RU1786096C - Способ газодинамического отделени шлака от жидкого металла - Google Patents

Abstract

Использование: в черной металлургии при отсечке шлака на выпуске жидкого металла из конвертера. Сущность изобретени : газ ввод т пульсирующий струей, увеличива  его расход в конце слива до значений , обеспечивающих соотношение площадей зоны, свободной от шлака, наход щейс  над выпускным отверстием, и сечени  канала в пределах 16-100. 2 табл.

Description

СП

С

Изобретение относитс  к металлургии, конкретнее к отделению шлака, попадающего в ковш, при выпуске металла из сталеплавильных агрегатов, например конвертера.

Известны газодинамические способы отделени  металла от шлака при помощи газовых струй за счет ввода воздуха (азота) непосредственно в канал выпускного отверсти  в конце выпуска при помощи пневматического устройства или аргона в специальный сифон.

Однако способ не устран ет вихреоб- разного движени  металла в конце слива плавки - в воронку зат гиваетс  шлак и попадает в ковш со сливаемым металлом. Общим недостатком указанных способов  вл етс  подстывание металла и шлака в канале отверсти , требующее межплавоч- ного обслуживани  - рассверливани , что нар ду со сложным конструктивным оформлением этих приемов, снижает технологичность процессов и увеличивает эксплуатационные затраты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ предотвращени  вытекани  шлака, плавающего на поверхности жидкого металла при выпуске, заключающийс  в подаче инертного газа через фурмы в металл вокруг выпускного отверсти .

К недостаткам способа следует отнести то, что в конце слива металла, например, из конвертера при резком понижении его у ровн  часть шлака об зательно попадает в ковш, а процесс вдувани  газа  вл етс  нестабильным из-за образовани  - растворени  отложений настылей на соплах фурм и соответственного изменени -их пропускной способности, что может приводить к по влению сливной воронки, В результате повышаетс  концентраци  вредных примесей и

х| со

О

° о

о

разброс содержани  остальных элементов в готовом металле. На высоком уровне остаетс  также окисленность металла.

Цель изобретени  - повышение эффективности отсечки шлака, уменьшение угара легирующих элементов и улучшение качества металла.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе газодинамического отделени  шлака от жидкого металла, включающего выпуск жидкого металла через канал из металлургического агрегата, например конвертера , вдувание нейтрального газа в металл во врем  выпуска плавки с образованием на поверхности металла.зоны , свободной от шлака, нейтральный газ ввод т пульсирующей струей, увеличива  его расход в конце слива при снижении уровн  металлической до значений, обеспечивающих соотношение площадей зоны, свободной от шлака, наход щейс  над выпускным отверстием, и сечени  канала в пределах 16-100.

Сущность способа заключаетс  в следующем .

Вдувание во врем  слива плавки нейтрального газа пульсирующей струей вызывает каталитические колебани  расплава, дезорганизующие сливную воронку. В то же врем  при направленном течении к отверстию металла, колеблющегос  с определенной частотой, вблизи футеровки создаютс  местные напр жени , привод щие к разрыву сплошности жидкого металла и образованиюкавитационных пузырей. Одновременно интенсифицируютс  массо- обменные процессы и усиливаютс  флюктуации давлени  в металлической ванне. В результате происходит более активное обновление поверхности металла возле зародышей пузырьков, облегчаетс  диффузи  и адсорбци  в них растворенных газов и соответственно рост пузырьков до критических размеров. С другой стороны, локальные уменьшени  давлени  в некоторых точках на границе металл-футеровка провоцируют образование новых пузырей.

Таким образом, во врем  слива плавки активизируетс  дегазаци  металла, что нар ду с основным эффектом пульсации металла (встр хивани ) исключает образование сливной воронки при меньших расходах дорогосто щих технологических газов. Снижаетс  также содержание вредных газов в металле (таблицы).

Кроме того, стру  металла, вытекающего из отверсти , приобретает пульсирующий характер, увеличиваетс  ее кинетическа  энерги , что улучшает услови  перемешивани  металла и легирующих материалов в ковше и  вл етс  весьма полезным при производстве легированных марок сталей , устран ет ручной труд, снижает расход легирующих и стабилизирует химический

состав готовой стали.

Применение пульсирующего дуть  позволило также значительно снизить количество случаев образовани  настылей на дутьевых устройствах и за счет этого улуч0 шить организацию потоков газа дл  отсечки шлака и уменьшить износ фурменных зон.

Эффективна  отсечка шлака в конце слива металла при снижении его уровн  в плавильном агрегате достигаетс  поддер5 жанием оптимального соотношени  площадей зоны, свободной от шлака, над выпускным отверстием и сечени  канала (Ss/So). Соотношение определ лось экспериментально при проведении выпусков из

0 22-тонного конвертера с фотографированием поверхности металлической ванны кинокамерой . Выплавл ли сталь 09Г2С из предельного чугуна. При соотношении площадей зоны, свободной от шлака, и сечени 

5 . канала менее 16 не удаетс  гарантированно снизить количество шлака, тер емого со сливаемым металлом, до значений, исключающих рефосфорацию. Из табл.1 следует, что в этом случае скачкообразно увеличива0 етс  содержание фосфора в слитках и угар ферросплавов. Повышение отношени  более 100 уже не вли ет на показатели отсечки шлака, и повышенный расход газа дл  этих целей бесполезно охлаждает металл. Дл 

5 по влени  чистой стальной зоны без шлака достаточно вдувать аргон со скоростью 300 л/мин-1.

Опытные плавки на агрегатах различной емкости, а также модельные экспери0 менты показали, что оптимальное соотношение 5з/50 достигаетс  при различных интенсивност х подачи газа в зависимости от конфигурации агрегата, скорости слива металла, состава шлака, глубины ван5 ны и т.д. При использовании способа перво- начально в опытном пор дке отрабатываютс  дутьевые параметры дл  реализации критери  - достижени  необходимой площади зоны, свободной от шлака, а при

0 дальнейшей эксплуатации способа поддерживаетс  преимущественно оптимальный расход нейтрального газа.

Одной из мер по предупреждению образовани  сливной воронки  вл етс  стабили5 заци  отношени  высоты столба металла над выпускным отверстием к диаметру отверсти  на уровне (4-5): 1. Стационарный характер истечени  при вытекании жидкости из выпускного отверсти , например, конвертера , в основное врем  слива обеспечиваетс  дискретным поворотом конвертера на определенный угол в заданный интервал времени.

При предотвращении образовани  воронки увеличиваетс  скорость слива жидкости , поскольку эффективна  площадь поперечного сечени  отверсти  в этом случае увеличиваетс .

П р и м е р 1. В 22-тонном конвертере выплавл ли сталь марки 09Г2С из передельного чугуна. При повалке конвертера в положение слива металла включали подачу аргона на четыре фурмы, оснащенные газодинамическими пульсаторами, рассчитанными на частоту колебаний газа при его рабочих значени х в пределах 50-100 Гц. Фурмы диаметром 4 мм кажда  устанавливали симметрично вокруг огнеупорного блока выпускного отверсти  на стыке с футеровкой конвертера. Диаметр выпускного отверсти  составл л 75 мм. Регулирование расхода аргона осуществл ли с выносного пульта, расположенного на передвижной платформе дл  раскислителей и легирующих материалов. Расход аргона в конце слива плавки при визуально наблюдаемом снижении уровн  ванны увеличивали с 0,5-1 до 2-6 м /мин, поддержива  диаметр п тна металла на поверхности ванны (зону свободную от

шлака) 300-700 мм (-1 16-100).

Jo

Раскисление и легирование стали осуществл ли в сталеразливочном ковше алюминием ,ферросилицием и силикомарганцем(0,33; 19,1; 8 кг/т). В качестве теплоизолирующего материала использовали шунгезит.

Состав полученной стали, %: С 0,08; Мл 1,53; Si 0,66; Р 0,012; S 0,022; 0 0,002; N 0,003.

Угар марганца и кремни  составил соответственно 1 и 5%. Расход ферросплавов 27,43 кг/т. Рефосфораци  металла в процессе выпуска и разливки 0,001 - 0,002 абс.%. Ударна  в зкость образцов (КСУ) металла при -20°С 1,39; при -40°С 1,17; при -60°С 0,71.

Дл  сравнени  при выплавке стали такого же состава осуществл ли отделение шлака от металла по известному способу.

Как следует из данных, приведенных в табл.1, использование дл  газодинамического отделени  шлака от металла пульсирующих струй газа и обеспечение

Зз оптимального соотношени  -$- позвол ет

00

практически исключить попадание шлака в

сталеразливочный ковш, существенно снизить расход ферросплавов, а также улучшить хладостойкость стали.

Технологические показатели испытаний способа в 160-т конвертерах с иллюстрацией дутьевых параметров приведены в табл.2.

П р и м е р 2. Отделение товарного ванадиевого шлака от углеродистого полупродукта проводили при выпуске плавки из 160-тонного конвертера. При повалке конвертера в положение слива металла включа- ли подачу азота на три фурмы с газодинамическими пульсаторами, установленные симметрично в хромомагнезитовых блоках отверсти . Диаметр каждой из фурм составл л 9 мм, диаметр выпускного отверсти  при .расчетной глубине ванны 500 мм составл л 145 мм. Расход азота увеличивали

при снижении уровн  ванны по мере необходимости с 2 до 8-10 м /мин (расчетна  частота около 100 Гц), поддержива  диаметр чистой металлической зоны без шлака на

уровне 600-1500 мм (| 16-100). Врем  выпуска 7 мин.

Количество ванадиевого шлака, слитого в ковш, с полупродуктом составило менее 50 кг. В результате коэффициент извлечени 

ванади  из чугуна в товарный шлак достиг 92,3% по сравнению с 87,2% на обычных плавках. Существенно уменьшилось выделение дыма при выпуске плавки.

Значительно снизилась пористость отливок из полупродукта, что расшир ет границы его использовани  в машиностроении .

40

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ газодинамического отделени  шлака от жидкого металла, включающий выпуск жидкого металла через канал из метал- лургического агрегата, например

   конвертера, вдувание нейтрального газа в металл во врем  выпуска плавки с образованием на поверхности металла зоны, свободной от шлака, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности отсечки

   шлака, уменьшени  угара легирующих материалов и улучшени  качества металла, нейтральный газ ввод т пульсирующей струей, увеличива  его расход в конце слива при снижении уровн  металлической ванны до

   значений, обеспечивающих соотношение площадей зоны, свободной от шлака, наход щейс  над выпускным отверстием, и сечени  канала в пределах 16-100.

   Рассчитано на основании замеров толщины сло  шлака и измерени  в нем концентрации SrO.