bearer of the grant project is VÚHŽ a.s. (The Research Institute of Iron Metallurgy). Solution in ArcelorMittal Ostrava a.s. proceeded also within several research tasks and with collaboration several external partners. Among the most significant ArcelorMittal Ostrava a.s. partners rank ArcelorMittal Global R&D East Chicago, VŠB-TU Ostrava (Technical University), TechSoft Engineering r.s.o., R.T.S. cs r.s.o., Ingeteam a.s.. The project object was request new information from area of billet continuous casting primarily 1

with utilization of active and inactive tracing methods. In area of Continuous Casting Machine (CCM) No. 1 tundish were utilized active methods for steel retention times in tundish determination for two different tundish lay-out respectively (ordinary point of impact and turbostop). The results were completed and confronted with numeric and physical simulation. The physical simulation was accomplished in ArcelorMittal Ostrava a.s. as well. In area of cooling (from primary to tertiary stage) were detected (by active and inactive methods) liquid core dimensions in continuous cast strand. It was carried out a range of experiments on CCM No. 1 at individual cast shapes respectively (round billets 160 mm and 210 mm, square 180 mm). The results were completed with numeric simulations. Special attention was concentred on steel stirring influence determination in mould and namely at developed type of electromagnetic stirring. An attention to problems of strand jerking at CCM No. 3 was devoted within the project. Summary and selected findings are the object of published paper. 1. ÚVOD Výzkumně vývojové aktivity se v ArcelorMittal Ostrava a.s. soustřeďují ve velké míře na tzv. ploché výrobky. Mezi nejvýznamnější projekty z ocelárenské části se řadí zavádění výroby plynule litých bram u ocelí pro elektrotechniku a mikrolegovaných ocelí [1, 2]. Kromě zavádění výroby speciálních ocelí byly řešeny i další projekty. Ty souvisely se získáváním nových poznatků a s optimalizací dílčích technologických uzlů, a to zejména v rámci bramového ZPO. Zde se řadí problematika průvalovitosti na ZPO, fyzikální a numerické simulace v oblasti mezipánve a plynule odlévaného proudu, použití aktivních a neaktivních stopovacích metod k zjišťování retenčních dob a ověřování délky tekutého jádra. Tyto aktivity byly řešeny rovněž v rámci grantových projektů (např. programy Eureka a Konsorcium) [3, 4]. Od roku 2005 byla zaměřena pozornost rovněž i na sochorové ZPO, zejména ZPO č. 1. Bylo zahájeno řešení grantového projektu v programu Tandem MPO [5] a tím bylo zahájeno významnější získávání nových poznatků při výrobě sochorů (nepočítaje v to aktivity po výstavbě ZPO č. 1). Do té doby se většina výzkumně vývojových aktivit na ZPO č. 1 soustřeďovala zejména pro zavádění nových trubkových jakostí ocelí [6]. Tento příspěvek si klade za cíl uvést souhrnné a vybrané poznatky z řešení posledně uvedeného grantového projektu [5]. 2. VÝROBA SOCHORŮ v ArcelorMittal Ostrava a.s. První ZPO bylo v Ocelárně uvedeno do provozu v prosinci roku 1993. Bylo to sochorové ZPO č. 1 (Mannesmann Demag). V srpnu roku 1999 bylo uvedeno do provozu poslední ZPO č. 3 (Concast Standard). Bramové ZPO (ZPO č. 2) bylo uvedeno do provozu v listopadu roku 1997 (Voest Alpine Industrieanlagenbau). Pro každé ZPO byla vždy pořízena pánvová pec. Tekutá ocel je vyráběna v Tandemových pecích. Sochorové ZPO č. 1 je považováno za kvalitnější ZPO (v porovnání se sochorovým ZPO č. 3), které umožňuje produkci kruhových sochorů pro výrobu trubek např. pro olejářské trubky dle API. Sochory jsou určeny také k výrobě profilové oceli. Při uvedení do provozu ZPO č. 1 byla odlévána kulatina 210 mm a kvadrát 180 mm, který byl také určen k převálcování na kulatinu 168, 150 a 120 mm (v současné době je válcována pouze kulatina 120 mm). S odstupem několika let bylo zavedeno plynulé odlévání kruhových sochorů 150 mm. Z důvodu zvýšení výrobnosti (např. také snížení rizika průvalů) byly kruhové sochory 150 mm nahrazeny v roce 2005 sochory o průměru 160 mm. V jisté části historie ZPO č. 1 bylo možno rovněž vyrábět také sochory kvadrátu 130 mm, a to technologii otevřeného odlévání. Výroba těchto sochorů byla zrušena, a to uvedením do provozu sochorového ZPO č. 3. Toto ZPO umožňuje, technologií otevřeného odlévání, vyrábět sochory kvadrátu 115 a 160 mm. Rovněž je možno odlévat tzv. bramky, rozměru 102x160 mm a 102x200 mm (posledně uvedený rozměr je v současnosti zrušen). V prosinci roku 2005 bylo zahájeno ověřování výroby kulatiny 130 mm, a to technologií otevřeného chráněného odlévání, včetně odlévání ocelí se zaručeným obsahem hliníku. 2

Základní údaje ZPO č. 1 viz tabulka 1. Tabulka 1 Základní údaje k ZPO č. 1 Table 1 Basic specifications of the CCM No. 1 n licích proudů / m tavby r oblouku / l met. v max. stojan licí pánve stojan mezipánve mezipánev krystalizátor oblouk a sekundární chlazení další 6 / 205 t 10,5 a 21 m / 20,66 až 26,72 m 2 m/min (kv. 180); 1,9 m/min (kul.210); 2,7 m/min (kul.160) dvě otočná ramena; nezávislé točení a zdvih ramen dva vozy, vážící zařízení, možnost letmé výměny mezipánve objem oceli 32 t; max. výška oceli 750 mm; minimalizace opotřebení ve struskové čáře (dle hmotnosti oceli v mezipánvi); plynulé měření teploty; stínicí trubice; používání turbostopu; zátkové tyče; ponorné výlevky; víko na mezipánvi; možnost letmé výměny mezipánve trubkový lineární a parabolický o délce 700 mm; tl. Cu 15 mm; povrchová ochrana Cr nebo Ni; řízení hladiny Co 60; max. frekvence 240 cyklů/min; zdvih 8 mm; oscilace mechanická, sinusoidní; zkoušky MEMS na jednom licím proudu; licí prášek délka 6,025 m (kv. 180), 8,925 m (kul. 210 a 160); čtyři segmenty; dva rovnací body; tři tažné a rovnací stolice; vodní chlazení; spec. spotřeba vody 0,56 až 1,2 l/kg dělení sochorů plamenem; predikční model kvality QE; ražení deseti místného kódu na odlité sochory; měření teploty na konci sek. chlazení (jeden licí proud) 3. ANALÝZA PROUDĚNÍ OCELI V MEZIPÁNVI První velká řešená oblast na ZPO č. 1, v rámci grantového projektu [5], se dotýká tzv. mezipánvové metalurgie. Metodou numerického a fyzikálního modelování byly ověřovány podmínky proudění oceli v mezipánvi. Pro možnost ověření výsledků modelování byly provedeny experimenty na ZPO č. 1, a to s využitím aktivních stopovacích metod. Výsledky prací v dané oblasti přispěly k stabilnímu používání Turbostopu v mezipánvi. Byla zjištěna řada výsledků. Práce byly provedeny zejména pro podmínky odlévání kul. 210 mm, jakost oceli St 37, mezipánev s dopadovým místem s a bez Turbostopu viz obrázek 1. Obr. 1 Dvě varianty mezipánve (normální dopadové místo a s Turbostopem) Fig. 1 Two variants of tundish (common impact pot - dam and with Turbostop) 3

3.1 Numerické simulace Numerické simulace v oblasti mezipánve byly provedeny ve spolupráci s fa TechSoft Engineering [7]. Simulace byly provedeny pro obě výše uvedené varianty a rovněž pro variantu s běžným dopadovým místem (podložka a hrázky) a zaslepenými krajními licími proudy. Výsledkem výpočtů byly rychlostní a teplotní pole taveniny, distribuce oceli v mezipánvi a doby zdržení na výstupu z mezipánve. Rovněž byly vypočteny trajektorie nekovových vměstků, jejich zachycení nebo stržení do výlevky (pro různé průměry a hustoty). Modelovány byly i vměstky exogenní ze stěn mezipánve. Výsledky simulací jsou k dispozici formou obrázků, grafů a tabulek ukázka rozložení teplot v rovině podélného řezu v místě výlevek je na obrázku 2 (levá strana mezipánve, licí proudy č. 6, 5, 4 - zleva). Obr. 2 Rozložení teplot podélný řez u výlevek (hrázka a Turbostop) Fig. 2 Temperature distribution longitudinal section at nozzles (dam and Turbostop) Na základě provedených simulací se jeví Turbostop vhodnější z pohledu doby prvního objevení nové taveniny o koncentraci 0,1 a 99,9 % a z pohledu dosahovaných minimálních teplot. Turbostop zajišťuje distribuci taveniny postupně od nejbližší k nejvzdálenější výlevce (od místa dopadu taveniny). 3.2 Fyzikální modelování V ArcelorMittal Ostrava a.s. byl realizován fyzikální model mezipánve Obr. 3 Ukázka z fyzikálního modelu (1:3) - viz obrázek 3. Doposud byly Fig. 3 Illustration of physical model provedeny práce v souvislosti se zprovozněním fyzikálního modelu. Řešena je problematika měření vodivosti označené kapaliny, a to ve spolupráci s fa R.T.S.cs, spol. s r.o. Je připravováno fyzikální modelování pro stejné podmínky, pro které bylo provedeno numerické modelování. V rámci vývoje modelu mezipánve byl proveden i vývoj fyzikálního modelu pro ověřování porézních tvárnic s vývojem softwaru pro archivaci dat z měření průtoku a tlaku argonu do porézní tvárnice. 3.3 Zjišťování retenčních dob pomocí aktivních stopovacích metod Pro praktické ověření výsledků simulací v oblasti mezipánve byla zvolena aktivní stopovací metoda (využití izotopu 198 Au), která byla navržena a provedena řešitelem grantového projektu VÚHŽ a.s. [5]. Konkrétně bylo aktivní zlato 198 Au (v Al folii, připevněné k ocelové tyči) aplikováno za dané rychlosti odlévání pro danou jakost a rozměr sochorů do tekuté oceli v mezipánvi, a to v blízkosti stínicí trubice. Pro provedení experimentů bylo nutno povolení pro nakládání se zdroji ionizujícího záření (SÚJB). 4

Vyhodnocení vhozu aktivního zlata do mezipánve spočívalo zejména v zjištění rozložení rozpuštěného aktivního zlata po délce sochorů. To odpovídalo četnosti impulsů, příp. dávkovému příkonu po délce povrchu vychladlých sochorů (přenosný spektrometr GR 135, kontaktně po vzdálenostech 25 cm). Získány byly křivky retenční doby, podobné těm, které jsou získávány numerickým a fyzikálním modelováním. Ukázka pro případ mezipánve s Turbostopem je na obrázku 4. Rozborem retenčních dob z experimentálního měření a výsledků numerických simulací bylo prokázáno, že Turbostop zajišťuje rovnoměrnější postup taveniny oceli od středu mezipánve ke krajním licím proudům. Turbostop zajišťuje distribuci taveniny postupně od nejbližší k nejvzdálenější Obr. 4 Křivky retenčních dob pro mezipánev s Turbostopem Fig. 4 RTD curves for tundish with Turbostop výlevce (od místa dopadu taveniny). Nedochází k tomu, že by výtok oceli u krajních výlevek (licí proudy 6 a 1) byl dříve než u středních výlevek (licí proudy 5 a 2). Výsledky experimentálního měření jsou v souladu s výsledky numerického modelování. Kvantitativní shoda nebyla zcela potvrzena. Hodnoty doby prvního objevení značené taveniny (τ 0 ) v případě numerického modelování jsou nižší o cca 10 % (průměrné hodnoty dvou licích proudů). Výsledky budou dále konfrontovány po dokončení fyzikálního modelování. 4. ANALÝZA TUHNUTÍ PLYNULE LITÉHO PROUDU Obr. 5 Povrchové teploty licího proudu (kv. 180 mm) [8] Fig. 5 Surface temperatures of strand (sq. 180 mm) [8] 4.1 Numerické simulace tuhnutí plynule litého proudu Znalost délky tekutého jádra a teplot plynule litého proudu je důležitá z pohledu bezpečnosti odlévání a rovněž z pohledu optimalizace podmínek odlévání, pro dané specifické podmínky. V rámci grantového projektu [5] byly první numerické simulace provedeny ve spolupráci s výzkumným centrem ArcelorMittal v Chicagu [8] (upravený 5

model pro podmínky ZPO č. 1, kvadrát 180 mm, licí rychlost 1,8 m/min). Dílčí výsledek simulací je uveden na obrázku 5. Pro omezené možnosti dalších úprav diskutovaného modelu (provádění simulací pro sochory čtvercového formátu) byla zahájena spolupráce s VŠB-TU Ostrava. Byl vyvinut off-line model tuhnutí, který umožňuje provádět numerické simulace tuhnutí plynule litého proudu, a to i pro kulatinu 210 a 160 mm, pro podmínky ZPO č. 1 [9]. Pomocí první verze modelu byly provedeny numerické simulace. Ukázka výstupu je uvedena na obrázku 6 (kulatina 210 mm). Vyvinutý model je plánováno dále zpřesnit, a to ověřením povrchových teplot plynule litého proudu v jednotlivých místech oblouku ZPO. Obr. 6 Ukázka výstupu off-line modelu tuhnutí (kul. 210 mm) [9] Fig. 6 Output illustration of off-line solidification model (rd. 210 mm) [9] 4.2 Praktické ověřování délky tekutého jádra pomocí stopovacích metod Ověřování délky tekutého jádra pro účely konfrontace výsledků numerických výpočtů bylo provedeno aktivní i neaktivní stopovací metodou. Neaktivní stopovací metoda spočívala ve vhozu olověných vzorků do oceli v krystalizátoru o celkové hmotnosti 3 až 5 kg. Okamžik vhozu olověných vzorků byl synchronizován s časem dělení sochoru. Vyhodnocování experimentů spočívalo v provádění chemických analýz (metoda AAS) z malých vzorků odebraných z příčných vzorků sochorů. Na základě výsledků analýz byl sestavován profil tekutého jádra a určena jeho délka. Experimenty s vhozy olova byly prováděny rovněž z důvodu návrhu metodiky aktivní stopovací metody. Příprava stopovacích těles pro aktivní metodu byla zajištěna radioizotopovou laboratoří VÚHŽ a.s. Byl využit aktivní antimon (ozářením v reaktoru v ÚJV Řež aktivita 124 Sb). Radioaktivní antimon byl rozpuštěn v připraveném (předem ověřeném) množství olova, které bylo odlito do těles požadovaného tvaru. Vlastní vhoz těles probíhal obdobně jako v případě vhozu čistého olova. Výjimkou bylo např. manuální řízení hladiny oceli v krystalizátoru (řízení hladiny pomocí aktivního snímače s 60 Co). Vyhodnocení vzorků bylo v porovnání s neaktivní metodou složitější, jelikož bylo nutno dodržet potřebná opatření z pohledu radiační ochrany. Vlastní vyhodnocení spočívalo v radiometrickém měření sochorů (dávkový příkon měřený kontaktně po celé délce). Na základě měření byla určena vhodnost 6

místa pro vyhotovení radiogramu. Bylo prováděno také odvrtání středů vzorků, a to pro určení osy licího proudu a pro následné centrování autoradiogramů. Vzorky pro radiogramy byly uloženy do zatemněné místnosti, na ně položen rtg film a zatížen deskou. Doba exposice byla cca 4 týdny. Po exposici byly radiogramy vyvolány specializovanou firmou. Na základě radiogramů byly zjištěny profily tekutého jádra a určena jeho délka. Vypočtená tloušťka licí kůrky je graficky uvedena na obrázku 7. Profily tekutého jádra byly zjištěny do vzdálenosti cca 15 m. Zjištěné výsledky jsou dostupné pro možnou optimalizaci podmínek odlévání jednotlivých formátů sochorů. Nyní je možno si vytvořit představu o podmínkách tuhnutí plynule litého proudu. Např. bylo zjištěno, že tloušťka licí kůrky Obr. 7 Tloušťka licí kůrky (kul. 210 mm; 1,7 m/min) Fig. 7 Solid shell thickness (rd. 210 mm; 1,7 m/min) na vnitřním rádiusu je větší. Výsledky byly částečně konfrontovány s numerickým modelováním u sochoru kvadrátu 180 mm. Poměrně dobrá shoda, z pohledu metalurgické délky, byla dosažena při použití neaktivní metody. Při použití aktivní metody byla zjištěna kratší metalurgická délka o cca 1,6 m (pro licí rychlost 1,8 m/min). Celkem bylo provedeno 5 neaktivních experimentů a 4 aktivní. Byly prověřeny tři odlévané formáty (kul. 210 a 160 mm, kv. 180 mm) na ZPO č. 1, rovněž kulatina 150 mm. 5. DALŠÍ AKTIVITY Obr. 8 Radiogramy kul. 210 mm (MEMS) Fig. 8 Autographs rd. 210 mm (MEMS) 5.1 Vývoj a ověřování MEMS V rámci řešení grantového projektu byl rovněž ve spolupráci s ArcelorMittal Global R&D - East Chicago vyvíjen interní typ elektromagnetického míchání oceli v krystalizátoru (MEMS), a to pro kv. 180 mm a kul. 210 mm. Vlastní zkoušky MEMS byly uskutečněny v období březen 2006 až říjen 2007, vždy na jednom licím proudu. K hodnocení vlivu MEMS na kvalitu sochorů a trubek byly použity metalografické analýzy, ale rovněž byl uskutečněn experiment s aktivní stopovací metodou pro ověření profilu a délky tekutého jádra. Ukázky radiogramů jsou uvedeny na obrázku 8. Rozdíly profilu tekutého jádra byly zjištěny zejména v oblasti krystalizátoru. Při použití MEMS se zvýšil objem oblasti intenzivního míchání v krystalizátoru o cca 15 %. 7

Z oblasti vývoje MEMS lze stručně konstatovat: bylo vyvinuto a úspěšně odzkoušeno MEMS pro kul. 210 mm a kv. 180 mm; bylo dosaženo zlepšení středové segregace; při výrobě bezešvých trubek bylo dosaženo zvýšených výtěžků (zlepšení kvality vnitřní stěny trubek). 5.2 Sledování kvalitativních parametrů sochorů V rámci řešení grantového projektu bylo rovněž plánováno využít stopovací metody pro řešení kvalitativních problémů odlévaných sochorů na ZPO č. 1. Pozornost byla zaměřena na značení strusek v mezipánvi a licího prášku, jako potenciální zdroje nekovových vměstků a možné příčiny defektů na sochorech. Při stopování možného přenosu strusky a licího prášku do tekuté oceli bylo nutné nahradit část přítomných běžných oxidů, které se v oceli obvykle vyskytují, takovými, které jsou odlišné od běžných oxidů, ale mají obdobné vlastnosti (především přibližně stejnou nebo vyšší afinitu ke kyslíku) jako běžné oxidy. Za nejvhodnější byly označeny kovy vzácných zemin. Pro neaktivní stopování byl vybrán oxid samaria. Hlavním důvodem je vhodnost oxidu pro neutronovou aktivační analýzu, která je v současné době jednou z nejcitlivějších analytických metod. Pro aktivní pokusy byl vybrán izotop ceru 141 Ce ve formě oxidu je snadno detekovatelný pomocí gamaspektrometrie a jeho poločas rozpadu 32,5 dne umožňuje jeho likvidaci dlouhodobým skladováním. Aktivní metoda byla teoreticky rozpracována, ale prakticky nebyla využita. V rámci řešení grantu byly provedeny celkem dva experimenty s označeným licím práškem (oxid samaritý, 3,3 %). Cílem bylo ověřit, zda nedochází k nežádoucímu strhávání licího prášku do tekutého jádra, a to rovněž v případě ověřování vyvinutého MEMS. Provedeným rozborem nebyly zjištěny povrchové vady na odlitých sochorech. V příčných řezech vzorků sochorů byly provedeny analýzy, přičemž nebyly zjištěny nekovové makrovměstky daného stopovacího oxidu. 5.3 Řešení cukání licích proudů Cukání licího proudu znamená trhavé pohyby licího proudu, a to v a proti směru odlévání. Tento jev je vizuálně dobře patrný. První práce byly řešeny na sochorovém ZPO č. 3 v rámci již ukončených grantových projektů [10]. Další práce v dané oblasti byly provedeny na ZPO č. 3 u zkušebně odlévané kulatiny 130 mm a bylo zahájeno sledování rovněž na ZPO č. 1. Význam řešení cukání licích proudů spočívá v riziku průvalu a zhoršené kvalitě sochorů. Pro řešení problematiky cukání na ZPO č. 3 byly provedeny praktické zkoušky s úpravou přítlaků tažných a rovnacích válečků a úpravou oscilačního faktoru. Pro možnost zpětného hodnocení taveb byl vyvinut a instalován nový trendový systém, a to na obou sochorových ZPO (ve spolupráci s fa Ingeteam a.s.). Tento systém umožňuje zápis hodnot různých parametrů z oblasti ZPO, jejich archivaci a možnost zpětného prohlížení. V rámci daného systému a dostupnosti technologických dat bylo instalováno také on-line měření povrchové teploty na jednom licím proudu na ZPO č. 1 (měření na konci sekundárního chlazení). Výsledky měření teplot byly využity pro upřesňování výpočtů modelu tuhnutí litého proudu. Na základě zkoušek, provedených na ZPO č. 3 u kul. 130 mm, byla provedena úprava nastavení cukání oscilačního faktoru pro dané přítlaky tažných a rovnacích stolic. Oscilační faktor byl snížen z 60 na 45, což pro daný formát představuje snížení frekvence z cca 140 na 100 cyklů za minutu. 8

6. ZÁVĚR V rámci řešení grantového projektu byla zjištěna řada poznatků, zejména z oblasti proudění oceli v mezipánvi a oblasti tuhnutí plynule litého proudu. Byly rozpracovány metodiky používání aktivních a neaktivních stopovacích metod. Výsledky řešení byly částečně již aplikovány v praxi, např. zdůvodnění používání upraveného dopadového místa v mezipánvi. Řada výsledků bude dále využívána pro optimalizaci podmínek odlévání na sochorových ZPO a pro zavádění nových jakostí ocelí. Tento článek mohl vzniknout díky řešení grantového projektu Tandem, ev. č. FT-TA2/057, za finanční podpory Ministerstva průmyslu a obchodu České republiky. LITERATURA [1] Válek, L. a kol. Establishing the Slab Production of Microalloy Steel Grades at Mittal Steel Ostrava a.s. In. METAL 2005, 14 th International Metallurgical and Materials Conference, Hradec nad Moravicí, Czech Republic, [CD-ROM]. Ostrava, Tanger Ltd., May, 2005. [2] Válek, L., Mokroš, L.: Selected Knowledge s from Producing Slabs of Grain non Oriented Steels. In. METAL 2006, 15 th International Metallurgical and Materials Conference, Hradec nad Moravicí, Czech Republic, [CD-ROM]. Ostrava, Tanger Ltd., May, 2005. [3] Cieslar, O. a kol. Výzkum, vývoj a aplikace nových technologií v oblasti tekuté fáze ocelářského průmyslu. Závěrečné zpráva o řešení projektu část I, Konsorcium, FD K/035, Třinecké železárny a.s., 02/2004, 35 s. [4] Malaník, K. a kol. Vývoj stopovacích metod a technologií ke zvýšení kvality hutních výrobků a zabezpečení výroby proti radioaktivní kontaminaci. Závěrečná zpráva, projekt EUREKA, E! 2335 INTRACEM, VÚHŽ, a.s., VŠB-TU Ostrava, ISPAT NOVÁ HUŤ, a.s., 01/2004, 77 s. [5] Rosypal, F. a kol. Výzkum a optimalizace metalurgických technologií pomocí stopovacích metod. Roční zpráva o řešení projektu v programu Tandem v roce 2007, ev. č. FT-TA2/057, VÚHŽ, a.s., Dobrá, 01/2007, 24 str. [6] Melecký, J. a kol. Zhodnocení vývoje výroby olejářských trub ve společnosti ISPAT NOVÁ HUŤ a.s. In. XIII. Mezinárodní vědecká konference IRONMAKING and STEELMAKING, Szczyrk, Orlie Gniazdo, Polsko, 9. až 10. října 2003, s. 152 až 158. [7] Střasák, P., Moštěk, M. Numerická analýza proudění oceli v mezipánvi pro šestiproudé sochorové ZPO č. 1. Technická zpráva, TechSoft Engineering, Praha, září 2005, 42 s. (a přílohová část) [8] Lowry, M. Solidification Model Preparation for Mittal Steel Ostrava Bloom Caster No. 1. Research report, Mittal Steel USA Research & Development Center, Chicago, 05/2006, 15 pages. [9] Molínek, J. a kol. Vývoj numerického simulátoru tuhnutí pro sochorové ZPO. Výzkumná zpráva VŠB TU Ostrava, prosinec 2007. [10] Válek, L. Experimentální měření pracovních podmínek v krystalizátoru sochorového ZPO. In. XV. International Scientific Conference Iron and Steelmaking, sekce II - Technologie výroby oceli, Malenovice, 09/2005, s. 30 33 (ISBN 80-248-0947-8) 9