RU2002815C1 - Способ обработки стали в разливочном ковше - Google Patents

Description

ченп  их скорости в заданном объеме полости вертикального цилиндра.

Поддержание температуры внутренней поверхности футеровки на 20-70°С выше температуры плавлени  присадок обеспечивает оптимальные услови  по плавлению пыли (фракци  до 2 мм), осевшей на поверхности полости цилиндра и беспреп тственное ее отекание в жидком виде непосредственно s расплавленную сталь. Эти услови  включают скоротечность расплавлени  частиц, жидкоподвижность в процессе стекани , минимальный расход тепловой энергии

При превышении указанной температуры на 20°С вышеперечисленные услови  соблюдаютс  дл  частиц фракцией до 2 мм. При снижении этого перепада температур ниже 20°С, например при перепаде в 15°С наблюдаетс  сохранение агрегатного состо ни  крупных частиц еще в твердом (точнее разм гченном) виде и повышение в зкости стекающего расплава

При поддержании температурного перепада в 70°С теплова  нагрузка в полости цилиндра достигает предельного значени  по стойкости его футеровки Дальнейшее превышение температуры свыше 70°С требует либо дорогосто щих материалов, например циркониевых, либо применени  водоохлаждземого каркаса (например, полой или трубчатой конструкции), при этом обеспечиваетс  значительный перерасход тепла. Сохранениечистым отвод щего тракта непосредственно над зеркалом металла увеличивает пропускную способность выдел емых газов. Дл  дополнительного их выделени  при заданной степени перемешивани  расплава над зеркалом чистого металла целесообразно поддерживать регулируемое разрежение, не повыша  при этом в этой зоне окислительный потенциал . Данный технический результат достигаетс  принудительным отсосом газов с зеркала чистого металла, например, путем сжигани  топлива в полости цилиндра тангенциальным способом, т.е. ввод топлива с окислителем осуществл ют таженциально поверхности внутренней футеровки цилиндра .

При таком (тангенциальном) вводе энергоносител , каким  вл етс  топливоо- кислительна  смесь, подаваема  под давлением посредством горелок, в полости цилиндра создаетс  пониженное давление, способствующее вскипанию раскисленной стали, которое уменьшаетс  при восстановлении атмосферного давлени . При создании незначительного разрежени  кипени  возобновл етс  и усиливаетс  при увеличении разрежени . Кипение вызываетс  выделением растворенных в металле газов, т.е. путем изменени  разрежени  над поверхностью металла можно осуществить процесс дегазации управл емым. Зэ счет снижени  парциального давлени  водорода и азота происходит выделение этих газов из жидкого металла как путем десорбции с поверхности и диффузии растворенных газов

0 в поверхностный слой, так и путем диффузии во всплывающие пузырьки окиси углерода и десорбции в газовую фазу. За счет облегчени  выделени  газовых пузырьков обеспечиваетс  достижение высокой хими5 ческой однородности, выравнивание температуры в объеме стали, а следовательно, и повышение однородности ее механических свойств. Ввод в такой (предварительно раскисленный ) металл легирующих элементов

0 обеспечивает в процессе обработки получение более чистой стали по содержанию неметаллических включений. Ввод в такой металл незначительного количества нитри- дообразующих элементов устран ет вред5 ное вли ние азота при его повышенном содержании. Чистота обработанной стали и однородность химсостава обеспечивает стабильность свойств металла не только а пределах слитка и плавки, но и всей произво0 димой стали при любом способе ее выплавки, при этом становитс  возможным повысить производительность сталеплавильных агрегатов , снизить расход легирующих элементов , уменьшить количество раскислителей,

5 Следует также отметить, что така  обработка стали требует минимальных капитальных и энергетических затрат на ее реализацию и не усложн еттехнологию ее производства в действующих сталеплавильных цехах.

0 Таким образом, обработка стали в разливочном ковше с частично погруженным полым цилиндром и продувкой за счет поддержани  внутренней поверхности цилиндра на температурном уровне не ниже

5 температуры плавлени  присадок, за счет превышени  его на 20-70°С температуры плавлени  присадок и за счет поддержани  регулируемого разрежени  над жидким металлом в цилиндре повышает эффектив0 ность обработки путем устранени  возможности образовани  настылей в зоне отвода газов, снижени  пылеуноса при загрузке присадок и каплеуноса жидкой стали, повышени  степени дегазации расплава,

5 подогрева присаживаемых материалов и уменьшени  подсоса холодного воздуха, снижени  теплопотерь через полость цилиндра , В результате перечисленного возрастает качество обработанной стали и экономичность процесса обработки.

дл  спуска (ввода) ферросплавов и раскис- лителей, так и дл  отвода газов из расплава, а это в свою очередь снижает степень взаимодействи  присадок с расплавом и повышает давление над зеркалом металла в цилиндре, что ухудшает дегазацию металла в ковше. Кроме того, ввод холодных присадок в расплав увеличивает тепловые потери металла в процессе его доводки, что в свою очередь приводит к снижению температуры металла в разливочном ковше, а это увеличивает продолжительность плавки в печи и ведет к дополнительному расходу огнеупоров и к росту энергозатрат.

Задача предлагаемого изобретени  заключаетс  в повышении качества стали за счет повышени  эффективности обработки ее в разливочном ковше в процессе ее доводки .

Технический результат достигаетс  тем, что внутреннюю поверхность футеровки цилиндра вне зоны расплавленного металла поддерживают на температурном уровне не ниже температуры плавлени  ферросплавов.

Кроме того, результат достигаетс  и тем, что температуру внутренней поверхности футеровки вне зоны расплавленного металла поддерживают на 20-70°С выше температуры плавлени  ферросплавов, а также и тем, что в полости цилиндра над зеркалом металла поддерживают разрежение .

Способ обработки стали в разливочном ковше по сн етс  чертежом.

Согласно предлагаемому способу разливочный ковш 1 со сталью, выпущенной из печи, устанавливают под вертикальным подъемно-опускным футерованным полым цилиндром 2 внутренним диаметром 600- 1200 мм и высотой 1800-2200 мм, который погружают нижней частью в расплав на 200-400 мм, при этом зеркало металла в ковше вне футерованного полого цилиндра защищают от окислени  шлаком, а внутри цилиндр оставл ют чистым, куда присаживают ферросплавы с легирующими элементами и раскислители, которые ввод т внутрь цилиндра сверху, в виде кусковых (дробленых ) материалов и перемешивают их с расплавом путем продувки через подвижную продувочную погружают фурму 3, расположенную соосно цилиндру и ковшу,

В качестве газа дл  продувки расплава используют аргон или азот. Нижний срез фурмы находитс  в объеме металла на рассто нии 500-1000 мм от днища ковша.

Дл  продувки расплава возможно использование различных пористых вставок (пробок), устанавливаемых в донной части

разливочного ковша. В зависимости от емкости ковша удельный расход газа составл ет 0,015-0,6 м /т. Продолжительность продувки дл  гомогенизации металла в объ- еме ковша составл ет 3-5 мин, дл  перемешивани  с целью рафинировани  жидкой стали 5-10 мин, В процессе истечени  в расплаве струи газа распадаютс  на мелкие пузырьки и вынос тс  через зеркзпо незащищенного шлаком металла, в данном случае через полость погружного вертикального цилиндра. Интенсивность выделени  газов из жидкого металла будет возрастать при создании разрежени  над

зеркалом металла. Дл  доводки стали в ковше в чистый металл через полость цилиндра присаживают сверху ферросплавы с легирующими элементами, например FeCr, SiMn, FeSi, и раскислители и перемешивают их с

расплавом в процессе продувки. При этом интенсивность барботажа в расплаве и выделение газов из расплава возрастает. Одновременно внутреннюю потрхность футеровки цилиндра вне зоны (выше границы ) расплавленного металла поддерживают на температурном уровне не ниже максимальной температуры плавлени  загружаемых материалов (присадок), например ферросплавов, путем ее дополнительного

подогрев горелками. 8 этом случае частицы пыли (мелкодисперсна  фракци  присадок ) расплавл ютс  и при попадании на поверхность футеровки вместе с капл ми уносимого металла будут в жидком виде стекать в расплав, при этом их оседание на футеровке прекращаетс , что исключает на- стылеобразование.

Дл  форсированного и экономичного

процесса плавлени  частиц на поверхности Футеровки практически достаточно поддержание ее температуры на выше температуры плавлени  максимальной температуры вводимых присадок. Поддержание такого температурного уровн  обеспечивает стекание капель металла, оседших на футеровке с ее поверхности обратно в жидкий металл, сохран   футеровку чистой, из которой отсутствуют услови  образовани  настылей, Таким образом, на пути поступлени  присадок нет преп тстви  (гидравлического сопротивлени ) со стороны настылей, что повышает качество доводки стали (с точки зрени  нормального ввода

присадок) и равномерность удалени  отход щих газов, При этом устран етс  подсос воздуха к зеркалу чистого металла, а температурный потенциал вводимых присадок повышаетс  за счет противоточкого воздействи  высокотемпературных газов и увелиПример конкретного выполнени  в услови х электросталеплавильного цеха Орс- ко-Халиловского меткомбината.

Исходные данные:

1.Объект обработки - сталеразливоч- ный ковш емкостью 130 тн.

2.Геометрические параметры полого цилиндра, мм:

Высота1800

Диаметр внутр.1150

Диаметр наруж,1650

3.Глубина погружени  цилиндра в расплав 200-300 мм;

4.Характеристика футеровки - высоко- глиноземиста  с содержанием А120з выше 75%.

5.Установка цилиндра - на крышке ста- леразливочного ковша, соосно ему.

6.Отопление цилиндра -3 шт, газовоз- душных горелок.

7.Расход природного газа на горелки 30-50 м3/ч.

8.Установка горелок - на боковой поверхности цилиндра, тангенциально ей, на рассто нии 1100 мм от нижнего торца цилиндра .

9.Характеристика присадок, загружаемых в стелеразлиоочный ковш, - кусковый FeCr; SlMn; FeSi и другие фракции до 2 мм 10-15%Лпл«1540°С.

10.Характеристика обрабатываемой стали - спокойные трещиночузствительныо марки типа 40Х.

Сопоставление рассматриваемого способа производили в сравнении с решением, вз тым в качестве прототипа и используемым в камерной установке доводки стали ЭСПЦОХМК.

При сопоставлении проб, отобранных 10-ти плавок сравниваемых решений, получены следующие средние практические результаты (см. табл. 1 и 2).

(56) 1. Власов Н.Н., Король В.В., Рад  B.C. Разливка черных металлов. Справочник , М.: Металлурги , 1987, с. 88, рис. 56, а.

2.Там же, рис. 56, б.

3.Там же, с. 89, рис. 57.

4.Новик Л.М. Внепечна  вакуумна  металлурги  стали. М.: Наука, 1986, с. 79, рис. 49.

5.Кнюппель Г. Раскисление и сзкуум- на  обработка стали. М,: Металлурги , 1984, с. 354, рис. 342.

Таблица 1

Результат опытной проверки

Брак первого передела (трещины, рванины ), %

Объем металла с оксидными включени ми 5 и более балла, % Содержание азота в металле, % Содержание водорода, мл/100 г Me Стоимость обработки стали, р/т

Прототип

Предложение

0,64

6,4

,0093

4,93

1.5

0,48

41

0,0071

2.57

1.1

Таблица 2

Крышка

1Ярис дм