SU1766966A1 - Способ обработки жидкого металла в ковше - Google Patents

Abstract

Использование: обработка жидкого металла в ковше инертным газом. Сущность: в процессе продувки помещением дискообразного углеродистого блока на поверхность буруна в пределах зеркала металла и среза ковша формируют и одновременно науглероживают поверхность металла. Площадь блока равна не менее 40% площади барботажной зоны, совпадающей с зеркалом металла.

Description

Ё

Изобретение относитс  к черной металлургии , конкретнее к способам обработки жидкого металла в ковше инертным газом.

Известен способ обработки жидкого металла в ковше, включающий продувку инертным газом через погружаемую в металл фурму, выполненную из огнеупорных катушек (Металлурги  стали, Под ред. В.И.Явой- ского, Ю.В. Кр ковского, М.: Металлурги , 1983., с. 310-312).

Данный способ позвол ет усреднить жидкий металл по химическому составу и температуре, снизить содержание неметаллических включений и вредных газов.

Недостатком способа  вл етс  вторичное окисление металла от взаимодействи  открытых поверхностей газометаллического буруна и образующихс  брызг с окислительной атмосферой ковша. Другим недостатком указанного способа  вл ютс  дополнительные потери металла за счет выплесков из ковша во врем  продувки и дополнительной обрези головной и донной частей слитка в св зи с увеличением дефектов, образованных неметаллическими оксидными включени ми вторичного окислени .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ обработки жидкого металла в ковше инертным газом, включающий подачу газа через погружную фурму с одновременной газодинамической защитой от вторичного окислени  открытой поверхности образующегос  бурунз стру ми инертного газа (А.С. Тимофеева, Э.Э. Меркер, А.Г. Св жин и др. Определение диаметра барботажно/i зоны в ковше. Черна  металлурги . Бюллетень научно-технической информации, 1968 г., № 18, с. 37-38).

Данный способ обработки позвол ет частично снизить вторичное окисление металла за счет газодинамической защиты

si

0

о о

ON

открытой поверхности буруна от окислительной атмосферы ковша.

Однако полностью исключить вторичное окисление металла данный способ не позвол ет ввиду проникновени  крупных брызг, образующихс  над барботажной зоной при выделении газовых пузырей из объема металла, через защитные струи в окислительную атмосферу, а также из-за контакта с окислительной атмосферой всплесков металла, образующихс  на поверхности , не зан той буруном, как правило ближе к стенкам ковша, под действием волновых процессов. Возможен также подсос воздуха к поверхности буруна притурбулен- тном истечении инертного газа, расходуемого на продувку металла, из-под пространства, ограниченного защитными стру ми.

Другими недостатками указанного спо- соба обработки  вл ютс  потери металла за счет выплесков из ковша во врем  продувки и обрези дефектов слитка, а также высокий расход инертного газа в св зи с дополнительным расходом газа на газодинамиче- скую защиту.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества металла и увеличение выхода годного.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе обработки жидкого металла в ковше в процессе продувки на поверхность буруна в пределах зеркала металла и среза ковша помещают дискообразный углеродистый блок площадью не менее 40% от пло- щади барботажной зоны в сечении ковша, совпадающем с зеркалом металла.

Сущность изобретени  заключаетс  в использовании дл  защиты поверхности буруна от взаимодействи  с окислительной атмосферой дискообразного углеродистого йлокэ, который защищает поверхность буруна сверху, и науглероживает поверхностный слой металла буруна дл  защиты с боков, а также в помещении дискообразно- го углеродистого материала на определенном уровне, достаточном дл  исключени  выплесков металла из ковша и исключени  образовани  всплесков металла, контакти- руемых с окислительной атмосферой.

Науглероживание поверхностного сло  происходит при контакте потока жидкого металла буруна с дискообразным углеродистым материалом, имеющим определенную площадь, достаточную дл  времени контак- та металла с углеродистым блоком, в режиме конвективной диффузии. Образующийс  диффузионный пограничный слой, насыщенный углеродом, защищает жидкий металл буруна, стекающий из-под углеродистого блока на зеркала металла, от взаимодействи  с окислительной атмосферой путем образовани  пузырей СО, выдел ющихс  на поверхности металла и служащих защитным слоем, при взаимодействии углерода науглероженного сло  с кислородом окислительной атмосферы.

Снижение волновых процессов на поверхности металла производитс  за счет помещени  дискообразного углеродистого блока на определенном уровне, что приводит к гашению скорости нисход щих потоков металла в буруне за счет потери скорости восход щих потоков металла при изменении направлени  течени  потоков за счет углеродистого блока и, следовательно, к снижению волновых процессов на поверхности металла. Кроме того, гашение скорости нисход щих потоков создает благопри тные услови  дл  науглероживани  поверхности буруна, увеличива  врем  контакта металла с дискообразным углеродистым блоком. Помещение дискообразного углеродистого блока на данном уровне позвол ет снизить высоту подъема буруна, что уменьшает величину энергии, идущей на образование волновых процессов, за счет стекани  металла, образующего бурун, на зеркало металла с меньшей высоты и, следовательно , снижает волновые процессы на поверхности металла.

Новыми признаками в предлагаемом техническом решении по сравнению с прототипом  вл ютс 

помещение в процессе продувки на поверхность буруна дискообразного углеродистого блока;

площадь дискообразного углеродистого блока составл ет не менее 40% от площади барботажной в сечении ковша, совпадающем с зеркалом металла;

помещение дискообразного углеродистого блока производ т в пределах зеркала металла и среза ковша.

Повышение качества достигаетс  снижением общего содержани  оксидных неметаллических включений и азота в металле путем защиты открытой поверхности буруна от взаимодействи  с окислительной атмосферой диффузионным пограничным слоем, насыщенным углеродом, образующимс  при науглероживании поверхности буруна, а также за счет исключени  образовани  крупных брызги всплесков металла, контак- тируемых с окислительной атмосферой, формированием горизонтальной поверхности буруна на уровне, не превышающем срез ковша.

Увеличение выхода годного достигаетс  за счет исключени  выплесков металла из

ковша и снижени  обрези дефектов слитка, образованных неметаллическими оксидными включени ми вторичного окислени  металла , происходимого через бурун, брызги и всплески путем формировани  и науглероживани  горизонтальной поверхности буруна на определенном уровне и определенной площадью. В прототипе - повышение выхода годного производитс  лишь за счет снижени  вторичного окислени  металла через открытую поверхность буруна.

Предлагаемый способ эффективно реализуетс  при формировании и науглероживании горизонтальной поверхности буруна на уровне, не превышающем срез ковша, площадью не менее 40% от площади барбо- тажной зоны в сечении ковша, совпадающем с зеркалом металла.

При формировании горизонтальной поверхности буруна на уровне, превышающем срез ковша, в результате подъема и стека- ни  металла с высоты буруна образуютс  волны и всплески высотой, превышающей запас стенок ковша, что приводит к выплескам металла из ковша и вторичному окислению металла через всплески и брызги, контактируемые с окислительной атмосферой .

Формирование и науглероживание поверхности буруна площадью менее 40% от площади барботажной зоны в сечении ковша , совпадающем с зеркалом металла приводит к недостаточному времени контакта единичной поверхности потока металла с углеродистым материалом, образованию тонкого и ненасыщенного углеродом диффузионного пограничного сло , недостаточного дл  защиты металла от вторичного окислени .

Проведенный поиск источников информации позвол ет констатировать, что за вл емый способ обработки жидкого металла в ковше, имеющий возможность реализации и обеспечивающий положительный эффект , обладает свойствами, не совпадающими со свойствами известных способов и как изобретение соответствует критерию новизна и существенные отличи ,

На фиг. 1 представлено продувочное устройство дл  реализации предлагаемого способа включающее огнеупорные катушки 1, металлическую трубу 2, верхний выступ 3, диск 4 из углеродистого материала, нижний выступ 5.

На фиг. 2 представлена схема реализации предлагаемого способа.

Пример. Сталеразливочный ковш емкостью 100т, заполненный сталью марки Ст 3 сп, подают на установку доводки металла дл  обработки аргоном Рассто ние от

зеркала металла до среза ковша составл ет 0,25 м.

Концентраци  продувочного устройства позвол ет диску 4, выполненному из углеродистого материала с содержанием углерода 98%, свободно перемещатьс  в вертикальном направлении между верхним 3 и.нижним 5 уступами, которые выполнены из огнеупорного материале и служат дл  задержки диска в крайнем верхнем и нижнем положени х.

При интенсивности продувки металла аргоном 80 м3/ч средний диаметр барботажной зоны 10 в сечении, совпадающем с

зеркалом металла, равен 1,2 м. Поэтому углеродистые диски примен ли диаметром 0,66; 0,76 и 0,84 м, что соответствовало площади буруна 30, 40 и 50% от площади барботажной зоны. Толщина диска составл ла

0,25м.

Формирование и науглероживание горизонтальной поверхности буруна производили на трех уровн х 9: ниже, на срезе и выше среза ковша.

Включив подачу аргона, продувочное устройство ввод т в жидкий металл и с началом погружени , образовани  газодинамического бурука 7, углеродистый диск 4, плава  на баруне, формирует и одновременно науглероживает поверхность с образованием диффузионного пограничного сло , насыщенного углеродом 8. Дальнейшее погружение продувочного устройства производ т до задержки плавающего на буруне

диска верхним уступом на соответствующем уровне, позвол ющем снизить волновые процессы 6 и исключить выплески металла из ковша. По окончании обработки металла аргоном ковш подают дл  разливки

на машину непрерывного лить .

Повышение качества металла от снижени  кислорода оценивали по изменению со- дерхони  кислорода в металле до и после продувки, учитыва , что совместно с усреднением концентрации кислорода по объему ковша во врем  продувки идет процесс насыщени  металла кислородом через открытые поверхности металла из окислительной атмосферы, а от снижени  содержани  азота - по насыщению металла азотом за врем  продувки.

Выход годного оценивали по количеству выплесков металла из ковша за врем  про- дувки, т.е. по количеству объемов металла, попадающих на срез и стекающих на стенки ковша с наружной стороны и сталевоз, а также по количеству технологической обрези , включающей головную, донную обрезь и вырезку грубых дефектов литых заготовок.

Наилучшие показатели пр качеству металла и выходу годного при соблюдении за вл емых признаков соответствуют вариантам 4, 5, 7 и 8 (см. таблицу). При отклонении за вл емых параметров результаты по цел м предлагаемого способа снижаютс  (варианты 1 - 3, 6 и 9).

Как видно из таблицы, предлагаемый способ обработки жидкого металла в ковше по сравнению с прототипом позвол ет повысить качество металла за счет снижени  содержани  кислорода в металле на 0,010% и выше (прототип - 0,008%), полного исключени  насыщени  металла азотом (прототип лишь снижает насыщение металла азотом до 0,002%), а также повысить выход годного

2,5 2,6 2.5 2,4 2,6 2,5

2,4 2,6

30

30

30

1(0

40

40

0,0240,0240,0240,0240,024 0,024 0,024

0,0160,0160,0160,0160,014 0,014 0,015

0,0020,0010,0010,001000

5ОО3О О 2

50

0,024 0,013

О

О

27,3 27,3 27,3 27,4 25,9 25,9 26,8 25,1

по сравнению с прототипом на 1,4 и более кг/т годной стали,

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ обработки жидкого металла в ковше, включающий продувку его инертным газом и защиту образующегос  буруна от вторичного окислени , отличающий - с   тем, что, с целью повышени  качества металла и увеличени  выхода годного, в процессе продувки на поверхность буруна, в пределах зеркала металла и среза ковша, помещают дискообразный углеродистый блок площадью не менее 40% от площади барботажной зоны в сечении ковша, совпадающей с зеркалом металла.

   2,4 2,6

   2,5

   2,4

   40

   40

   24 0,024 0,024

   14 0,014 0,015

   00

   О 2

   50

   0,024 0,013

   О

   О

   9 25,9 26,8 25,1

   О О

   25,1

   5050

   0,024 0,024 0.013 0,0145

   О 3

   26,5

   8

   TV, г ,

   Редактор С.Кулакова

   Составитель А.Дорофеев

   Техред М.МоргенталКорректор Т.Палий

   9иг. l

   Ю