Innowacyjne rozwiązania w technologii produkcji odkuwek o dużej masie ze stali ultra czystych dla przemysłu energetycznego i naftowego do eksploatacji w ekstremalnych warunkach

• Autorzy: Zdonek B. , Szypuła I. , Gazdowicz J. , Skupień P. , Binek S. , Dudkiewicz P. , Karbowniczek M. , Pytel A.

Warianty tytułu

EN

Innovative technology solutions for manufacturing heavy ultra-clean steel forgings for the oil and power industries to operate under extreme conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono szereg innowacyjnych rozwiązań w metalurgii stali przeznaczonej na wlewki do kucia o dużej masie. Obejmują one: rafinację ciekłej stali we wlewnicy po odlaniu stali z zastosowaniem izotermicznej pokrywy i rafinacyjnej zasypki; syfonowe odlewanie stali przez kształtkę kierunkową w kanale wlotowym do wlewnicy; antyerozyjną powłokę materiałów ogniotrwałych syfonowego układu odlewania stali, odlewanie wlewków ciężkich w komorze próżniowej z kadzi z zamknięciem suwakowym oraz odlewanie wlewków do kucia o różnej masie i geometrii do jednej uniwersalnej wlewnicy. Rozwiązania te są unikalne w skali światowej i służą zmniejszeniu ilości i wielkości wtrąceń niemetalicznych w stali, wyeliminowaniu egzogenicznych wtrąceń niemetalicznych, pochodzących z procesu odlewania stali oraz optymalizacji procesu przeróbki plastycznej wlewków dla wyeliminowania rzadzizn. Dzięki zastosowaniu tych rozwiązań znacznej poprawie uległa czystość stali, spełniając wymagania odbiorców odkuwek o dużej masie dla przemysłu energetycznego (wały turbin wiatrowych, gazowych i wodnych, itp.) oraz wydobywczego ropy naftowej i gazu ziemnego (łączniki rurociągów i inne akcesoria), przeznaczonych do pracy w ekstremalnych warunkach niskich temperatur i dużych głębokości. Średnia wartość wskaźnika K4 (S+O) dla odkuwek z wlewków odlanych z zastosowaniem innowacyjnych rozwiązań wyniosła 3,9 przy wymaganej przez odbiorców odkuwek średniej wartości K4 (S+O) < 10. Praca przedstawia wyniki trzech projektów realizowanych w ramach konkursów Initech i Innotech.

EN

A number of innovative solutions in metallurgy of steel for heavy forging ingots are presented. They include: refining of liquid steel in an ingot mould after casting of steel using an isothermal cover and refining casting powder; uphill casting of steel through a directional brick in inlet channel to a mould; erosion-proof coating on refractory materials of the system for uphill casting of steel; casting of heavy ingots in a vacuum chamber from a ladle with slide gate; and casting of forging ingots with different weights and geometries into a single universal mould. These are worldwide unique solutions used to reduce the amount and size of non-metallic inclusions in steel, eliminate exogenous non-metallic inclusions from the steel casting process and optimise the plastic working of ingots to eliminate microshrinkages. With these solutions, the purity of steel has been signifi cantly improved, thus meeting the requirements of buyers of heavy forgings for the power industry (shafts of wind, gas and water turbines, etc.) and the oil and natural gas extraction industry (pipeline connectors and other accessories) to be operated under extreme low-temperature and high-depth conditions. The average value of K4 (S+O) index for forgings from ingots cast using the innovative solutions was 3.9, while the average value of K4 (S+O) required by forging buyers is < 10. This paper presents the results of three projects carried out under Initech and Innotech competitions.

Słowa kluczowe

PL

ultra czysta stal; wlewek do kucia; pokrywa izotermiczna; kształtka wirowa; powłoka antyerozyjna; uniwersalna wlewnica

EN

ultra-clean steel; forging ingot; isothermal cover; swirl brick; erosion-proof coating; universal mould

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 67, nr 2
• Strony: 29--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Zdonek B.

• Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Szypuła I.

• Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Gazdowicz J.

• Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Skupień P.

• Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Binek S.

• Celsa „Huta Ostrowiec” Sp. z o.o.

autor

Dudkiewicz P.

• Celsa „Huta Ostrowiec” Sp. z o.o.

autor

Karbowniczek M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza

autor

Pytel A.

• Instytut Odlewnictwa

Bibliografia

• 1. Zdonek B. i in.: Raport końcowy nr ZPB/3/65788/IT2/10, pt.: Technologia produkcji wielkogabarytowych odkuwek ze stali ultraczystych dla przemysłu energetycznego, 2013, Niepubl.
• 2. Karbowniczek M. i in.: Raport końcowy nr INNOTECH-K2/ IN2/24/182026/NCBR/13, pt.: Uruchomienie kompleksowo monitorowanej produkcji wielkogabarytowych odkuwek dla przemysłu naftowego do eksploatacji w ekstremalnych warunkach podmorskich , 2015, Niepubl.
• 3. Patent PR Nr 207235: Sposób docieplania ciekłej stali w nadstawce wlewnicy i/lub w kadzi pośredniej urządzenia do ciągłego odlewania stali oraz pokrywa do tego celu
• 4. Zdonek B., Szypuła I., Hoderny B., Zięba-Glińska M., Bulkowski L., Żyla F., Wiedermann J., Paszta J., Pogorzałek J., Pichór J., Binek S., Lisiecki W., Dutkiewicz P., Żurek W., Martynowski R., Okręt M., Ostatek A., Zarzycki D.: Opracowanie i wdrożenie technologii dogrzewania i rafi nacji stali w nadlewach wlewków kuziennych – Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 58, 2006, 3, s. 1–12
• 5. Zan T., Ersson M., Jönsson P.G.: Mathematical Modeling of Initial Filling Moment of Uphill Teeming Process Considering a Trumpet; ISIJ International, 51, 2011, 9, s. 1461–1467
• 6. Zhang Z., Yokoya S., Tilliander, Jönsson P.G.: A Numerical Study of Swire Blade Effects in Uphill Teeming Casting, ISIJ International, 50, 2010, 12, s. 1756–1762.
• 7. Hallgren L., Tilliander A., Yokoya S., Jönsson P.G., Hagman S.:” A First Attempt to Implement a Swirl Blade in Production of Ingots, ISIJ International, 50, 2010, 12, s. 1763–1769
• 8. Zgłoszenie Patentowe P. 399 331: Kształtka kierunkowa
• 9. Zdonek B., Szypuła I., Binek S., Kowalski J., Dudkiewicz P., Karbowniczek M. Barański J.: Innowacyjne rozwiązania w technologii produkcji wielkogabarytowych odkuwek z ultraczystych stali dla urządzeń energetycznych, Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 65, 2013, 4, s. 53–59
• 10. Zdonek B., Szypuła I., Różański P.: Badania nad opracowaniem zależności przyczynowo-skutkowych procesu odlewania oraz modelu nadzorowania i operacyjnego sterowania; Sprawozd.IMŻ Nr PI-000506 (Projekt nr INNOTECH-K2/IN2 /24/182026/NCBR/13), 2014, Niepubl.
• 11. Pytel A., Binek S., Karbowniczek M., Zdonek B. i in.: Innowacyjna technologia produkcji wlewków kuziennych o zróżnicowanej masie poprzez zastosowanie uniwersalnych zestawów odlewniczych, Projekt NCBiR nr K2/IN2/24/182026/NCBR/13