Minskning av oscillationsmärken och ytfel på stränggjutna ämnen - JoSEn 2013

Reduction of oscillation marks and surface defects on Continuous Casting (SQUAD CC).

Från konferensen Framtidens Metalliska material 16-17 mars 2016.

Från konferensen "Fler idéer om metaller" 4-5 mars 2015.

Projektets idé

Projektet omfattar utveckling och implementering av avancerade numeriska modeller och detaljerade kartläggningar av stränggjutna ämnens ytstruktur (oscillationsmärken, segringar och ytsprickor), vilka har en negativ inverkan på gjutna ämnens ytkvalitet. Målet är att ta fram en klar beskrivning av mekanismerna för bildningen av dessa defekter samt bestämma optimalt processfönster för att minimera ytdefekterna (anpassat till stålsort och övriga processförutsättningar) och därmed minska behovet av slipning och hyvling på de stränggjutna ämnena. Energiförlusterna för efterbehandlingen, genom materialförluster och energianvändning, kan uppgå till 72 GWh/år för de deltagande stålverken. Målsättningen är att reducera/eliminera behovet av efterföljande ytbehandling genom förbättrad processföring baserad på ökad kunskap om hur man ska stränggjuta med minimerad bildning av oscillationsmärken och ytfel.

Projektets bidrag till programmålen

Ytfel som djupa oscillationsmärken, sprickor och segringar är ett ökande problem vid stränggjutning som följd av den snabba utvecklingen av nya produkter och mer avancerade stålsorter som pågår för närvarande vilket är en förutsättning för en fortsatt konkurrenskraftig svensk stålindustri. Dessa defekter uppkommer i stränggjutningskokillen vid ett tidigt stadium av stelnandet beroende på oregelbunden skaltillväxt. Exempelvis är oscillationsmärken typiska ytstörningar vilka skapas av kokillens oscillerande rörelse vilken är nödvändig för att sänka friktionen mellan skal och kokill för att undvika genombrott. Förekomsten av djupa oscillationsmärken är ett tecken på allvarliga störningar av skaltillväxten i kokill och innebär ökad risk för längsgående sprickor, hörnsprickor, fastbrännor och även i värsta fall genombrott som innebär att stålskalet dras sönder i kokillen varefter det flytande stålet rinner ur kokillen. För att minimera ytproblematiken väljs stränggjutningens processparametrar omsorgsfullt och ett ständigt arbete pågår för att optimera dessa efter nya förutsättningar. Utvecklingen av nya avancerade nischstål som peritektiska stål, AHSS (Advanced High Strength Steels) och höglegerade specialstål har inneburit ökade svårigheter att lyckas i detta optimeringsarbete, vilket har medfört en ökande andel stål som måste efterbehandlas eller nytillverkas pga. skrotning av hela eller delar av en charge. Efterbehandlingen sker företrädesvis med slipning men även syrgashyvling förekommer vilket innebär stora material, energi- och produktionsförluster. Svensk stålindustris konkurrenkraft är också beroende av hög flexibilitet vilket innebär att ett stort antal olika stålsorter och format ska gjutas på samma gjutmaskin. Det ställer ökad krav på processförståelse i en mångvariabel process och förbättrad kunskap för att kunna välja optimalt processfönster. Energibesparingen i projektet består av fem poster:

  • Höjt ämnesutbyte pga. minskade slipförluster.
  • Höjt ämnesutbyte pga. färre skrotade charger.
  • Möjlighet att konvertera götgjutet material till stränggjutning.
  • Minskad elförbrukning pga. minskad användning av de elektriskt drivna slipmaskinerna.
  • Skapar förutsättningar för framtida direktvalsning utan ämnesvärmning vid ökad ytfinish.

Leveranser

Huvudmålet med projektet är att klarlägga mekanismerna för oscillationsmärkens och ytdefekters uppkomst vid stränggjutning av sprickkänsliga stålsorter samt utifrån denna kunskap utarbeta riktlinjer för optimal processföring. En förbättrad och optimerad processföring vid stränggjutning av sprickkänsliga stål beräknas minska behovet av efterbehandling som slipning/syrgashyvling med drygt 30 % motsvarande ca. 21,6 GWh/år.

Projektdeltagare

Projektledare

Pavel E. Ramirez Lopez (Swerea MEFOS)
Robert Vikman (Jernkontoret)

Forskningsutförare

Swerea MEFOS (koordinator)
Kungliga Tekniska högskolan (KTH), Materialvetenskap
Swerea KIMAB

Styrgrupp

Jernkontorets teknikområde 24, Gjutning och stelning (TO 24)

Tid

Startdatum

2014-01-15

Slutdatum

2016-12-31

Från Idékonferensen Idéer om metaller, 3-4 mars 2014